Несколько параллельных шин фазы соединяют между собой путем укладки их в переплет, а не попарно, так как в последнем случае контактная поверхность получается значительно меньшей, а переходное сопротивление большим. При прохождении электрического тока контактные соединения нагреваются и, как следствие, расширяются. Особенно значительный нагрев и расширение происходят при коротком замыкании. Расширение неодинаково по всему соединению, так как его детали имеют разные коэффициенты линейного расширения. Болты соединений медных и алюминиевых шин работают в неблагоприятных условиях, поскольку коэффициент линейного расширения стального болта меньше, чем медной или алюминиевой шины, кроме того, болты при коротком замыкании всегда нагреваются значительно меньше, чем шины. В режиме короткого замыкания на болты действуют дополнительные силы, которые, складываясь с силой затяжки болта, могут привести к остаточным деформациям и ослаблению контактного соединения при понижении температуры.
Чем больше толщина пакета шин, тем большие механические напряжения возникают в стягивающих болтах. Эти напряжения могут быть снижены, если под головки болтов (гаек) установить тарельчатые пружины.
Тарельчатые пружины электротехнического назначения изготовляют двух типов: Ш – для поддержания контактного давления в соединениях шин; К – для поддержания контактного давления в соединениях кабельных наконечников с выводами электрооборудования, имеющими уменьшенную контактную поверхность по сравнению с шинами.
Вместо тарельчатых пружин допускается устанавливать со стороны алюминия утолщенную шайбу под головку болта или под гайку также для снижения механического напряжения. Длина перекрытия (нахлеста) соединяемых элементов в контактном соединении при одном или четырех болтах редко превышает ширину шины, а при двух болтах составляет от 1,5 до 2 размеров ширины шины.
Уменьшение переходного сопротивления соединения достигается повышением контактного давления и понижением его жесткости. Для уменьшения жесткости контактного соединения на шинах делают продольные разрезы шириной 3–4 мм и длиной 50 мм.
Болты в соединении выбираются в зависимости от удельных давлений между контактными поверхностями, кажущейся плотности тока и допустимых растягивающих усилий для болтов.
Длину болтов подбирают такой, чтобы после сборки затяжки соединений оставалось не менее двух ниток свободной резьбы.
Затяжку болтов контактного соединения производят гаечным ключом. Соединение алюминиевых шин с шинами из меди или алюминиевых сплавов толщиной 4 мм, а также медных или стальных шин толщиной 4–6 мм допускается производить болтами М6 длиной 16 мм или М8 длиной 20 мм.
При использовании болтов М12 и выше для соединения алюминиевых шин необходимо выполнять предварительное их обжатие путем затяжки болтов, прикладывая полное усилие. Затем соединение следует ослабить, после чего вторично затянуть болты. При использовании болтов М6-М10 обжатие производить не рекомендуется во избежание срыва резьбы.
Болты на соединениях с тарельчатыми пружинами затягивают в два приема: вначале затягивают до полного сжатия тарельчатой пружины, затем соединение ослабляют поворотом ключа в обратную сторону на 1/4 оборота (для болтов М6 и М12) и на 1/8 оборота (для остальных болтов).
Устранение повреждений в электропроводке
Простые повреждения в электропроводке можно устранить самому. При этом следует помнить, что все монтажные работы выполняются только при обесточенной проводке, т. е. вывернутых пробках.
Чтобы избежать перегрузок на электропроводку при пользовании большим количеством электроприборов, производят следующий расчет. Например, мощность всех включенных ламп и электроприборов в сумме равна 1000 Вт, а напряжение в сети 220 В, тогда суммарная сила тока составит 4,5 А (1000 Вт/220 В). Если установленный предохранитель рассчитан на 6 А, перегрузки сети не будет.
Если в доме погас свет, то прежде всего надо убедиться, не произошло ли то же самое у соседей, чьи дома подсоединены к этой линии. Если у них электричество есть, значит, неисправность – в вашем жилище.
Поиск повреждения ведут при помощи контрольной лампы (электрический патрон с лампочкой 15 Вт и присоединенный к нему небольшой провод с вилкой). Чтобы проверить сеть, вилку вставляют в штепсельную розетку. Если лампочка загорится, значит, сеть исправна. Контрольную лампочку подсоединяют к проверяемой электросети последовательно или параллельно по отношению к штепсельной розетке.
Однако бывает, что из строя выходит только часть проводки или даже одна-единственная розетка. Если тока нет в одной комнате, то проверяют распределительную коробку, от которой проводка идет в эту комнату. Если в ней нет напряжения, значит, повреждение находится перед ней, если же напряжение есть, то после нее. И так до тех пор, пока повреждение не будет найдено.
Все неисправности следует немедленно устранить. Приступая к ремонту электроприборов и сети, следует запомнить следующие правила техники безопасности. Запрещается: красить и белить электропроводку; подвешивать на провода какие-либо предметы; выдергивать штепсельную вилку из розетки за провод; вытирать мокрой тряпкой горящие электролампы; прикасаться во время работы с электроприборами к заземленным предметам (кранам, трубам, батареям, плитам, ваннам и т. п.); мокрыми руками прикасаться к выключателю, розетке, цоколю электролампочки, электроприборам, находящимся под напряжением; гладить влажное белье утюгом с поврежденным проводом; устанавливать штепсельные розетки в сырых помещениях; заливать водой и обрывать руками загоревшиеся провода; надо немедленно вывернуть пробки, отключить электрический ток; огонь гасить землей, песком, преградить к нему доступ воздуха.
Если включенный в сеть электроприбор не работает, надо проверить, есть ли напряжение в штепсельной розетке. Для этого в розетку включают контрольную лампу. Если лампа загорится, штепсельная розетка исправна. Затем проверяют шнур прибора. Вилку шнура вставляют в штепсельную розетку, а с другого конца к контакту электроприбора подключают контрольную лампу. Если лампа не загорится, значит, шнур неисправен. Чаще всего неисправность шнура возникает в месте соединения его концов со штепсельной вилкой или контактными штифтами.
Трансформаторы, автотрансформаторы и стабилизаторы
Трансформатор, как известно, служит для преобразования переменного тока одного напряжения в переменный ток другого напряжения. Это устройство состоит из расположенных на одном сердечнике двух и более катушек. Сердечник трансформатора представляет собой набор определенной формы тонких пластин из специальной стали. Катушка, к которой подводится напряжение и ток для преобразования, носит название первичной, а катушка, с которой снимается преобразованное напряжение, называют вторичной.
Первичный ток, текущий по первичной катушке, создает вокруг нее и в сердечнике переменное магнитное поле, которое пересекает витки вторичной катушки и возбуждает в ней переменную электродвижущую силу. Если теперь к вторичной обмотке подключить лампу накаливания, через нее потечет переменный ток, и она загорится. Электрическая энергия передается из первичной обмотки трансформатора во вторичную обмотку без их непосредственного соединения, а только за счет связывающего обмотки переменного магнитного поля.
Трансформатор характеризуется номинальной мощностью, которую он способен передать и номинальным напряжением, на которое он рассчитан. К трансформатору можно подводить напряжение и мощность меньше номинальных значений, но не выше этих значений, иначе произойдет перегрев обмоток и магнитопровода, что вызовет выход трансформатора из строя. Обычно напряжения первичной и вторичной обмоток неодинаковы.
Если первичное напряжение меньше вторичного, то трансформатор называется повышающим, если же наоборот, то понижающим. Отношение количества витков первичной обмотки трансформатора к количеству витков его вторичной обмотки называют коэффициентом трансформации трансформатора.
Номинальная мощность, первичное напряжение и коэффициент трансформации определяют число витков обмоток, площадь сечения магнитопровода, диаметры проводов обмоток и другие характеристики трансформатора. Чем больше напряжение в данной обмотке, тем больше в ней должно быть витков. При этом изменяется и диаметр провода, поскольку при более высоких напряжениях ток уменьшается, и можно взять провод меньшего диаметра.
Для того чтобы усилить магнитную связь между первичной и вторичной обмотками, их размещают на стальном сердечнике. Для уменьшения потерь на вихревые токи сердечник набирается из тонких листов трансформаторной стали толщиной 0,35 или 0,5 мм, покрытых с одной стороны лаком или окленных тонкой бумагой. Трансформаторная сталь обладает меньшими потерями, чем обычная электротехническая сталь. Сердечник стержневого трансформатора набирается из Г-образных железных пластин. Наибольшее распространение имеют броневые трансформаторы с разветвленным магнитным потоком и сердечником из Ш-образных стальных пластин. В таком трансформаторе обмотки намотаны на одном каркасе, который размещается на среднем стержне.
Каждый трансформатор (автотрансформатор) состоит из следующих основных узлов: магнитопровода или сердечника из листовой или ленточной трансформаторной стали и двух и более обмоток.
Другие обмотки называются вторичными. Со вторичных обмоток снимают напряжение для питания различных приборов. В трансформаторах первичная обмотка изолирована от вторичной.
Хозяйственный трансформатор ОСГ предназначен для понижения сетевого напряжения 220 В до безопасного для жизни человека напряжения 12 или 36 В в хозяйственных помещениях повышенной опасности и особо опасных в отношении поражения электрическим током: гаражах, подвалах, погребах, сараях, ванных комнатах и подсобных помещениях.
Трансформаторы ОСГ выпускаются номинальной мощностью 0,125 кВА и 0,315 кВА.
Особенность трансформатора состоит в том, что он предназначен для работы под нагрузкой в продолжительном режиме. Конструктивное исполнение позволяет использовать его для стационарной установки. По степени защиты эти трансформаторы относятся ко II классу, имеют двойную изоляцию, которая обеспечивает высокую степень электробезопасности при эксплуатации в помещениях с повышенной опасностью.
Однофазный трансформатор ТБС-2 предназначен для питания цепей управления, полупроводниковых выпрямителей, для понижения сетевого напряжения 220, 380, 660 В до 5,5 В. Вторичное напряжение зависит от принципиальной схемы трансформатора и от его исполнения. Выпускаются однофазные трансформаторы ТБС-2 в семи вариантах.
В автотрансформаторе на магнитопроводе расположена одна обмотка. Если автотрансформатором надо понизить напряжение, то все витки включаются в сеть, а к части витков присоединяется электробытовой прибор, и наоборот, если напряжение надо повысить, то все витки присоединяются к прибору, а часть витков – к электрической сети.
Автотрансформаторы можно заменить трансформаторами такой же мощности, но трансформаторы не всегда можно заменить автотрансформаторами. Например, включать электрический звонок через автотрансформатор не рекомендуется, так как он не обеспечивает достаточную изоляцию кнопки от электрической сети.
Автотрансформаторы бывают следующих видов:
– переходные – понижающие или повышающие, которые служат для согласования номинальных напряжений бытовых электроприборов и электрической сети;
– регулировочные – которые применяются для регулирования напряжения электрической сети в период его колебаний;
– универсальные – являются одновременно переходными и регулировочными.
Изменение напряжения у регулировочных автотрансформаторов осуществляется плавно или ступенчато, путем передвижения угольного ролика или щетки по виткам обмотки под нагрузкой без разрыва цепи. Автотрансформаторы имеют встроенный вольтметр или другой индикатор для контроля напряжения, которое подается на бытовые приборы через выходные гнезда. Шкала прибора освещается электрической лампочкой.
Стабилизаторы
Стабилизаторы напряжения предназначены для регулирования напряжения телевизоров. Стабилизатор обеспечивает нормальный прием телевизионных передач в условиях, когда напряжение в сети понижено или повышено, а также способствует увеличению срока службы кинескопов, ламп и других элементов телевизора.
При колебаниях напряжения в сети стабилизатор автоматически поддерживает необходимое напряжение питания телевизора, при этом не надо контролировать величину напряжения. Стабилизаторы включают в сеть переменного тока напряжением 127 или 220 В. При этом стабилизированное напряжение в обоих случаях одинаково и равно 220 В.
Стабилизаторы напряжения предназначены для работы при температуре окружающего воздуха от 5 до 40 °C при относительной влажности до 80 % и высоте над уровнем моря до 1000 м. Для питания приборов или аппаратов с электродвигателями (компрессионные холодильники, стиральные машины и т. п.) стабилизаторы не применяются.
Стабилизаторы напряжения выпускаются с линейным сопротивлением в виде выделенного ненасыщенного дросселя, а также с магнитным шунтом. К стабилизаторам напряжения с линейным сопротивлением в виде выделенного ненасыщенного дросселя относятся: ФСН-200, ФСН-200А, ФСН-200В, "Львов-1", "Маяк", "Вега-70", СН-200 и др. К стабилизаторам с магнитным шунтом относятся следующие модели: ТСН-170, ТСН-250, ТСН-200 и др.
Автоматический стабилизатор напряжения "Вега-70" представляет собой электромагнитный регулятор напряжения феррорезонансного типа с параллельным резонансным контуром и выходным фильтром для стабилизации напряжения на нагрузке (напряжения выхода стабилизатора).
Основными элементами стабилизатора являются: автотрансформатор AT, линейный трансформатор Т, конденсатор и дроссель фильтра ДФ. Сердечники Т и ДФ имеют немагнитные зазоры, что делает эти элементы электрически линейными (с пропорциональной зависимостью между током и напряжением). Сердечник AT практически не имеет немагнитного зазора, что делает его нелинейным элементом (непропорционально большое изменение тока при изменениях приложенного напряжения). Сочетание нелинейности AT с линейностью Т положено в основу принципа работы феррорезонансных стабилизаторов.
Для борьбы с гармониками, искажающими выходное напряжение стабилизатора, параллельно нагрузке включается специальный фильтр, в который входят дроссель фильтра ДФ и включенная с ним последовательно емкость 10 мкФ на 250 В.
Все элементы стабилизатора размещены на металлическом основании и закрыты кожухом из ударопрочного декоративного полистирола.
Для охлаждения нагревающихся частей стабилизатора проточным воздухом в основании и кожухе сделаны вентиляционные отверстия. Выключатель стабилизатора расположен на верхней части кожуха. На боковой стенке установлены предохранитель и штепсельные гнезда для подключения электрического соединительного шнура телевизора.
Стабилизаторы с магнитным шунтом отличаются от стабилизаторов с линейным дросселем тем, что в них в качестве линейного сопротивления используется индуктивность рассеяния магнитного потока на пути от первичной ко вторичной обмотке. Эта индуктивность усиливается при помощи внешнего или внутреннего магнитного шунта, создающего благоприятные условия для замыкания через него магнитного потока рассеяния, минуя вторичную обмотку автотрансформатора. Стабилизаторы этого типа, так же как и стабилизаторы с линейным сопротивлением, имеют те же элементы схемы – нелинейное звено в виде параллельного феррорезонансного контура, компенсационную обмотку и фильтр высших гармонических составляющих.
Универсальный источник электрического питания устраняет опасность поражения электрическим током при работе с электрическим инструментом, электрифицированными наглядными пособиями, макетами и т. п. Он состоит из универсального понижающего устройства УП-220/42/36, которое преобразует напряжение сети переменного тока 220 В в переменное напряжение 42 или 36 В; выпрямителей ВУ-4, которые преобразуют вторичное напряжение понижающего устройства в постоянное напряжение 4 В (10 шт.); штепсельных соединений для подключения к понижающему устройству нагрузки (3 шт.) электрических паяльников ПСН-40 на рабочее напряжение 42 В (10 шт.); понижающего устройства, которое имеет три выхода для подключения нагрузки (линии Л1-Л3) и защиту от внутренних и внешних коротких замыканий.
Понижающее устройство универсального источника электрического питания размещается в металлическом корпусе, на котором расположена световая сигнализация о включении его в сеть.
Конструктивное исполнение штепсельной вилки выпрямителя и электропаяльника исключает возможность их включения в сеть 220/127 В.
Изготовление трансформатора с Ш-образным сердечником
После расчета трансформатора, подбора диаметра провода, пластин сердечника, изготавливают каркас для намотки обмоток трансформатора. Допустим необходимо изготовить трансформатор с такими характеристиками: напряжение на первичной обмотке 220 В или 127 В, напряжение на вторичной обмотке 3,5 В, 6 В и 12 В при токе 2 А.
Трансформатор наматывается на сердечнике Ш18 с толщиной пакета 35 мм. По размерам среднего стержня трансформаторной пластины делают деревянный брусок и склеивают на нем из картона прочную катушку. Чтобы склеенную катушку можно было снять с бруска, его нужно обернуть двумя слоями бумаги. Высота катушки должна быть на 1 мм меньше высоты среднего стержня, а щечки должны входить между крайними стержнями буквы "Ш".
Намотку провода на каркас лучше производить на специальном станке со счетчиком количества намотанных витков. Если такого намоточного станка нет, то тогда наматывают обмотки вручную, аккуратно укладывая витки вдоль каркаса. Если напряжение тока 127 В, наматывают на катушку 1200 витков изолированного провода диаметром 0,31-0,35 мм. Если напряжение 220 В, наматывают 2200 витков изолированного провода диаметром 0,25– 0,29 мм.
Концы обмоток выводят через щечки катушки. При этом нужно учесть в каком месте щечки их выводить, чтобы при сборке трансформатора концы не попали под пластины сердечника.
При намотке первичной обмотки необходимо через каждые несколько рядов провода прокладывать ленту парафинированной бумаги или чертежной кальки на всю ширину катушки. При намотке нужно быть внимательным, чтобы крайние витки не западали возле щечек. Намотав первичную обмотку, оборачивают ее двумя-тремя слоями бумаги и уже поверх нее мотают вторичную обмотку.
Число витков вторичной обмотки зависит от того, какое напряжение нужно получить. В данном случае на выходе должно быть несколько разных напряжений для питания различных потребителей. Поэтому вторичную обмотку делают с несколькими отводами. Напряжение во вторичной обмотке будет в несколько раз ниже, чем в первичной, но зато величина тока будет почти во столько же раз больше.
Тонкий провод при прохождении по нему большого тока сильно нагреется. Поэтому вторичную обмотку нужно намотать проводом диаметром не меньше 1 мм. Лучше всего взять провод диаметром около 1,2 мм. Намотав 40 витков вторичной обмотки, складывают провод вдвое и протягивают получившуюся петлю через отверстие в щечке. Это будет первый отвод. Часть обмотки между началом и первым отводом даст напряжение около 3,5 В, нужное для горения лампочки карманного фонаря. Следующий отвод делают через 28 витков. Напряжение между ним и началом обмотки будет 6 В. Сюда можно будет подключить 6-вольтовую автомобильную лампочку. Наконец, намотав еще 67 витков, делают последний вывод. Полное напряжение всей вторичной обмотки будет 12 В и сюда можно подключать 12-вольтовую лампочку.