|
Основные сведения о стандартизации в электротехнике
Стандартизация призвана обеспечить организацию рентабельного производства и эксплуатации электрических машин. Для уменьшения затрат на эксплуатацию и преобразование электрической энергии в механическую потребителю желательно было бы иметь для каждого конкретного механизма специальную электрическую машину. Производителю же, наоборот, выгодно максимально сократить номенклатуру выпускаемых электрических машин. Взаимовыгодное сочетание противоречивых интересов производителя и потребителя и стремится обеспечить международная система стандартов, разрабатываемых Международной электротехнической комиссией (МЭК), которые затем используются в качестве национальных стандартов (в России - ГОСТ) без изменений и переоформлений. Правда, следует признать, что МЭК издает только рекомендации, она не имеет права законодательно вводить свои стандарты и принуждать их исполнять.
Стандартизация параметров электрической энергии устанавливает значения номинальных напряжений и частот для потребителей, источников и преобразователей электрической энергии.
Основной ряд номинальных напряжений потребителей постоянного и переменного тока, в вольтах:
0,6; 1,2; 2,4; 6; 9; 12; 27; 40; 60; 110; 220; 380; 660; 1140; 3000; 6000; 10000; 20000; 35000 и т.д.
Из вспомогательного ряда номинальных напряжений отметим широко использующееся в электродвигателях 440 В постоянного тока, а также 24 В переменного тока (номинальное напряжение магнитных катушек электрических аппаратов). Эти величины напряжений не были установлены в стандартах, но с развитием преобразовательной техники оказалось, что 440 В одно из самых выгодных напряжений для электродвигателя, подключенного к полупроводниковому преобразователю.
Основной ряд номинальных напряжений, установленный ГОСТ для источников и преобразователей электрической энергии:
- переменного тока, В: 6; 12; 28,5; 42; 62; 115; 120; 208; 230; 400; 690; 1200; 3150; 6300; 10500; 13800; 15750; 18000; 20000; 24000; 27000; 38500; 121000; 242000; 347000; 525000; 787000;
- постоянного тока, В: 6; 9; 12; 28,5; 48; 62; 115; 230; 460; 690; 1200; 3300; 6600.
Номинальное напряжение источника по стандарту должно превышать номинальное напряжение потребителя. Все бытовые приборы рассчитаны на напряжение 220 В, а стандартное напряжение источника (трансформатора на районной подстанции) 230 В. Этот запас (около 5%) нужен, чтобы с учетом падения напряжения в проводах, работы других потребителей напряжение в розетках каждой квартиры было не меньше 220 В. Для нашей страны этого запаса явно недостаточно.
Основной ряд номинальных частот источников электроэнергии, Гц:
- 0,1; 0,25; 0,5; 1,0; 2,5; 5,0; 10; 25; 50; 400; 1000; 10000.
Основной ряд номинальных частот для преобразователей и приёмников электрической энергии, Гц:
- 0,1; 0,25; 0,5; 1,0; 2,5; 5,0; 10; 12,5; 16 2/3; 50; 400; 1000; 2000; 4000; 10000.
Как видно, номинальная частота вырабатываемой электрической энергии и номинальная частота тока, на которую рассчитываются приемники этой энергии (электроприборы) должна жестко совпадать. Несовпадение частоты приемника электроэнергии с частотой ее источника может привести к выходу электроприбора из строя. Разность частот электроэнергии, вырабатываемой разными электростанциями не позволит объединить их в общую сеть, а в общей сети послужит причиной аварии на всех станциях, объединенных в единую энергосистему. Такая глобальная авария около полвека назад случилась в США. По ГОСТ максимальное отклонение частоты вырабатываемой электростанцией энергии не должно превышать 0,5 Гц. Если электростанция не может удержать эту частоту , она обязана произвести отключение второстепенных потребителей, наконец, полностью отключится от единой сети.
Для обеспечения надёжной работы электрические устройства должны быть способными противостоять воздействию факторов внешней среды, в условиях которой они будут работать. Климатические исполнения изделий электротехники и категории мест их расположения при эксплуатации с учётом рабочих и предельных температур окружающего воздуха, его относительной влажности и запылённости устанавливает ГОСТ 15543-70. Климатическое исполнение (буква) и категория места размещения (цифра) обязательно указываются в буквенно-цифровом обозначении типоразмера электротехнического изделия (соответственно, предпоследнее и последнее места).
ГОСТ определяются макроклиматические районы, для эксплуатации в которых предназначаются электротехнические изделия (см. таблицу 1) и категории помещений для их размещения (см. таблицу 2).
Таблица 1
Климатическое исполнение
| Обозначение
| Эксплуатация на суше, реках и озёрах районов:
|
| с умеренным климатом
| У
| с холодным климатом
| ХЛ
| с влажным тропическим климатом
| ТВ
| с сухим тропическим климатом
| ТС
| как с сухим, так и с влажным тропическим климатом
| Т
| для всех районов (общеклиматическое исполнение)
| О
| Эксплуатация в районах с морским климатом:
|
| с умеренно-холодным морским климатом
| М
| с морским тропическим климатом
| ТМ
| на судах неограниченного района плавания
| ОМ
| Эксплуатация во всех районах на море и на суше
| В
|
Таблица 2
Категория размещения
| Обозначение
| на открытом воздухе
|
| на открытом воздухе при отсутствии прямого воздействия солнечной радиации и атмосферных осадков
|
| в закрытых помещениях с естественной вентиляцией без искусственно регулируемых климатических условий
|
| в помещениях с искусственно регулируемыми климатическими условиями (напр., закрытые, отапливаемые)
|
| в помещениях с повышенной влажностью (в том числе в шахтах)
|
| Особо важное значение имеет защищённость обслуживающего электротехническое изделие (например, электрическую машину) персонала от неумышленного соприкосновения с токоведущими или вращающимися частями, находящимися внутри изделия, а также защита самого изделия от попадания внутрь твёрдых посторонних тел и воды. Установленные МЭК нормы защиты электротехнических изделий соответствуют ГОСТ 14254-80.
Напомним, что буквенно-цифровое обозначение степени защиты состоит из латинских букв IP (International Protection) и двух цифр. Установленные ГОСТ степени защиты персонала , а также машины от попадания внутрь твёрдых тел приведены в таблице 3, а от попадания внутрь машины воды - в таблице 4. Для электрических машин допустимые степени защиты устанавливает ГОСТ 17494-72, который ограничивает действие ГОСТ 14254-80 на электрические машины единых серий. Для отдельных видов электрических машин допускаются степени защиты IP57 и IP58. Ограничительное действие ГОСТ 17494-72 не распространяется также на электрические машины, предназначенные для работы во взрывоопасной среде, в особых климатических условиях (например, тропических, при воздействии инея, влажности, химических реагентов, плесневых грибков и т.д.). В качестве примера можно указать на погружной электронасос для очистных сооружений фирмы KSV, в котором используется электродвигатель, имеющий степень защиты IP68.
Таблица 3
Обозначение
| Степень защиты
|
| Специальная защита отсутствует
|
| Защита от проникновения твёрдых тел размером свыше 50 мм
|
| Защита от проникновения твёрдых тел размером свыше 12 мм (например, пальцев рук)
|
| Защита от проникновения внутрь твёрдых тел, например, инструментов, проволоки диаметром более 2,5 мм
|
| защита от проникновения твёрдых тел размером более 1 мм
|
| проникновение пыли не предотвращено полностью, но это не приводит к нарушению работы изделия
|
| Проникновение пыли предотвращено полностью ( не распространяется на электрические машины)
|
Таблица 4
Обозначение
| Степень защиты
|
| Защита отсутствует
|
| Защита от капель воды: капли, вертикально падающие на оболочку, не должны оказывать вредного влияния на изделие
|
| Защита от капель воды при наклоне оболочки до 15°: вертикально падающие на оболочку капли не должны оказывать вредного влияния на изделие при наклоне его на любой угол до 15°
|
| Защита от дождя: дождь, падающий на оболочку под углом 60° от вертикали, не должен оказывать вредного воздействия на изделие
|
| Защита от брызг: вода, разбрызгиваемая на оболочку в любом направлении, не должна оказывать вредного воздействия на изделие
|
| Защита от водяных струй: струя воды, выбрасываемая на оболочку в любом направлении, не должна оказывать вредного воздействия на изделие
|
| Защита от волн воды: вода при волнении не должна проникать в оболочку в количестве, достаточном для повреждения изделия
|
| Защита при погружении в воду: вода не должна проникать в погружённое в неё изделие при определённых условиях давления и времени в количестве, достаточном для повреждения изделия ( не распространяется на электрические машины)
|
| Защита при длительном погружении в воду: изделия пригодны для длительного погружения в воду при условиях, установленных изготовителем (не распространяется на электрические машины)
|
Исключительно важное значение имеет стандартизация номинальных данных, установочно-присоединительных размеров электрических машин и взаимная увязка этих показателей, так как только на этой основе может быть обеспечена их взаимозаменяемость. Именно разница в этих стандартах и приводит к тому, что вилка компьютера не включается в отечественную розетку, а российский электродвигатель не может из-за несовпадения размеров заменить западный. МЭК в Публикации 72 установила общую для всех машин нормализованную шкалу мощностей от 0,06 до 1000 кВт и ряды установочно-присоединительных размеров. К сожалению, взаимной увязки этих параметров МЭК не даёт, так как страны, входящие в МЭК, не пришли к согласию по данному вопросу.
Отечественный ГОСТ 12139-84 устанавливает шкалу номинальных мощностей в диапазоне от 0,00001 до10000 кВт. Приведём выдержку из этого ряда, характерную для мощностей машин единых серий:
0,09; 0,12; 0,18; 0,25; 0,37; 0,55; 0,75; 1,1; 1,5; 2,2; 3; 4; 5,5; 7,5; 11; 15; 18,5; 22; 37; 45; 55; 75; 90; 110; 132; 150; 160; 200; 220; 250; 280; 315; 335; 355; 375; 400; 425; 450; 500; 530; 560; 600; 630; 670; 710; 750; 800; 850; 900.
Стандартизованные номинальные частоты вращения (об/мин) для двигателей:
25; 50; 75; 100; 125; 150; 200; 300; 400; 500; 600; 750; 1000; 1500; 2000; 2200; 3000; 4000; 5000; 6000; 8000; 10000; 12000; 15000; 18000; 20000; 22000; 30000; 40000; 60000.
Для наиболее распространённых асинхронных электродвигателей на частоту переменного тока 50 Гц устанавливаются следующие синхронные частоты вращения (эти же величины являются номинальными частотами вращения для синхронных электродвигателей):
100; 125; 150; 166,6; 187,5; 250; 300; 375; 500; 600; 750; 1000; 1500; 3000.
Для упрощения монтажа электрических машин с производственными механизмами установлен единый нормализованный ряд осей вращения. Установленные стандартом номинальные высоты оси вращения построены по геометрическим рядам предпочтительных чисел, определённых ГОСТ 8032-84, в котором даются четыре основных десятичных ряда геометрической прогрессии, имеющих знаменатель ji (см. таблицу 5).
Таблица 5
Обозначение ряда
| Знаменатель ряда
| R5
| j5
| R10
| j10
| R20
| j20
| R40
| j40
|
Например, асинхронные двигатели серии 4А имеют следующий ряд высот оси вращения (мм): 50; 56; 63; 71; 80; 90; 100; 112; 132; 160; 180; 200; 225; 250; 280; 315; 355. За исключением чисел 132 и 160 каждое последующее число получается умножением предыдущего на j20 = 1,12, т.е. для высот осей вращения этих электродвигателей выбран ряд R20.
Привязка мощностей к установочным размерам в серии 4А выполнена в соответствии с PC-3031-71, регламентирующему соответствие между номинальной мощностью электродвигателя и высотой оси вращения.
Конструктивное исполнение электрических машин по способу монтажа (крепление на фундаменте или непосредственно к механизму, сочленение вала электродвигателя с валом механизма) и его условное обозначение в технической документации устанавливает ГОСТ 2479-79.
Условное обозначение состоит из двух букв латинского алфавита IM и четырёх цифр (от 1 до 9). Из них первая цифра обозначает конструктивное исполнение (на лапах, с флянцем, наличие подшипниковых щитов), вторая - пространственное положение машины при монтаже, третья - направление конца вала (горизонтальное, вертикальное вверх или вниз); четвёртая обозначает исполнение конца вала (один, два, цилиндрическая или коническая форма). Примеры условных обозначений приведены в таблице 6.
Таблица 6
Группа исполнения
| Конструктивное исполнение
| Обозначение
|
| С двумя подшипниковыми щитами, на лапах, вал горизонтальный с цилиндрическим концом
|
IM1001
| IM1
| С двумя подшипниковыми щитами, на лапах, вал вертикальный с цилиндрическим концом, направленным вниз
|
IM1011
|
| На лапах, флянец на одном подшипниковом щите доступный с обратной стороны, вал горизонтальный с цилиндрическим концом
|
IM2001
| IM2
| На лапах, флянец на одном подшипниковом щите не доступный с обратной стороны, вал вертикальный с цилиндрическим концом, направленным вниз
| IM2131
|
Для полной взаимозаменяемости электрические машины во всем мире должны иметь одинаковую шкалу мощностей, частот вращения, напряжений установочных и присоединительных размеров. Это и является конечной задачей МЭК. Но пока в полной мере решить ее не удается. Исторически промышленность в различных странах развивалась разными темпами, по своим традициям. Объединение, как правило, означает отказ от своего установленного оборудования, его замену, то есть огромные материальные затраты. Пока в мировой электропромышленности существуют три основных стандарта: Российский ГОСТ (бывший стандарт СЭВ, объединяющий бывшие социалистические страны), Европейский стандарт DINA (в основе которого лежат стандарты Германии) и Американский стандарт NEMA. В каких-то позициях МЭК удалось согласовать эти стандарты, но в большинстве случаев они не согласуются друг с другом. И, судя по всему, до единого Мирового стандарта еще очень и очень далеко.
Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском по сайту:
©2015 - 2024 stydopedia.ru Все материалы защищены законодательством РФ.
|