Электроснабжение строительных площадок. Учебно-методическое пособие для студентов технических высших учебных заведений

1.6. ВЫБОР КОНСТРУКТИВНОГО ИСПОЛНЕНИЯ И РАСЧЕТ

ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СЕТЕЙ НА СТРОИТЕЛЬНЫХ ПЛОЩАДКАХ

Питание силовых и осветительных электроприемников строительной площадки осуществляется трехфазными сетями 400/230 В с глухозаземленной нейтралью источника питания (400 В - для электродвигателей и 230 В для осветительных электроприемников).

Линии для питания прожекторов наружного освещения и временных помещений выполняются кабелем АВВГ с подвязкой к стальному тросу на высоте не ниже 3 м. Электроснабжение распределительных пунктов осуществляется воздушными линиями с самонесущими изолированными проводами СИП-5 или кабелем АВВГ подвязанным к стальному тросу. В тех случаях, когда не возможно использование прокладки по воздуху кабели прокладываются в земляной траншее. Опоры используются деревянные с железобетонными пасынками.

Подключательный пункт башенного крана соединяется с ВРУ кабелем АВВГ в земляной траншее. Рубильник башенного крана подключается к подключательному пункту инвентарным гибким кабелем.

Для подключения передвижных электроприемников (сварочных аппаратов,

электровибраторов, виброреек и др.) используется кабели КГ проложенные открыто по поверхности грунта.

Сечения кабелей и проводов воздушных линий выбираются по допустимому току нагрева и проверяются по потере напряжения.

Распределительные пункты выбираются со степенью защиты IP54 и

закрепляются на контейнерах временных помещений, на опорах воздушных линий или на временных металлоконструкциях закрепленных в грунте.

Используя величину активной мощности и коэффициент мощности (с

учетом проведенной компенсации реактивной мощности) для каждой линии на строительной площадке определяется сила тока

Расчетный ток трехфазных линий определяется по формуле:

31

где pP - расчетная активная мощность, Вт; UЛ = 380 В - номинальное линейное напряжение; cos - коэффициент мощности.

Расчетный ток однофазных линий определяется по формуле:

где UФ = 220 В - номинальное фазное напряжение.

Используя определенные величины токов по справочным таблицам,

находится сечение проводов и кабелей по допустимой температуре нагрева.

Поскольку линии электропередачи на строительной площадке могут иметь большую протяженность необходимо проверить все выбранные сечения по потере

напряжения.

Для расчета потери напряжения в трехфазных линиях использовать

формулу:

Для расчета потери напряжения в однофазных линиях использовать формулу:

В этих формулах pP – расчетная активная мощность линий в Вт, L – длина линий в км; r0 - активное сопротивления 1 км жилы кабеля. Потеря напряжения в линии сразу получается в процентах.

При определении потерь напряжения в случае использования кабелей или проводов СИП можно пренебречь вторым слагаемым в формулах (1.6.3) и (1.6.4).

32

1.7. КОММУТАЦИОННАЯ И ЗАЩИТНАЯ АППАРАТУРА

ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СЕТЕЙ НА СТРОИТЕЛЬНЫХ ПЛОЩАДКАХ

Распределение энергии между приемниками электрической энергии и их электрическая защита осуществляется с помощью электрических аппаратов.

Основными частями электрических аппаратов являются: электрические контакты, устройства гашения дуги, механический и электромагнитный привод контактной группы, рукоятки управления и рабочие обмотки катушек электромагнитного привода.

По назначению электрические аппараты можно разделить на четыре группы:

1.коммутирующие аппараты, производящие отключение и включение силовых электрических цепей;

2.реле и регуляторы, осуществляющие защиту и управление работой различных электротехнических устройств;

3.аппараты управления, управляющие работой электротехнических устройств,

например пуск, регулирование частоты вращения, реверсирование электрических двигателей в системах электропривода;

4.датчики, создающие электрические сигналы, соответствующие определенным параметрам протекающего технологического процесса.

Различают четыре группы коммутирующих аппаратов:

1.неавтоматические выключатели;

2.автоматические выключатели;

3.контакторы;

4.магнитные пускатели.

Электрические аппараты классифицируются по роду тока и значениям тока и напряжения. По току различают аппараты сильноточные от 5 А и выше и слаботочные - до 5 А. По напряжению различают аппараты низкого напряжения -

до 1000 В и высокого напряжения - выше 1000 В.

Электрические аппараты подразделяются также по числу разрываемых

33

контактов-полюсов на одно-, двух- и трехполюсные.

Основным элементом всех коммутирующих аппаратов является их контактная система. Электрическим контактом называется зона перехода электрического тока из одной токоведущей части в другую.

Наиболее тяжелый режим работы контактов - процесс размыкания. Это объясняется тем, что разрываемая цепь, как правило, обладает индуктивностью, и

при размыкании контактов ток скачкообразно измениться не может. Но одновременно по мере снижения силы сжатия контактной пары растет переходное сопротивление контактов, что приводит к увеличению их температуры. При дальнейшем расхождении контактов между ними возникает газовый разряд -

образуется электрическая дуга. Если коммутируемый ток меньше допустимого, то при разрыве контактов проскакивает только искра. При больших токах температура дуги достигает таких значений, что контакты могут пригореть или даже расплавиться.

Для повышения надежности и долговечности работы электрических контактов в сильноточных аппаратах применяются устройства дугогашения.

Неавтоматические выключатели. К неавтоматическим выключателям относятся рубильники, переключатели, пакетные выключатели, кнопочные выключатели, командоаппараты различного назначения, предназначенные для ручного замыкания и размыкания электрических цепей. Они используются в распределительных щитах и устройствах, служащих для управления.

Рубильники являются простейшими аппаратами для ручного включения и отключения электрических цепей при напряжении до 500 В. Они изготавливаются одно-, двух- и трехполюсными на номинальные токи до 600 А.

На рубильниках указывается номинальный ток Iн, на который они рассчитаны. Это максимальный ток, который может проходить через аппарат во включенном его положении, не повреждая его. Предельная величина тока,

разрываемая обычным рубильником с боковой рукояткой или с приводом значительно ниже его номинального. При напряжении 380 В переменного тока разрываемый ток составляет 0,3 Iн. В связи с этим для повышения разрывной

34

способности рубильника они выпускаются с дугогасительными камерами. При наличии дугогасительной камеры рубильник может разрывать ток равный номинальному.

Пакетные выключатели и переключатели являются более совершенными и компактными аппаратами, чем рубильники.

Они выпускаются одно-, двух- и трехполюсными типа ПК на номинальные токи от 10 до 400 А при напряжении переменного тока 220 В и от 6 до 250 А при напряжении переменного тока 380 В.

Выпускаемые промышленностью пакетные выключатели и переключатели типа ПК состоят из отдельных колец-пакетов, выполненных из изолирующего материала. Внутри пакета помещается контактная система, состоящая из неподвижного и подвижного контактов.

Дуга возникающая при замыкании и размыкании контактов, гасится в закрытой камере, образованной фибровыми искрогасительными шайбами.

Кнопочные выключатели. В цепях переменного тока при небольших значениях тока (до 10 - 15 А) широко применяют кнопочные выключатели. В

выключателях кнопочного типа контакты снабжены защелкой с пружиной, что позволяет фиксировать замыкание контактов при нажатии на кнопку, а при повторном нажатии на кнопку размыкать их. Для управления электротехническими устройствами чаще используют выключатели с двумя кнопками: одной для включения, другой для выключения.

Контактор. Контактором называют аппарат дистанционного действия,

который служит для частых включений и отключений под нагрузкой электрической силовой цепи. Контакторы широко применяют для автоматического и полуавтоматического управления электродвигателями. По принципу действия контактор представляет собой электромагнитный выключатель с контактами, управляемыми электромагнитом.

Магнитные пускатели. Магнитные пускатели представляют собой трехполюсные контакторы переменного тока, в которых встроены два тепловых реле защиты, включенных последовательно в две фазы главной цепи двигателя.

35

Магнитные пускатели предназначены для управления (пуска, остановки и реверса) трехфазных асинхронных электродвигателей с короткозамкнутым ротором мощностью до 75 кВт, а также для защиты их от перегрузок. Иногда магнитные пускатели используют для включения и отключения некоторых электроустановок, требующих дистанционного управления (наружное и аварийное освещение и др.). Магнитные пускатели могут быть и без тепловой защиты.

Защита электродвигателя от перегрузок осуществляется тепловым реле,

которое надежно защищает электродвигатель и питающую линию от перегрузки,

но не обеспечивает защиты от коротких замыканий. Поэтому при использовании магнитных пускателей с тепловыми реле для защиты от перегрузок необходимо дополнительно устанавливать и плавкие предохранители или автоматы с электромагнитными расцепителями для защиты от коротких замыканий.

Автоматические выключатели. Автоматический выключатель представляет собой коммутационный аппарат с защитными функциями.

Для защиты людей, электрических устройств и электропроводок используются специальные защитные устройства, включаемые непосредственно на входе цепи потребителя. По способу защиты различают несколько разновидностей таких устройств.

Плавкие предохранители являются невосстанавливаемыми: они требуют замены после срабатывания. Конструктивно плавкие предохранители помещаются в стеклянные или фибровые трубки с контактами для установки в гнезда или в фарфоровые вставки (пробки), ввинчиваемые в фарфоровый патрон.

K следующему типу защитных устройств относятся автоматические предохранители и автоматические выключатели. В отличие от простых предохранителей в автоматических предохранителях вместо перегораемой вставки используется тепловой расцепитель на основе биметаллической пластины. Сброс и установка такого предохранителя осуществляются с помощью кнопки.

36

Предохранители и автоматические выключатели защищают электрические цепи от чрезмерного тока, вызванного замыканиями в цепях. В настоящее время наибольшей популярностью как устройства защиты пользуются автоматические выключатели. По сравнению с вышерассмотренными устройствами они обладают большими функциями. Автоматические выключатели соответствуют современным нормам электробезопасности.

Автоматические выключатели размыкают питающие цепи в случае увеличения выше номинального значения протекающего через них тока,

осуществляя, таким образом, отключение электрооборудования от сети. Кроме того, они имеют возможность замыкания цепи (функция включения), в том числе повторного.

При возникновении тока короткого замыкания IКЗ или возрастания тока в цепи выше номинального срабатывание автоматического выключателя приводит к размыканию электрической цепи.

K автоматическим выключателям предъявляются требования малого времени размыкания цепи (отключения). По способу размыкания питающей сети выпускаемые автоматические выключатели можно разделить на следующие типы:

•однополюсные;

•однополюсные с нейтралью;

•двухполюсные;

•трехполюсные;

•трехполюсные с нейтралью;

•четырехполюсные.

Всостав автоматических выключателей, как правило, входят два типа расцепителей: тепловой и магнитный.

Тепловой расцепитель предназначен для защиты цепей по току перегрузки,

а магнитный - для защиты от короткого замыкания. Устройство автоматического выключателя показано на Рисунке 1.7.1.

37

пусковыми токами (двигатели и трансформаторы). При этом у выключателей с

характеристикой типа С перегрузочная способность магнитного размыкателя вдвое выше по сравнению с выключателями с характеристикой типа B.

Расцепители автоматических выключателей с характеристикой С срабатывают при Iэм = (5 ÷ 10) Iн, Iт = (1,13 ÷ 1,45) Iн.

В цепях с активно-индуктивной нагрузкой, а также для защиты электродвигателей с большими пусковыми токами предлагается использовать

выключатели с характеристикой типа D. Расцепители автоматических выключателей с характеристикой D срабатывают при Iэм = (10 ÷ 20) Iн,

Iт = (1,13 ÷ 1,45) Iн.

Для подключения индуктивной нагрузки рекомендуется использовать автоматические выключатели с характеристикой типа K. Расцепители

автоматических выключателей с характеристикой K срабатывают при

Iэм = (8 ÷ 12) Iн, Iт = (1,05 ÷ 1,2) Iн.

Для подключения электронных устройств рекомендуется использовать автоматические выключатели с характеристикой типа Z. Расцепители автоматических выключателей с характеристикой Z срабатывают при

Iэм = (2 ÷ 3) Iн, Iт = (1,05 ÷ 1,2) Iн.

На строительных площадкам используются автоматические выключатели с характеристиками B и C.

При выборе автоматических выключателей необходимо принимать во внимание следующие правила:

-напряжение сети не должно превосходит номинальное напряжение автомата;

-максимальный расчетный ток линии электропередачи не должен превосходить номинальный ток автомата;

-ток срабатывания расцепителей максимального тока был меньше установившегося тока короткого замыкания;

-предельно допустимый ток автомата не должен быть меньше максимально возможного тока короткого замыкания.

39

1.8. ВВОДНО-РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНЫЕ УСТРОЙСТВА НА

СТРОИТЕЛЬНЫХ ПЛОЩАДКАХ

Для приема и распределения электрической энергией на строительных площадках используются различные вводно-распределительные устройства.

Вводно-распределительным устройством (ВРУ) называется совокупность конструкций, аппаратов и приборов, устанавливаемых на вводе питающей линии,

а также на отходящих от ВРУ линиях.

Вводно-распределительные устройства выпускаются различного конструктивного исполнения, зависящего от количества и мощности отдельных потребителей.

Вводно-распределительные устройства применяются в сетях переменного тока с номинальным напряжением 380 В и частотой 50Гц.

ВРУ выполняет задачу защиты линии от короткого замыкания и перегрузки сети, его функция – получать и перераспределять электроэнергию.

Рисунок 1.8.1. Принципиальная схема ВРУ

Для подключения электрооборудования на строительных площадках

(сварочных трансформаторов и башенного крана и др.) используются подключательные пункты.

40