GardenWeb

Категория: Электричество на даче

Рис. 1. Принцип автоматической бесконтактной стабилизации напряжения. а — схема стабилизатора; б —кривые напряжений

Рис. 2. Автоматическое регулирование температуры утюга.

Для задания нужной температуры поворачивают регулятор в такое положение, чтобы стрелка указала название соответствующей ткани. Эти названия («Вискоза», «Шелк», «Шерсть», «Лен» и т. п.) написаны на регуляторе. При вращении регулятора поворачивается стержень, ввинчиваясь или вывинчиваясь из неподвижной втулки, которая закреплена на скобе. На стержне закреплен эксцентрик. Предельные положения эксцентрика ограничиваются упором (рис. 2,б).

На рис. 2,б показаны положения эксцентрика и стержня, соответствующие самой низкой температуре, на рис. 2, г то же при самой высокой температуре. Сравнивая рисунки, видим, что в первом случае зазор между пластиной и втулкой мал; во втором он велик. Значит, в первом случае контакт размыкается раньше (при более низкой температуре), а во втором — позже, поэтому утюг сильнее нагревается. Использование экцентрика дает возможность плавно изменять температуру утюга. Некоторые электроутюги с терморегуляторами имеют сигнальную лампочку. Она загорается, когда спираль вкчючена, и гаснет при отключенной спирали. По лампочке судят о работе терморегулятора. Чем ниже заданная температура, тем лампочка загорается реже.

Лампочка (рис. 2, а) присоединена параллельно сопротивлению, которое играет роль шунта. Его сопротивление около 1 Ом. Поэтому при токе, проходящем через утюг и равном примерно 3А, падение напряжения на сопротивлении и, следовательно, на лампочке составляет около 2,5 В, что и требуется.

Как автоматически регулируется температура в компрессионном холодильнике. В компрессионном холодильнике температура также автоматически регулируется, но регулятор устроен иначе, и прежде чем с ним познакомиться, нужно рассмотреть принципиальную схему устройства компрессионных холодильников, например «ЗИЛ» (Москва), «Ока», «Днепр», «Саратов», «Мир», «Орск», «Минск»., «Юрюзань» (рис. 3,а).

В шкафу находятся испаритель, компрессор, конденсатор и соединяющие их трубки. Вся эта система заполнена фреоном — веществом, способным интенсивно испаряться при низких температурах. В испарителе жидкий фреон испаряется. А так как тепло, необходимое для работы испарения, отбирается из внутреннего пространства шкафа, то его температура понижается.

Здесь использован тот же способ, что и при охлаждении бутылки молока, обернутой мокрой тряпкой. Но тряпка с течением времени высыхает, и охлаждение прекращается. Чтобы оно продолжалось, тряпку нужно вновь смочить, т. е. добавить воды. В холодильнике фреон не добавляется, а его пары принудительно обращают в жидкость, которая опять поступает в испаритель и вновь используется. Это происходит примерно следующим образом. Из испарителя пары засасываются компрессором, сжимаются в нем (и при этом нагреваются), затем поступают в конденсатор — сосуд большего объема, охлаждаемый воздухом, где, расширяясь и охлаждаясь, они конденсируются. Полученный в конденсаторе жидкий фреон поступает в испаритель, а так как давление в нем понижено, происходит испарение и процесс возобновляется в той же последовательности.

Энергия для работы компрессора поступает из электросети при помощи электродвигателя.

Электродвигатель работает не непрерывно, а время от времени, причем продолжительность его работы, а также промежутки между включениями регулируются автоматически в зависимости от температуры, которую желают поддерживать в шкафу. Для получения более низкой температуры электродвигатель включается чаще и работает дольше. Рассмотрим, как же это происходит. На рис. 3, а аппарат является автоматическим регулятором температуры. В регуляторе (рис. 3,б) имеется контакт, замыкание которого приводит к пуску двигателя, а размыкание — к его остановке. На рычаг, передающий движение контакту, действуют две силы: давление пружины и давление фреона, заключенного в трубке и сильфоне. Сильфон выполнен в виде гармоники; он напоминает кусочек трубки от противогаза, легко растягивается и сжимается вдоль оси, но сделан из металла.

Положение контакта (разомкнут, замкнут) определяется соотношением сил. Действительно, перед включением холодильника температура в нем высока, фреон расширен и, следовательно, его давление в сильфоне велико. Оно действуя через рычаг пересиливает пружину и контакт замкнут. Поэтому при включении холодильника в сеть компрессор начинает работать и температура понижается. Так как трубка находится вблизи испарителя, заключенный в ней и сильфоне фреон охлаждается, давление в сильфоне падает и, наконец, пружина, действуя на рычаг вниз, размыкает контакт. Компрессор останавливается.

Через некоторое время температура в холодильнике немного повышается. Давление в сильфоне возрастает, контакт замыкается и остается замкнутым, пока температура не снизится. Такие включения — отключения совершаются несколько раз в час: зимой реже, летом — чаще.

Холодильник поддерживает температуру на том или ином уровне в зависимости от того, на какое деление шкалы установлен указатель рукоятки. В его начальной позиции «выключено» контакт независимо от температуры разомкнут с помощью рычажка. В любой другой позиции положение контакта зависит от температуры в холодильнике и силы нажатия пружины. Чем дальше по часовой стрелке от положения «выключено» повернута рукоятка, тем пружина менее сжата и давление в сильфоне, достаточное для замыкания контакта, наступает при более низкой температуре. Иными словами, компрессор включается чаще и работает дольше, а в холодильнике поддерживается более низкая температура.

На корпусе электродвигателя (рис. 3, а) укреплен аппарат, в котором совмещены пусковое и защитное реле. При замыкании контакта регулятора температуры включается электродвигатель и его большой пусковой ток проходит через рабочую обмотку пускового реле. В результате оно срабатывает и включает вспомогательную (пусковую) обмотку. С увеличением числа оборотов электродвигателя ток уменьшается, пусковое реле отпускает и отключает пусковую обмотку.

При аварийном режиме — работа на двух обмотках, короткое замыкание, большая перегрузка — срабатывает биметаллическое защитное реле и отключает электродвигатель.

Почему холодильники иногда перегреваются. Как выяснено выше, электродвигатель холодильника работает не непрерывно: например, 5 мин включен и 10 мин отключен. Значит, обмотка двигателя 5 мин нагревается, а затем 10 мин остывает. В таком режиме (чередование нагревания и охлаждения) двигатель не перегревается. Если же ему приходится работать непрерывно (т. е. в режиме, на который он не рассчитан), то перегрев неизбежен, срок службы двигателя снижается, не исключено сгорание обмотки.

Какие же причины могут привести к перегреву?

Таких причин пять:
1) неисправен холодильный агрегат — вытекла охлаждающая жидкость либо в охлаждающую систему попала влага, замерзла и закупорила ее;
2) неплотно закрыты двери холодильника, из-за чего в холодильник извне поступает тепло;
3) задан режим для приготовления льда, а затем забыли перевести регулятор в обычное положение;
4) не работает терморегулятор;
5) закрыты вентиляционные отверстия.

Заметим здесь же, что нагревание задней стенки холодильника во время работы компрессора — явление не только нормальное, но и совершенно необходимое для того, чтобы «извлечь» тепло из холодильника (где значительно холоднее, чем в комнате) и отвести его в окружающее пространство. Но одно дело, если стенка холодильника нагревается время от времени (это нормально), и совсем иное, если компрессор работает не- • прерывно, вызывая перегрев.

О регуляторах к абсорбционным холодильникам. Кроме описанных выше компрессионных холодильников распространены абсорбционные холодильники, например «Север», «Пенза». Свое название абсорбционные холодильники получили от процесса абсорбции, т. е. поглощения поглотителем паров холодильного агента, образующихся в испарителе. Холодильным агентом в абсорбционных (поглотительных) холодильниках служит аммиак. Пары аммиака поглощаются водой с образованием при этом водно-аммиачного раствора. Холод образуется за счет кипения холодильного агента, так как при этом отбирается тепло из холодильной камеры. Абсорбционные холодильники не имеют движущихся частей и поэтому совершенно бесшумны.

Для работы абсорбционного холодильника, естественно, необходима энергия, в данном случае — тепловая. Она может быть получена либо из электросети (одно исполнение), либо из газовой сети (другое исполнение). Чтобы в начале работы холодильника его камера достаточно охладилась, необходимо примерно 5 ч. Во время работы холодильник отключать нельзя. Однако количество энергии, которое необходимо подводить к холодильнику в жаркие и прохладные дни, различно (при условии получения одного и того же охлаждения). Это объясняется тем, что в жаркие дни охлаждать труднее. Поэтому холодильник имеет переключатель, который позволяет экономить энергию: в жаркие дни включают полную мощность, в прохладные •— пониженную (электронагреватель состоит из двух или трех секций).

Современные абсорбционные холодильники имеют автоматические терморегуляторы. В этих холодильниках электронагреватель разделен на секции, от которых сделаны отводы. Полностью весь электронагреватель всегда включен, чему соответствуют наибольшее сопротивление, наименьший ток и, следовательно, наименьшая мощность, при всех условиях необходимая для работы холодильника. Если же для поддержания заданной температуры (контролируемой с помощью термореле) мощность нужно увеличить — контакты термореле закорачивают часть сопротивления электронагревателя (ток увеличивается) .

Срок службы и конструкция аппаратов. Интересно сравнить конструкции контактов в электроутюге и тер-морегуяяторе холодильника. Контакты утюга проще, дешевле, занимают меньше места, но работают в тяжелых условиях. Они переключаются под действием медленно изменяющейся температуры, поэтому нажим контактных поверхностей при замыкании нарастает постепенно, а при размыкании мал. Все это создает условия для искрения и подгара контактов. Но ввиду того что утюгами пользуются редко и недолго, и таких контактов хватает на несколько лет. Поэтому можно идти на упрощенную конструкцию.

Иное дело в холодильнике. Там контакты переключаются в среднем 5—6 раз в час. Следовательно, за 20 лет совершается около 1 млн. переключений. Это вынудило ввести в конструкцию промежуточный рычаг и пружину и возложить на нее быстрое переключение контактов, несмотря на медленные изменения температуры.

Терморегулятор электрорадиатора работает в более тяжелых условиях, чем в утюге, но в менее тяжелых, чем в холодильнике. Для облегчения работы контакта использован постоянный магнит. Когда контакт к нему приближается, магнит быстро притягивает пластинку и контакт сразу замыкается. При остывании биметаллической пластинки контакт некоторое время остается замкнутым (за счет силы притяжения магдшта), а затем быстро размыкается.

Условия обслуживания и конструкция аппаратов. Электродвигатели холодильников и стиральных машин должны при пуске развивать сравнительно большой вращающий момент, иначе они не смогут привести в движение компрессор (в холодильнике) и активатор (подвижная часть стиральной машины). Для получения достаточно большого вращающего момента в схему электродвигателя на время пуска вводятся пусковая обмотка и конденсатор. Затем, когда двигатель набирает нужное число оборотов, пусковая обмотка.и конденсатор отключаются.

В холодильниках, где пуски электродвигателя совершаются автоматически и пусковая обмотка включается и отключается автоматически, схему приходится усложнить, введя в нее пусковое реле.

Стиральные машины включаются редко — только во время стирки, при этом у машины находится человек, который загружает в нее белье, следовательно, незачем усложнять схему пусковым реле: просто при включении машины нужно пусковую кнопку нажимать примерно 1 с. Пусковая схема стиральной машины проще пусковой схемы холодильника.

С другой стороны, стирка белья продолжается определенное время без участия человека, в этом случае удобно отключать стиральные машины с помощью реле времени, чтобы не следить по часам за продолжительностью стирки. Реле времени включается одновременно с пуском машины, а по прошествии времени, заданного положением рычажка, размыкает контакты и отключает двигатель. При автоматизации стирки в схему пришлось ввести центробежное реле, автоматически отключающее пусковую обмотку двигателя. При перегрузке двигателя реле перегрузки автоматически отключает его.

Стиральные машины все время совершенствуются. В ряде машин стирка и полоскание механизированы, но отжим ручной. В некоторых из них есть реле времени и насос для откачки жидкости. Более совершенны машины полуавтоматические. Стирка, полоскание, отжим и откачка жидкости механизированы, автоматическое устройство регулирует время стирки. И, наконец, в автоматических стиральных машинах с программным управлением все процессы и механизированы, и автоматизированы.

Что такое перегрузка и почему от нее нужна автоматическая защита. Нам уже несколько раз встречались слова нагрузка, перегрузка, износ, защита. Естественно поставить перед собой вопрос: в чем проявляется нагрузка, например, проводов? Что может перегружаться и изнашиваться, если нет механического движения? Что и от чего нужно защищать? Чтобы ответить на эти вопросы, вспомним, как включена лампа (см. рис. 3,а). К ней присоединены два провода. По одному из них ток подходит к нити, по другому — возвращается в сеть. Чтобы направить ток именно по этому пути, провода друг от друга изолированы.

Мы можем безопасно вводить в наши квартиры электроэнергию, включать и отключать лампы и приборы по нашему усмотрению именно потому, что в электросети применяются не только проводники и не только изоляция, а правильное и глубоко продуманное сочетание тех и других. Без проводников (медь, алюминий) нельзя подвести ток к лампам и приборам. Без изоляции (резина, пряжа, бумага, пластмасса) нельзя ни направлять электроэнергию по нужным путям, ни выключать ток.

Изнашивается в электроприборах и проводке в основном изоляция. Резина, например, высыхает, растрескивается и осыпается, пряжа и бумага обугливаются, пластмассы оплавляются и размягчаются. Но все это происходит при достаточно высокой температуре. Пока эта температура не превышена (для резины, например, 65 °С), изоляция работает устойчиво и надежно и служит достаточно долго.

Причиной повышения температуры изоляции является нагревание проводников, которые она окружает. А проводники нагреваются потому, что проходящий через них ток преодолевает их электрическое сопротивление, на что расходуется электроэнергия, которая и переходит в тепло.

Температура одного и того же провода зависит от силы тока, проходящего по нему, называемого в электротехнике нагрузкой. Чем нагрузка больше, тем провод горячее. Ток не должен нагревать провод выше допустимой температуры. Ток, вызывающий чрезмерный нагрев, является перегрузкой.

Нужно знать, что перегрузки очень резко сокращают срок службы. Достаточно, например, всего На 10° С повысить температуру катушки электромагнита по сравнению с расчетной, чтобы срок ее службы сократился вдвое. При больших перегрузках изоляция быстро разрушается (перегорает) и между проводами наступает короткое замыкание.

Рисунок 5 иллюстрирует, что происходит при коротком замыкании. На рис. 20, а показан участок исправной проводки, где по проводам сечением 1 мм2 питается лампа мощностью 25 Вт. Сопротивление провода примерно 3,7 Ом, сопротивление нити лампы около 648 Ом. При напряжении 127 В по проводам проходит ток 0,194 А, неспособный их сколько-нибудь заметно нагреть.

Но вот на половине пути произошло короткое замыкание (рис. 5,б). Ток теперь должен преодолевать уже не 651,7 Ом, а только 1,85 Ом. Сила тока, следовательно, возрастает в 651,7: 1,85=353 раза, а количество тепла, выделяющегося в проводах, пропорциональное квадрату тока, увеличивается в 3532=124 609 раз! Это не расчет, а только прикидка, но она достаточно убедительно показывает, что при коротких замыканиях температура проводов катастрофически повышается, и если ток короткого замыкания быстро не отключить, то изоляция может вспыхнуть, обгорит, испортится.

С крайней опасностью перегрузок и коротких замыканий столкнулись еще первые электротехники. Поэтому в числе самых первых, самых необходимых аппаратов (рубильников, патронов) были созданы и простейшие предохранители — приспособления, автоматически прерывающие ток при длительных перегрузках и практически мгновенно при коротких замыканиях, защищая от разрушения изоляцию.

Чтобы разобраться, на чем основана защита и как содержать ее в исправном состоянии, нужно отдать себе отчет во взаимной связи некоторых явлений.

Количество тепла и температура. Количество тепла, выделяющееся в проводнике при прохождении по нему тока, пропорционально квадрату силы тока, сопротивлению проводника и времени прохождения тока. Значит, чем дольше включены лампы, приборы, провода, тем больше тепла в них выделяется. При этих условиях, казалось бы, и температура должна непрерывно возрастать. Однако из повседневного опыта каждый знает, что это не так. Накал лампы не увеличивается с течением времени, плитка при включении в сеть действительно накаляется постепенно, но, достигнув определенного накала, больше не разогревается. В чем же здесь дело?

Дело в том, что одновременно с нагреванием всегда происходит охлаждение, причем чем выше температура, тем охлаждение интенсивнее. Поэтому рост температуры постепенно замедляется и, наконец, при некоторой температуре наступает равновесие: сколько тепла выделяется, столько же и отводится.

Как же поступить, если температура слишком высока, а нагрузку снизить нельзя? Здесь есть два пути: либо улучшить охлаждение, либо уменьшить количество выделяющегося тепла. Но так как устраивать вентиляцию для охлаждения проводов и приборов практически невозможно, то иду г по второму пути. При этом уменьшать можно только сопротивление, но не ток (это значило бы ограничить величину потребления электроэнергии) и не время (это значило бы отключить потребителей раньше, чем нужно).

А уменьшить сопротивление можно просто: либо вместо алюминиевых проводов взять медные, так как медь лучше проводит электричество, либо увеличить поперечное сечение проводов. Так обычно и поступают, руководствуясь нормами, где указаны предельные нагрузки для проводов каждого сечения.

Температуры различных частей одной и той же цепи. На рис. 5, а изображена электрическая цепь, во всех частях которой, т е и череч провода и через лампу, проходит один и тот же ток. Однако нить лампы раскалена до 2500 °С, а провода холодные. Почему? Потому что, во-первых, сопротивление нити велико (648 Ом), а проводов мало (3,7 Ом), значит в нити выделяется в 648:3,7=175 раз больше тепла. Во-вторых, масса нити мала и сосредоточена в небольшом пространстве; масса проводов значительно больше и провода растянуты на 100 м. Следовательно, нить охлаждается плохо, а провода хорошо. Одним словом, в одной и той же цепи могут быть участки, имеющие различные температуры.

Принцип работы плавкого предохранителя. Введем в цепь на рис. 20, в участок длиной 50 мм из медной проволоки диаметром 0,2 мм. Площадь ее поперечного сечения S=nd2 : 4 = 3,14-0,22 : 4 = 0,031 мм2. Затем мысленно выделим на проводе сечением 1,5 мм2 участок такой же длины и оценим, во сколько раз больше тепла выделяется при одном и том же токе на участках провода и тонкой проволочки за одно и то же время. Так как при этих условиях количества тепла пропорциональны сопротивлениям, а сопротивления обратно пропорциональны площадям поперечных сечений, то в проволочке выделяется в 1,5:0,031 =48 раз больше тепла. И, действительно, при токе, длительно допустимом для данного провода, он нагревается умеренно, а температура проволочки значительно выше, но она при этом не перегорает’.

При коротком замыкании проволочка настолько быстро перегорает, что провод так и не успевает нагреться до температуры, опасной для его изоляции.

Заведомо ослабленный участок цепи, с целью предохранения изоляции от разрушения и пожара выполненный надлежащим образом, называется плавким предохранителем. При больших токах он расплавляется (перегорает) и автоматически размыкает цепь. В квартирах применяют пробочные предохранители.

Пока же заметим, что те горе-монтеры, которые якобы умеют ставить такие прочные предохранители, которые никогда не перегорают, оказывают своим заказчикам плохую услугу.

Достоинства и недостатки плавких предохранителей. Время перегорания предохранителей, зависит от силы тока, проходящего через них.

При коротком замыкании, когда ток очень велик, предохранители перегорают достаточно быстро и в этом наиболее опасном случае служат простой, дешевой и надежной защитой.

Но при перегрузках, когда ток не очень сильно превышен, предохранители далеко не всегда выполняют роль защитного аппарата. Например, при перегрузках до 30%, хотя срок службы проводки заметно сокращается, предохранители вообще не перегорают. Даже при больших перегрузках (на 50—70%) время перегорания предохранителей настолько велико (минуты, десятки минут), что изоляция перегруженных проводов успевает сильно перегреваться.

Другим недостатком предохранителей является их повреждаемость. После перегорания пробку нужно заменить новой, а запасные пробки далеко не всегда имеются. Перегоревшую пробку можно перезарядить, но правильно это сделать довольно сложно: нужно иметь калиброванную проволоку (определенной толщины); желательно, чтобы проволока была из свинца, кроме того ее нужно припаивать. Заметим здесь же, что в новой конструкции плавких предохранителей применяются сменные калиброванные плавкие вставки, что значительно упрощает дело.

Заменять пробки самоделками нельзя. Это опасно и может явиться причиной пожара.

На корпусе написаны номинальные данные: предельное напряжение сети, в которой может применяться ПАР, например 250 В, и номинальный ток, например 6,3 или 10 А. Когда автомат включен — кнопка 1 утоплена.

Простой способ замены предохранителей автоматами. В настоящее время распространены автоматы (рис. 21), которые просто ввертываются в корпуса предохранителей взамен пробок. Таким образом, замена пробок автоматами не требует никаких монтажных работ.

Автоматы (их часто называют автоматическими выключателями) дороже пробок, но они по сравнению с пробками обладают рядом достоинств: обеспечивают более совершенную защиту, не. требуют замены, а отключившийся автомат легко обнаруживается по положению кнопки или рукоятки в зависимости от конструкции.

Принцип действия автомата поясним, рассмотрев кинематические схемы (рис. 7) автомата серии ПАР, общий вид которого показан на рис. 6. На кинематических схемах детали показаны простейшим образом: оси обозначены точками (кружками), детали, изготовленные из изоляционных материалов, заштрихованы крест-накрест.

Когда автомат включен (рис. 7,а), ток проходит от центрального контакта через неподвижные контакты, соединенные контактным мостиком, биметаллическую пластину (или через проволоку, навитую на нее, в зависимости от конструкции), гибкий проводник и обмотку электромагнита к гильзе. Под действием тока нагрузки биметаллическая пластинка нагревается и несколько изгибается, а в электромагните возникают механические усилия, которые тянут сердечник вниз, внутрь электромагнита. Однако пока сила тока не превосходит допустимой, ни изгибание биметалла, ни усилие элекромагнита не могут изменить положения деталей автомата, и он остается включенным.

Перегрузка. Но вот возникла и долго продолжается значительная перегрузка. При этом биметаллическая пластинка успевает сильно изогнуться (и тем быстрее, чем перегрузка больше), штифт, связанный с нею, перемещается влево и переходит в положение, изображенное на рис. 7, б. При этом рычаг соскакивает со штифта, пружина выталкивает вверх деталь, рычаг поворачивается вокруг оси, благодаря чему автомат отключается. Ось при этом перемещается вверх по направляющим пазам (не показаны). Через несколько минут биметаллическая пластинка остывает, после чего автомат может быть вновь включен. Если к этому времени причина перегрузки уже устранена (например, отключена плитка, включение которой явилось причиной перегрузки), то автомат останется включенным; если перегрузка не устранена, автомат через некоторое время опять отключится.

Включение автомата. Чтобы включить автомат, нужно нажать кнопку, при этом рычаг повернется вокруг оси и займет положение, показанное на рис. 22, а, контакты замкнутся, а механизм во включенном положении будет зафиксирован благодаря тому, что левый конец рычага будет удерживаться штифтом, а правый — защелкой.

Отсечка. При коротком замыкании явления протекают иначе: ток резко и значительно возрастает, сердечник сразу втягивается вниз (рис. 7, в), защелка поворачивается вокруг оси освобождает рычаг, и автомат мгновенно отключается. Такое мгновенное отключение называется отсечкой. При включении автомата на поврежденную сеть (допустим, в ней имеется короткое замыкание, например, касаются друг друга оголенные провода) автомат немедленно отключается независимо от того, Сколько времени нажата кнопка, и сам повторно включиться не может. Это обязательное требование к автоматам (при нажатии кнопки включаться на поврежденную сеть только один раз) обеспечивается так называемым свободным расцеплением. Чтобы повторно включить автомат, надо произвести сознательное действие, в нашем примере отпустить кнопку, а потом ее еще раз нажать.

Отключение вручную может быть выполнено кнопкой. Она надавливает на защелку, после чего все происходит так же, как при автоматическом отключении.

Пружина определяет необходимое положение защелки и сердечника электромагнита. Пружина создает контактное нажатие.

На рис. 7 показан однополюсный автомат, включаемый в рассечку одного провода. Нередко применяются двухполюсные и особенно трехполюсные автоматы для защиты электродвигателей трехфазного тока.

По каким причинам в квартире может произойти короткое замыкание. Рисунок показывает возможные причины коротких замыканий. Это: неосторожное обращение с оголенными токоведущими частями аппаратов, например закорачивание металлическими предметами штепсельных гнезд, штифтов штепсельных вилок, внутренних частей патрона; перетирание изоляции в местах, где провода перегибаются, например у ввода в вилку, настольную лампу, патрон, медицинский рефлектор; перекручивание проводов; протискивание проводов под трубы, за багет и т. п.; сгибание проводов под острыми углами повреждение изоляции при побелке проводов (исключая провода в пластмассовой изоляции) и т. п.

Скрытые электропроводки, выполняющиеся в квартирах всех новых домов, легко повредить, забивая гвозди в такие места стен, где могут быть проложены провода. Но избежать повреждений гвоздями легко, так как места прокладки проводов легко определить.

Все причины повреждений проводов вызваны только нашей небрежностью, и каждому ясно, что их можно исключить, даже не затрачивая труда.

Еще одна причина порчи изоляции — большая перегрузка или частые перегрузки, приводящие к перегреву изоляции.

Откуда в квартире может возникнуть перегрузка.

Ясный ответ на этот вопрос дает рис. 9. Есть такие «широкие натуры», которые, учитывая сравнительную дешевизну электроэнергии, любят, надо это или не надо, одновременно включать все имеющиеся у них электроприборы. «Пусть греется, пусть горит, беднее не стану».

Им и невдомек, как близки к истине их слова, только не в том смысле, в каком они их употребляют, а применительно к проводам. Они действительно греются, а при особенном усердии потребителей, плохом состоянии проводки и «жучках» вместо предохранителей могут и загореться.

При обилии электроприборов, которые одновременно включены, как показано на рис. 9, для одной только комнаты при 127 В требуется около 23 А, т. е. в 1,5 раза больше тока, допустимого для шнура сечением 1 мм2.

А нужно учитывать, что в квартире не одна комната и в старых домах проводка выполнялась в расчете только на освещение. Теперь же появились и пылесосы, и холодильники, и печи, и ряд других электроприборов, потребляющих большой ток. Поэтому нужно обязательно знать, как выполнена проводка в квартире, какова ее пропускная способность (сколько ампер можно пропускать через провода и счетчик, не рискуя их испортить). Перед включением приборов надо подумать, можно ли их включать или же нужно немного подождать, пока сеть немного разгрузится. Кое-где, быть может, потребуется даже сменить некоторые провода и предохранители (и не только пробки но, возможно, и корпуса), чтобы повысить пропускную способность проводки и приспособить ее к возросшей нагрузке.

Дистанционное управление— управление на расстоянии — необходимо для включения и отключения лифтов, насосов водоснабжения и теплоснабжения, пожарных насосов, освещения лестничных клеток, территории и т. п. При дистанционном управлении электродвигатель (освещение) включается и отключается магнитным пускателем. Его контакты имеют электромагнитный привод. Когда в катушку электромагнита (рис. 10) включают ток, якорь притягивается и поворачивает валик. Укрепленные на нем (электрически изолированные от него и один от другого) главные контакты замыкаются и присоединяют электродвигатель к сети. Главные контакты скрыты в дугогасительных камерах, внутри которых при размыкании контактов происходит гашение электрической дуги (на рис. 110 не показано).

Кроме главных контактов магнитный пускатель имеет вспомогательные, так называемые блок-контакты; они используются в электрических цепях автоматического управления и сигнализации.

Управление лифтами. Рассмотрим применение магнитного пускателя на примере управления лифтом. Его упрощенная схема, поясняющая принцип действия в одну сторону (на подъем), дана на рис. 10.

Пассажир ставит переключатель П на кнопку, например, 3-го этажа и вводит этим действием в работу контакт путевого выключателя ЗПВ 3-го этажа, но исключает действие путевых выключателей 2ПВ, 4ПВ и 5ПВ 2, 4 и 5-го этажей соответственно. Затем нажимает кнопку «Пуск». По цепи, обозначенной сплошными стрелками, включается катушка магнитного пускателя. Магнитный пускатель в свою очередь главными контактами включает электродвигатель, а через блок-контакт 7 подает питание на свою же катушку по вспомогательной цепи (штриховые стрелки). Поэтому и после опускания кнопки «Пуск» электродвигатель продолжает работать, а лифт поднимается.

Проходя мимо площадки каждого этажа, лифт надавливает на поводок путевого выключателя, размыкая его контакт (пассажир при этом слышит щелчок). Но так как размыкание контакта 2ПВ не оказывает влияния на работу схемы, лифт движется дальше. А на 3-м этаже, когда лифт размыкает контакт ЗПВ, катушка магнитного пускателя отключается, его якорь отпускает и лифт автоматически останавливается.

Лифт не может «въехать» в чердак и в подвал благодаря тому, что его путь ограничен автоматическими конечными выключателями (на рис. 10 не показано). Лифт не может начать движение, если открыты его двери или двери шахты на любом этаже, и автоматически останавливается при открывании дверей лифта. Двери шахты не удается открыть, если лифт занят или остановился не в нужном месте. Маленький ребенок не может без взрослого включить лифт. Одним словом, пользование лифтом безопасно благодаря широкому применению автоматики. И не пассажир управляет лифтом. Пассажир только вводит в действие автоматику, нажимая кнопку, и то может это сделать, если лифт и его автоматические устройства полностью исправны.

В старых домах нередко можно было увидеть у каждого лифта лифтера, а иногда и табличку «Лифт не работает, обед». В новых домах контроль за работой лифтов централизован. Сигнальные лампы на диспетчерском пункте показывают положение каждого лифта в доме и сигнализируют о неисправности и нарушении правил пользования лифтом. Пассажир и диспетчер могут переговариваться по громкоговорящей связи.

Автоматическое управление насосами. В верхние этажи многоэтажных домов вода подается из резервуаров. Она в них накачивается насосами. Электродвигатели насосов включаются через контакты магнитных пускателей, катушки которых автоматически включаются, если воды в резервуаре мало, и автоматически выключаются при наполнении резервуара.

Дистанционное управление освещением. На освещение лестниц многоэтажных домов расходуется много электроэнергии. Поэтому естественно стремление включать освещение только тогда, когда нужно. Один из способов решения этой задачи состоит в том, что на любом этаже, нажимая кнопку «Включить», включают магнитный пускатель. Пускатель срабатывает и замыкает два контакта. Через один из них включаются лампы, через другой получает питание катушка пускателя, минуя кнопку. Благодаря этому якорь пускателя остается притянутым и после того, как кнопка отпущена, а лампы горят. Чтобы отключить освещение, достаточно на любом этаже нажать кнопку «Погасить». При этом цепь катушки пускателя размыкается, якорь его отпускает и лампы гаснут.

Полуавтоматическое управление освещением совершеннее дистанционного. Освещение может быть включено кнопочным пневматическим выключателем на любом этаже, а отключается автоматически через некоторое время, если еще раз не нажать кнопку. Применение пневматики для получения выдержки времени — прием весьма распространенный и состоит в следующем. Нажимая кнопку (рис. 11, а), замыкают цепь, так как подвижный контакт соединяется с неподвижным контактом. При этом отключающая пружина растягивается, возвратная пружина сжимается, а из камеры, закрытой резиновой мембраной, выходит воздух. Когда кнопку отпускают, воздух через калиброванное отверстие постепенно входит в камеру. Кнопка при этом постепенно поднимается, но контакты остаются замкнутыми, так как до поры до времени места их шарнирного крепления расположены ниже мест крепления отключающей пружины. С течением времени, Однако, точки Ои поднимаясь, оказываются выше точек и тогда пружина быстро размыкает контакты (рис. 11,б). Выдержка времени задается микрометрическим винтом, который в большей или меньшей степени открывает доступ воздуху через канал, что определяет продолжительность заполнения камеры воздухом.

На рис. 11, в схематически показано устройство контакта. Неподвижный контакт находится на стойке, подвижный контакт укреплен на гибкой пластине со скобой, в которую входит деталь (на рисунке виден ее торец). При изменении положения детали (сравни рис. 11, а и б) контакт переключается. Общий вид кнопочного пневматического выключателя показан на рис. 12, г.

Рассмотренная схема дает значительную экономию электроэнергии, но в темное время лестничная клетка не освещена (свет включают только на время следования людей), что неудобно для детей и престарелых. Поэтому такая система применяется только в домах не выше пяти этажей. При этом освещение вестибюля и у подъезда включено в течение всего темного времени суток.

Пневматические реле времени с регулируемой выдержкой от 0,5 с до 3 мин весьма распространены в промышленной автоматике. Они приводятся в действие не кнопкой вручную, а электромагнитом на расстоянии. Заметим здесь же, что реле времени очень разнообразны и применяются в большинстве автоматических устройств. Среди них немало многоконтактных аппаратов, контакты которых могут переключаться в любой очередности независимо один от другого. Это так называемые программные реле. Один из примеров их применения — автоматически переключающиеся надписи на крышах домов, Например «Внимание! Не оставляйте без присмотра электроприборы. Это опасно».

Кроме реле времени, в которых замедление получается за счет механического движения (пневматические реле, реле с часовым механизмом, реле с электродвигателем и редуктором и т. п.), в настоящее время распространены электронные реле времени. В них обычно используется процесс заряда конденсатора до заданного напряжения; длительность заряда легко регулируется в нужных пределах регулируемым резистором.

Другой пример применения программных реле в доме— автоматизация управления освещением лестничных клеток и территорий.

Автоматическое управление освещением. В домах повышенной этажности в ночное время часть ламп отключается и остается только аварийное освещение. Отключение части ламп производится либо с помощью фотореле (вечером, когда становится темно, оно включает свет, а утром его гасит), либо с помощью программного реле времени с часовым механизмом. В заданное время, например в 23 ч, реле отключает часть ламп, а утром, например в 6 ч, снова включает.

Автоматически с помощью фотореле управляется также световое ограждение высоких зданий, чтобы обеспечить безопасность движения самолетов. В туманную погоду и когда темнеет, ограждение (красный свет) включается, при хорошей видимости — отключается.

Автоматическое резервирование обеспечивает бесперебойность электропитания лифтов, аварийного освещения, пожарных насосов многоэтажных домов и других потребителей электроэнергии, которые действующими

Правилами отнесены к 1-й категории надежности.

Автоматика и экономика. Приступая к чтению этой главы, некоторые читатели, быть может, совершенно серьезно отнеслись к вопросу, поставленному во втором абзаце: «А какая же автоматика может быть в доме?» Теперь такой вопрос, очевидно, не вызывает удивления. Но остается сомнение — а выгодно ли автоматизировать в тех случаях, когда и без автоматики обойтись можно? Уклониться от ответа нельзя, а чтобы ответ был наиболее убедителен, предоставим слово цифрам.

Пример 1. Какой покупать утюг: без регулятора или с регулятором?

Характеристика утюга без регулятора (средние цифры). Мощность 350 Вт=0,35 кВт, время разогрева 15 мин = 0,25 ч, масса 3 кг. Утюг все время включен. Расход энергии за 2 ч работы составляет:

0,25-0,35 + 2-0,35 = 0,78 кВт-ч.

Утюги с регуляторами выпускаются мощностью 500, 750 и 1000 Вт. Время разогрева соответственно 6; 3,5 и 2 мин, массы соответственно 2; 1,5 и 1 кг*. Утюг автоматически включается и отключается, причем чем мощность больше, тем относительная продолжительность включения меньше и равна примерно 0,3; 0,2 и 0,15 при мощностях 500, 750 и 1000 Вт. Подсчитаем расход энергии за 2 ч:

0,1 -0,5 + 2-0,3-0,5= 0,35 кВт-ч;

0,06-0,75+ 2-0,2-0,75 = 0,34 кВт-ч;

0,03-1,0 + 2-0,15-1,0= 0,32 кВт-ч.

Величины 0,3; 0,2 и 0,15 взяты ориентировочно; они зависят от условий глажения (какая ткань, какова влажность и т. п.). Но так или иначе сравнение расходов энергии при неавтоматическом (0,78 кВт-ч) и автоматическом (0,34—0,32 кВт-ч) утюгах говорит в пользу автоматики.

До сих пор вопрос рассматривался с позиций потребителя, т. е. лица, понимающего, насколько удобнее гладить утюгом с регулятором, но опасающегося, не слишком ли дорого придется платить за это удобство.

Теперь оценим экономичность автоматизации утюгов в широком плане с позиций народного хозяйства.

В стране примерно 50 млн. семей. Каждой нужен утюг. На неавтоматические утюги нужно 50-3 = = 150 млн. кг металла, а на автоматические (при мощности 750 Вт) 50-1,5 = 75 млн. кг. Утюги, конечно, мелочь, но и их автоматизация экономит 75 тыс. т металла.

Пример 2. Сравним неавтоматический и автоматический холодильники одинаковых размеров (100—120 л) при одних и тех же условиях (в холодильнике +4° С, снаружи +25° С). Неавтоматический холодильник в сутки расходует 1,9 кВт-ч, а автоматический 0,6 кВт-ч.

Пример 3. В доме 10 подъездов. Без централизации управления лифтами их обслуживают 40 лифтеров. При централизованном управлении достаточно четырех диспетчеров, качество же обслуживания и оперативность значительно выше. И неслучайно поэтому в старых домах идут на затраты, чтобы оборудовать лифты средствами централизованного управления. Это выгодно.

Электричество на даче - Немного об автоматике

Разделы

Содержание блога

• Сделай сам
• Разные вещи
• Обстановка дома
• Садовые мелочи
• Идеи дизайнеров
• Архитектурные фантазии
• Вторая жизнь вещей

Содержание сайта.

• Блог
• Статьи
• Вопросы и ответы
• Поиск по сайту

Другое

Статьи по теме "Электричество на даче"

• Небольшие монтажные работы и ремонт электропроводки
  Лампы и светильники
  Установочные изделия
  Простейшие электромонтажные инструменты и как ими пользоваться
  Учет и экономия электроэнергии
  
  
  
  Остались вопросы по теме - "Немного об автоматике", задайте их на форуме.
  
  
  

  Реклама

  
  
  
  
  
  Зарядные устройства - posty.ru