"Электротехническая энциклопедия"  #4 Электронная рассылка для облегчения жизни специалистов-электриков 2006-06-01 Содержание выпуска Факторы влияющие на надежность надежность работы электрооборудования Выбор конструктивного исполнения светильников Подарок всем подписчикам рассылки

Опыт эксплуатации показывает, что надежность работы электрооборудования зависит от многочисленных и разнообразных факторов, которые условно могут быть разделены на четыре группы; конструктивные, производственные, монтажные, эксплуатационные.

Конструктивные факторы обусловлены установкой в устройство малонадежных элементов; недостатками схемных и конструктивных решений, принятых при проектировании; применением комплектующих элементов, не соответствующих условиям окружающей среды.

Производственные факторы обусловлены нарушениями технологических процессов, загрязненностью окружающего воздуха, рабочих мест и приспособлений, слабым контролем качества изготовления и монтажа и др. В процессе монтажа электротехнических устройств их надежность может быть снижена при несоблюдении требований технологии.

Условия эксплуатации оказывают наибольшее влияние на надежность электротехнических устройств. Удары, вибрация, перегрузки, температура, влажность, солнечная радиация, песок, пыль, плесень, коррозирующие жидкости и газы, электрические и магнитные поля — все влияет иа работу устройств. Различные условия эксплуатации по-разному могут сказываться на сроке службы и надежности работы электроустановок.

Ударно-вибрационные нагрузки значительно снижают надежность электротехнических устройств. Воздействие ударно-вибрационных нагрузок может в ряде случае быть значительнее воздействия других механических, а также электрических и тепловых нагрузок. В результате длительного знакопеременного воздействия даже небольших ударно-вибрационных нагрузок происходит накопление усталости в элементах, что приводит обычно к внезапным отказам. Под воздействием вибраций и ударов возникают многочисленные механические повреждения элементов конструкции, ослабляются их крепления и нарушаются контакты электрических соединений.

Нагрузки при циклических режимах работы, связанных с частыми включениями и выключениями электротехнического устройства, так же как и ударно-вибрационные нагрузки, способствуют возникновению и развитию признаков усталости элементов. Физическая природа повышения опасности отказов устройств при их включении и выключении заключается в том, что во время переходных процессов в их элементах возникают сверхтоки и перенапряжения, значение которых часто намного превосходит (хотя и кратковременно) значения, допустимые техническими условиями.

Электрические н механические перегрузки происходят в результате неисправности механизмов, значительных изменений частоты или напряжения питающей сети, загустения смазки механизмов в холодную погоду, превышения номинальной расчетной температуры окружающей среды в отдельные периоды года и дня и т. д. Перегрузки приводят к повышению температуры нагрева изоляции электротехнических устройств выше допустимой и резкому снижению срока ее службы.

Климатические воздействия, более всего температура н влажность, влияют на надежность и долговечность любого электротехнического устройства. При низких температурах снижается ударная вязкость металлических деталей электротехнических устройств: меняются значения технических параметров полупроводниковых элементов; происходит «залипание» контактов реле; разрушается резина. Вследствие замерзания или загустения смазочных материалов затрудняется работа переключателей, ручек управления и других элементов.

Высокие температуры также вызывают механические н электрические повреждения элементов электротехнического устройства, ускоряя его износ и старение. Влияние повышенной температуры на надежность работы электротехнических устройств проявляется в самых разнообразных формах: образуются трещины в изоляционных материалах, уменьшается сопротивление изоляции, а значит, увеличивается опасность электрических пробоев, нарушается герметичность (начинают вытекать заливочные и пропиточные компаунды. В результате нарушения изоляции в обмотках электромагнитов, электродвигателей и трансформаторов возникают повреждения.

Заметное влияние оказывает повышенная температура иа работу механических элементов электротехнических устройств. Под влиянием влаги происходит очень быстрая коррозия металлических деталей электротехнических устройств, уменьшается поверхностное и объемное сопротивление изоляционных материалов, появляются различные утечки, резко увеличивается опасность поверхностных пробоев, образуется грибковая плесень, под воздействием которой поверхность материалов разъедается и электрические свойства устройств ухудшаются. Пыль, попадая в смазку, оседает на частях и механизмах электротехнических устройств и вызывает быстрый износ трущихся частей и загрязнение изоляции.

Пыль наиболее опасна для электродвигателей, в которые она попадает с засасываемым для веитиляции воздухом. Однако и в других элементах электротехнических устройств износ намного ускоряется, если пыль проникает сквозь уплотнения к поверхности трения. Поэтому при большой запыленности особое значение приобретает качество уплотнений элементов электрических устройств и уход за ними. Качество эксплуатации электротехнических устройств зависит от степени научной обоснованности применяемых методов эксплуатации и квалификации обслуживающего персонала (знание материальной части, теории и практики надежности, умение быстро находить и устранять неисправности и т.п.). Применение профилактических мероприятий (регламентные работы, осмотры, испытания), ремонта, использование опыта эксплуатации электротехнических устройств обеспечивают их более высокую эксплуатационную надежность.

Выбор конструктивного исполнения светильников

    В продолжение темы, начатой в прошлом выпуске рассылки (если Вы помните, там я привел классификацию по степени степени защиты светильников в соответствии с МЭК529) приведу рекомендации по выбору конструктивного исполнения светильников мэтра отечественной светотехники Г. М. Кнорринга (при подготовке этой статьи использована информация из его книги "Осветительные установки" - Л.: Энергоиздат. Ленингр. отделение, 1981 г.).

    Для начала приведу правила маркировки светильников по степени защиты, согласно нормативных документов того времени (есть небольшие отличия от  МЭК529). Итак:

    Обозначение степени защиты состоит из двух прописных букв латинского алфавита — IP (начальные буквы английских слов International Protection) и двух цифр, первая из которых обозначает степень защиты от пыли, вторая — от воды (например, IP54). Для светильников, имеющих некоторые конструктивные особенности, обозначение степени защиты не имеет букв IP, а у первой цифры, указывающей степень защиты от пыли, добавляется «штрих» (например, 5'4). По степени защиты от пыли различаются светильники открытые (2), перекрытые с неуплотненной светопроницаемой оболочкой (2'), пылезащищенные, т. е. допускающие проникновение пыли в полость светильника только в безвредных количествах (5), с ограниченной зоной пылезащиты только в пределах расположения контактных частей (5'), пыленепроницаемые (6) и с ограниченной зоной пыленепроницаемости (6'). По степени защиты от воды различаются светильники незащищенные (0), каплезащищенные (2), дождезащищенные (3), брызгозащищенные (4), струезащищенные (5) и некоторые другие. Об исполнениях светильников для взрывоопасных помещений  поговорим в будущих выпусках рассылки, так как эта тема тоже довольно объемная.

    Ну а теперь обратимся к книге Кнорринга "Осветительные установки".

    От конструктивного исполнения светильников зависит их надежность и долговечность в данных условиях среды, безопасность в отношении пожара, взрыва и поражения электрическим током, а также удобство обслуживания.

    Следует подчеркнуть разницу между характером требований к исполнению светильников в различных условиях среды. В пожаро- и взрывоопасных зонах неправильно выбранные светильники могут привести к столь тяжелым и даже трагическим последствиям, что требования к их исполнению являются, безусловно, обязательными и никаких послаблений не должно допускаться. Для помещений с неблагоприятными, или, как обычно говорят, с тяжелыми условиями среды (но не пожаро- или взрывоопасных), при выборе исполнения светильников допускается известная степень свободы. Например, категория «пыльных помещений» охватывает широкую группу объектов с весьма различными условиями среды, и в индивидуальном порядке возможно решить, применять ли сложные в обслуживании пыленепроницаемые светильники или более запыляемые, но легче очищаемые, открытые.

    Приводя основные рекомендации по выбору светильников для помещений с тяжелыми условиями среды, надо также учитывать, что классификационная оценка светильников по всем действующим стандартам далеко не полностью характеризует пригодность их в тех или иных условиях и что, хотя степени защиты от воды и от пыли указываются отдельно, фактически они находятся в тесной связи между собою.

    В помещениях сырых, особосырых, с химически активной средой, а также при установке вне зданий степень защиты светильников должна быть, как правило, не ниже IP53 или 5'3, причем предпочтительны степени защиты IP54 или 5'4. Из числа конструкционных и светотехнических материалов наиболее устойчивы к воздействиям среды фарфор, силикатное стекло и пластические массы; далее следуют поверхности, покрытые силикатной эмалью, и органическое стекло, затем — алюминий, который малоустойчив к воздействию щелочей, и, наконец, черные металлы.

    Особенно уязвимым местом светильников в тяжелых условиях среды является место ввода сетевых проводников. Чаще всего у светильников, предназначенных для этих условий, ввод производится через уплотняющий сальник, но еще более надежным является раздельный ввод проводников через изолирующие полости, трубки или втулки.

    В помещениях, где осуществляется гидроудаление пыли, степень защиты должна быть не ниже IP55 или 5'5, при отсутствии же таких светильников могут применяться светильники с люминесцентными лампами со степенью защиты 5'Х или 6'Х (Знак X в обозначении требуемой или рекомендуемой степени защиты светильников от воды показывает, что к этому виду защиты специальных требований ие предъявляется. В отдельных случаях, при необходимости такой защиты, знаком X также может обозначаться, что ее степень определяется конкретными условиями в местах установки светильников).

    В жарких помещениях могут применяться любые светильники, но, по возможности, следует избегать применения светильников с закрытыми стеклянными колпаками, из числа же люминесцентных ламп — использовать амальгамные.

    В пыльных помещениях вопрос выбора светильников решается индивидуально, лучше всего — на основе опыта эксплуатации того или иного светильника в аналогичных условиях. В принципе предпочтительны степени защиты IP5X и IP6X, но, поскольку обслуживание светильников без стеклянного колпака проще, здесь могут быть допущены также степени защиты 5'Х и 6'Х, а при наличии пыли, непроводящей электрический ток, — даже IP2X. Не рекомендуется применение светильников с неуплотненными стеклянным колпаками (2'Х) или экранирующими решетками.

    Большое значение имеет применение в пыльных помещениях ламп-светильников, т. е., в частности, зеркальных ламп накаливания и газоразрядных ламп с отражателем. В этом случае защита от пыли поверхностей, участвующих в перераспределении светового потока осуществляется в самих лампах, но надо позаботиться о защите от пыли и других возможных воздействий контактных частей, в связи с чем лампы-светильники рекомендуется устанавливать в арматуры исполнений 5'Х или 6'Х.

    В отношении стабильности светотехнических характеристик в условиях пыльной среды наиболее надежны светильники исполнений IP5X или IP6X, у которых выходное отверстие перекрыто плоским или выпуклым защитным стеклом. На втором месте находятся светильники с замкнутым, уплотненным стеклянным колпаком без отражателя, на третьем — такие же светильники, но с отражателем. В этом случае стеклянный колпак защищает от пыли только лампу, но, в свою очередь, будучи запыленным, поглощает часть потока как на пути от лампы к отражателю, так и от отражателя во внешнее пространство. Из светильников, вообще не имеющих пылезащиты, предпочтительны светильники с естественной вентиляцией.

    Эффективным средством пылезащиты является постоянная подача в полость светильника чистого воздуха под некоторым давлением. Подобные схемы были у нас испробованы, но не нашли широкого применения из-за некоторых практических и экономических соображений. По степени восстанавливаемости светотехнических свойств после многократной очистки первое место занимают поверхности, покрытые силикатной эмалью, и стеклянные, в том числе зеркальные, поверхности; промежуточное положение занимают эмали, используемые в люминесцентных светильниках, и алюминиевые поверхности; очень плохо себя зарекомендовали различные суррогаты эмалей и краски.

    Очевидно, что при выборе светильников для специфических климатических районов должно учитываться их климатическое исполнение.

    Для практики важна не только устойчивость светильника к воздействиям среды, но и удобство его обслуживания. С этой точки зрения наименее желательно применение светильников, для открывания которых необходимо отвинтить несколько гаек с помощью ключа. Даже только замена простых гаек «барашками» значительно улучшает дело, однако наиболее просты в обслуживании светильники (конечно, из числа закрытых), в которых соединение частей достигается пряжковыми запорами или винтовой нарезкой на самих этих частях, в частности на горловине стеклянного колпака. Например, работники эксплуатации предпочитают светильнику повышенной надежности НЗБ, казалось бы, более сложный взрывонепроницаемый светильник ВЗГ, так как в первом для снятия колпака надо отвернуть несколько гаек, а во втором — нижнюю часть корпуса со стеклом вывернуть из верхней части.

    Некоторые светильники имеют в своей конструкции контактное разъемное соединение. Такие светильники следует выбирать в случаях, когда предполагается снятие их для очистки, в частности при установке в труднодоступных местах. Однако для помещений с тяжелыми условиями среды такие светильники не рекомендуются ввиду недостаточной надежности контактных разъемных соединений в таких условиях. При выборе светильников приходится учитывать и некоторые другие детали их конструкции, такие, как способ крепления (на крюке, на трубе и т. д.), место ввода (осевой, боковой) и др.