Лабораторные работы Файл

1
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 1
МОНТАЖ ВОЛОКОННО-ОПТИЧЕСКИХ ПРОВОДОК
Цель работы: Изучить классификацию электрических проводок, маркировку
проводов и кабелей, требования к прокладке электрических проводок, конструкции
волоконно-оптических линий связи, технология их монтажа.
I. КЛАССИФИКАЦИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ПРОВОДОК
Электрическими проводками называют совокупность проложенных и
закрепленных на элементах зданий, сооружений или на технологическом
оборудовании кабелей и проводов с относящимися к ним соединительными
муфтами, концевыми заделками, соединительными и протяжными коробками,
креплениями, поддерживающими и защитными конструкциями.
Под кабелем понимают одну (или более) изолированную жилу, заключенную
в оболочку, поверх которой в зависимости от условий прокладки и эксплуатации
может быть соответствующее защитное покрытие, в том числе и броня. Провод
состоит из одной неизолированной или одной (и более) изолированной жилы,
поверх которых могут находиться неметаллическая оболочка, обмотка и оплетка
волокнистыми материалами или проволокой
В зависимости от места прокладки и условий эксплуатации электрические
проводки подразделяют на внутренние и наружные, а по способу выполнения —на
открытые и скрытые. Скрытые электрические проводки (кабели) могут быть
проложены в земле.
Электрические проводки переменного и постоянного тока выполняют при
помощи проводов или кабелей с изолированными алюминиевыми, медными или
алюмомедными жилами.
Провода и кабели с медными жилами применяют только в следующих
случаях:
1) в цепях термопреобразователей сопротивления и термоэлектрических
преобразователей;
2) в цепях (измерения, управления, питания, сигнализации и др.) напряжением
до 60 В при площади сечения жил проводов и кабелей до 0,75 мм 2 (диаметр до 1
мм);
3) для электропроводок систем автоматизации технологических процессов
электростанций с генераторами мощностью более 100 мВт (для электропроводок
систем автоматизации химводоочистки, очистных, инженерно-бытовых и
вспомогательных сооружений, котельных следует применять кабели и провода
только с алюминиевыми жилами);
4) во взрывоопасных установках (в зонах классов В-1 и В-1а);
5) в установках, подверженных вибрации;
6) для электропроводок систем автоматизации зрелищных предприятий,
студий радио- и телецентров (например, систем кондиционирования воздуха и т.
п.), прокладываемых на сцене, в технических аппаратных, чердачных помещениях,
2
в пространстве над потолком и над подвесным потолком зрительного зала на 800
мест и более;
7) для электропроводок систем автоматизации в картинных галереях,
библиотеках, архивах и др.;
8) для открытых проводок систем автоматизации в чердачных помещениях со
сгораемыми конструкциями.
В остальных установках и производствах применяют провода и кабели с
алюминиевыми или алюмомедными жилами, за исключением отдельных установок,
производств и уникальных сооружений, для которых выбор материала жил
проводов и кабелей определяется специальными требованиями.
Провода и кабели. Для электрических проводок, для проводок к приборам и
средствам автоматизации применяют установочные провода, термоэлектродные
провода и кабели, силовые и контрольные кабели.
Установочные провода. При монтаже электрических проводок применяют
установочные провода следующих марок;
ПРН —одножильный с медной жилой, с резиновой изоляцией, в негорючей
резиновой оболочке;
АПРН —то же, но с алюминиевой жилой;
ПРГН —то же, но с гибкой медной жилой;
ПРТО —многожильный и одножильный с медными жилами, с резиновой
изоляцией, в оплетке;
АПРТО —то же, но с алюминиевой жилой;
ПВ-1 —одножильный с медной жилой в поливинилхлоридной изоляции;
АПВ —то же, но с алюминиевой жилой;
ПВ-2, ПВ-3 и ПВ-4 —соответственно с медной гибкой, повышенной гибкости
и особо гибкой жилой в поливинилхлоридной изоляции;
АМПВ—одножильный с алюмомедной жилой в поливинилхлоридной
изоляции.
Установочные провода применяют в соответствии с проектами в зависимости
от условий их прокладки. В условиях образования конденсата используют
установочные провода в поливинилхлоридной или стойкой к влаге изоляции.
Термоэлектродные
провода.
Предназначены
для
соединения
термоэлектрических термометров с потенциометрами или милливольтметрами (для
отнесения свободных концов термоэлектрического термометра в зону с постоянной
температурой). Каждой паре жил присваивается буквенное обозначение, а каждому
проводнику придают определенную расцветку, для чего используют оплетку из
цветной пряжи или цветные опознавательные нити, проложенные в проводе или
кабеле.
В основном применяют термоэлектродные провода следующих марок:
ПТВ — с поливинилхлоридной изоляцией, с сечением жилы 2,5 мм2;
применяют в сырых и сухих помещениях и в местах, где возможно воздействие
химических реагентов;
ПТГВ — гибкий с поливинилхлоридной изоляцией, с сечением жил 1; 1,5; 1,8
или 2,5 мм ; применяют в местах, где требуется повышенная гибкость;
3
ПТВП —с поливинилхлоридной изоляцией в оплетке из стальных проволок, с
сечением жилы 1 мм2; применяют .для всех видов прокладки при необходимости
экранирования. ;
Силовые кабели. При прокладке силовых лини и применяют двух- и
трехжильные силовые кабели с резиновой изоляцией и с сечением медных жил 1;
1,5 и 2,5 мм2, а алюминиевых —2,5 и 4 мм2. Кабели больших сечений используют
редко. Наиболее часто применяют силовые кабели следующих марок:
ВРГ —с медными жилами в поливинилхлоридной оболочке;
АВРГ —то же, с алюминиевыми жилами;
ВРБ—с медными жилами в поливинилхлоридной оболочке, бронированной
двумя стальными лентами, с защитным наружным слоем;
АВРБ —то же, с алюминиевыми жилами;
НРГ—с медными жилами в резиновой (найритовой) негорючей оболочке;
АНРГ —то же, с алюминиевыми жилами;
НРБ —с медными жилами в резиновой (найритовой) негорючей оболочке,
бронированной двумя стальными лентами, с защитным наружным слоем;
АНРБ —то же, с алюминиевыми жилами.
Контрольные кабели. Предназначены для присоединения к электрическим
приборам, аппаратам и средствам автоматизации с номинальным напряжением до
400 В переменного и 440 В постоянного тока. Контрольные кабели имеют от 4 до 37
жил сечением 0,75... 6 мм2 (медные) и 2,5... 6 мм2 (алюминиевые).
Кабели управления, предназначенные для цепей управления, контроля и
информации, изготовляют с медными жилами с резиновой, полиэтиленовой,
поливинилхлоридной или высоко-нагревостойкой изоляцией из фторопласта или
кремнийорганической резины. Кабели управления имеют от 4 до 115 жил сечением
0,35... ,5 мм2. Наиболее часто применяют кабели управления следующих марок:
КПВ—с однопроволочными жилами в поливинилхлоридной оболочке;
КУПВ —с неэкранированными жилами в поливинилхлоридной оболочке;
КУПВ-П —то же, в оплетке стальными оцинкованными проволоками;
КУПР—в резиновой оболочке с неэкранированными, частично или полностью
экранированными жилами;
КУПР-П —то же, в оплетке стальными оцинкованными проволоками.
II. ВОЛОКОННО-ОПТИЧЕСКИЕ ЛИНИИ СВЯЗИ
Широкое развитие в последние годы систем управления и связи привело к
разработке и созданию принципиально новых систем передачи цифровой
информации, основанных на применении волоконно-оптических линий связи
(ВОЛС); В системах автоматизации такие линии называют волоконнооптическими системами передачи (ВОСП). Схематично работу ВОСП можно
представить следующим образом: датчик — преобразователь электрических
сигналов в оптические — оптический кабель — приемник излучения —устройство
отображения информации.
Основным элементом оптического кабеля является волоконный световод
4
(рис.1,а). Устройство волоконного световода и схема распространения лучей через
него представлены на схеме рис.1,б.
1 – вторичное полимерное упрочняющее покрытие; 2 – силиконовый буферный
демпфирующий слой; 3 – силиконовое первичное защитное покрытие; 4 –
волоконно-оптический световод; 5 – отражающая оболочка световода; 6 –
отражающий слой световода; 7 – сердцевина световода; 8 – излучатель
Рисунок 1 – Конструктивная схема волоконно-оптического световода (а) и схема
прохождения лучей через световод (б)
Оптический кабель (рис. 2) может состоять из одного или нескольких
оптических волокон, объединенных в общую конструкцию.
1- защитная полиэтиленовая оболочка; 2 – упрочняющая нить; 3 – оптический
модуль; 4 – защитная полимерная трубка оптического модуля; 5 – демпфирующие
эластичные нити; 6 - волоконно-оптический световод с покрытием; 7 –
скрепляющая полиэфирная лента; 8 – разделительный (заполняющий) модуль; 9 –
полимерная оболочка разделительного модуля; 10 - упрочняющие нити
разделительного модуля; 11 – силовой модуль; 12 – полимерная оболочка силового
модуля; 13 - упрочняющие нити силового модуля
5
Рисунок 2 – Конструкция оптического кабеля (а – одноволоконного; бчетырехволоконного)
Свойства оптического кабеля определяются главным образом двумя
параметрами:
затуханием и дисперсией. Затухание характеризует уменьшение мощности
оптического излучения при его прохождении через кабель и тем самым дальность
передачи, а дисперсия — искажение передаваемых сигналов и соответственно
пропускную способность оптического кабеля.
Оптические кабели по сравнению с широко применяемыми электрическими и
медными проводниками не требуют дефицитных металлов и изготовляются, как
правило, из кварцевого стекла и полимеров. Кроме того, оптические кабели
обладают возможностью передачи большего потока информации, малым
ослаблением сигнала и независимостью его от частоты. Важными параметрами,
определяющими эффективность ВОСП, являются их малая подверженность
электрическим,
магнитным
и
радиочастотным
помехам,
взрывои
пожарозащищенность оптических кабелей, а также их масса (примерно в 10 раз
меньше, чем электрических).
В системах управления и связи наиболее широко применяют следующие типы
и марки оптических кабелей:
внутризоновые для прокладки в грунте и кабельной канализации:
ОКЛ-50-1-(0,7-1,5)-4 «Калибр» — с четырьмя оптическими волокнами,
центральным стержнем из поливинилхлорида, в оболочке из полиэтилена,
коэффициентом затухания до 1 дБ/км и наружным диаметром 18 мм;
ОКЗГ-1-0,7-4/4(8/8) —с четырьмя или восемью оптическими волокнами,
центральным стержнем из поливинилхлорида, металлическими армирующими
элементами, среди которых расположены четыре медные жилы для питания
аппаратуры в оболочке из полиэтилена, коэффициентом затухания до 0,7 дБ/км и
наружным диаметром 18 мм (четырехволоконный кабель) и 19 мм (восьмиволоконный кабель);
ОКЛ-50-2-(0,7-1,5)-4—с четырьмя оптическими волокнами, центральным
металлическим силовым элементом, оплеткой из стальных проволок и оболочкой
из полиэтилена, коэффициентом затухания до 1 дБ/км и наружным диаметром 14
мм;
линейные — для прокладки в кабельной канализации:
ОК-50-2-5-4 —с четырьмя оптическими волокнами, центральным силовым
элементом из нитей или стального троса в поливинилхлоридной оболочке, в
наружной оболочке из полиэтилена, коэффициентом затухания до 5 дБ/км и
наружным диаметром 14 мм;
ОК-50-2-5-8 —то же, с коэффициентом затухания до 5 дБ/км,
восьмиволоконный;.
ОК-50-2-3-4 —то же, с коэффициентом затухания до 3 дБ/км,
четырехволоконный;
ОК-50-2-3-8 —то же, с коэффициентом затухания до 3 дБ/км,
6
восьмиволоконный;
специальные для световодных систем передачи информации и эксплуатации
при температуре от —60 до +85°С;
ОК-СС 01-4—с четырьмя оптическими волокнами, уложенными в закрытые
каналы полиэтиленового сердечника, имеющею центральный стержень, с оплеткой
проволокой из нержавеющей стали и оболочкой из полиэтилена, коэффициентом
затухания до 7 дБ/км и наружным диаметром 11 мм.
Общими основными требованиями, предъявляемыми к физико-механическим
характеристикам оптических кабелей, являются: высокая прочность на разрыв;
влагонепроницаемость; достаточная буферная защита для уменьшения потерь,
вызываемых механическими напряжениями; термостойкость в рабочем диапазоне
температур (—40...+50°С); гибкость и возможность прокладки по реальным
трассам; радиационная стойкость; химическая и ударная стойкость; простота
монтажа и прокладки; надежность работы в течение 20 лет.
В качестве преобразователей электрических сигналов в оптические, т. е.
источников излучения, применяют лазеры и излучающие светодиоды. Обычно
передающий оптоэлектронный модуль включает в себя источник излучения,
электронные схемы или их элементы для преобразования электрических сигналов и
стабилизации режимов работы и оптический соединитель с отрезком оптического
кабеля.
В качестве приемников излучения, преобразующих оптические сигналы в
электрические, применяют фотодиоды. Типичный приемный оптоэлектронный
модуль состоит из приемника излучения, электронных схем обработки
электрического сигнала и стабилизации режимов работы, а также оптического
соединителя с отрезком оптического кабеля.
Внедрение ВОСП показывает их высокую эффективность в системах
автоматизации. Замена традиционных систем, основанных на применении
электрических проводов и кабелей, на волоконно-оптические системы значительно
снижает не только материальные, но и трудовые затраты. В процессе монтажа
ВОСП достигается существенное снижение объемов строительно-монтажных работ
за счет высокой степени заводской готовности используемой аппаратуры и
компонентов ВОСП, их малогабаритности и компактности. Кроме того, для
передачи равного объема информации оптического кабеля требуется в несколько
раз меньше, чем электрического (в том числе и по массе). При этом в принципе
меняется характер монтажных работ. Ручные электромонтажные работы, составляющие основной объем при монтаже электрических проводок систем
автоматизации, заменяются сборкой сети из элементов высокой заводской
готовности с минимальной доработкой их по месту. Значительно сокращаются и
слесарно-монтажные работы.
III. ТЕХНОЛОГИЯ МОНТАЖА ВОЛОКОННО-ОПТИЧЕСКИХ
ПРОВОДОК
Перед монтажом оптического кабеля необходимо проверить его целостность и
7
коэффициент затухания оптического сигнала. Если при внешнем осмотре барабана
с оптическим кабелем установлена неисправность барабана или обшивки, то
последнюю снимают, проверяют крепеж концов кабеля, наличие вмятин,
пережимов и состояние защитного покрова. Обнаруженные незначительные повреждения устраняют, в противном случае, когда это невозможно, кабель
перематывают на исправный барабан плотными и ровными витками. При перемотке
осуществляют визуальный контроль целостности наружной оболочки кабеля.
Перед измерением затухания выполняют разделку кабеля, концы каждого
волокна на длине 30 мм освобождают от защитных покрытий и протирают участок
оптического волокна растворителем, а затем спиртом. После протирки производят
скол оптического волокна специальным инструментом. Скол должен быть ровным
и перпендикулярным оси волокна. Качество скола проверяют под микроскопом.
Затем выполняют предварительное просвечивание оптических волокон любым
источником света. Если какие-либо волокна не просвечиваются, то измерение
затухания на этом кабеле не производят и заказчик решает возможность его
дальнейшего использования.
Для измерения затухания применяют оптический тестер ОМКЗ - 76, с
помощью которого определяют мощность сигналов на входе и выходе
оптического кабеля. Измерения повторяют три раза. Значения входного и
выходного сигналов определяют как среднее арифметическое от полученных
результатов.
Коэффициент затухания оптического кабеля подсчитывают по формуле


10 lg( P âõ/ Ðâûõ )

,
L
где —коэффициент затухания, дБ/км; Рвх и Рвых —средние значения мощности
входного и выходного сигналов; L—длина оптического кабеля, км.
Проведение измерений затухания оптического сигнала оформляют
протоколом входного контроля. В случае превышения коэффициентом
затухания значений, указанных в технических условиях на оптический кабель,
последний возвращается заводу-изготовителю.
Монтаж оптических кабелей—наиболее ответственная часть монтажных
работ, предопределяющая качество и дальность связи волоконно-оптических систем.
Основными операциями при этом являются прокладка кабеля и соединение
оптических волокон.
Прокладку оптических кабелей выполняют в соответствии с рабочей
документацией способами, аналогичными принятым при прокладке электрических
и трубных проводок.
Оптические кабели не допускается прокладывать в одном лотке, коробе или
трубе с другими видами проводок систем автоматизации. Одно- и двухволоконные
кабели запрещается прокладывать по кабельным полкам. Не допускается для
прокладки оптического кабеля использовать вентиляционные каналы и шахты, а
8
также пути эвакуации.
Оптические кабели, прокладываемые открыто в местах возможных
механических воздействий на высоте до 2,5 м от пола помещения или площадок
обслуживания, должны быть защищены механическими кожухами, трубами или
другими устройствами в соответствии с рабочей документацией.
При протяжке оптического кабеля крепление средств тяжения следует
производить за несущий элемент конструкции здания (колонна и др.), используя
ограничители тяжения и устройства, препятствующие закрутке кабеля. Тяговые
усилия не должны превышать значений, указанных в технических условиях на
кабель.
Прокладка оптического кабеля должна выполняться при температуре воздуха
выше —15°С и относительной влажности, не превышающей 80%.
Оптический кабель следует крепить на несущих конструкциях при
вертикальной прокладке, а также при прокладке непосредственно по поверхности
стен помещений — по всей длине через 1 м. При горизонтальной прокладке (кроме
коробов) кабель крепят в местах поворота с двух сторон угла на расстоянии, равном
допустимому радиусу изгиба кабеля, но не менее 100 мм от вершины угла. Радиус
поворота оптического кабеля должен отвечать требованиям технических условий на
кабель.
При прокладке оптического кабеля по одиночным опорам последние
устанавливают на расстояниях не более чем через 1 м, а кабель крепят на каждой
опоре.
После прокладки оптического кабеля оба его конца соединяют (сращивают) с
отрезками от приемопередающих устройств ВОСП.
При соединении оптических волокон с одинаковыми размерами сердцевины и
одинаковым распределением показателя преломления по радиусу волокна
наилучшую эффективность обеспечивает торцевое сочленение волокон. Однако
при выполнении соединений в месте стыка (сростка) возникают потери (ослабление)
передаваемого сигнала, условно подразделяемые на две группы. К первой группе
относятся потери, связанные с особенностями метода соединения и подготовкой
концов волокон, в том числе поперечное смещение сердцевины, разнесение торцов,
наклон осей, угловое рассогласование. Другая группа потерь характеризуется
свойствами самого оптического волокна и возникает при различных диаметрах
сердцевины, неконцентричности и эллиптичности соединяемых волокон и др.
Соединения оптического кабеля могут быть разъемными и неразъемными.
Для разъемных соединений оптических волокон применяют соединительные
втулки, штекерные соединения и металлические прецизионные наконечники. К
соединителям всех типов предъявляются требования по обеспечению соосности
торцов волокон, фиксации соединяемых волокон и механической защиты их стыка.
Неразъемные соединения оптических волокон выполняют электродуговой сваркой и
клеевым методом.
Перед соединением с концов кабелей удаляют защитную полиэтиленовую
оболочку, снимают покрытие с оптических волокон и обрабатывают стыкуемые
торцы.
9
Для разъемных соединений необходима обработка, торцов оптических
волокон, предусматривающая их шлифование и полирование. Эти операции
производят в условиях стационарных мастерских или специально оборудованных
передвижных лабораторий.
Для неразъемных сварных соединений с помощью специального инструмента
выполняют скол оптических волокон, при этом на торцах не должно быть трещин,
выступов, раковин и т. п.
При выполнении неразъемных соединений клеевым методом необходимо
также, чтобы после скола торец оптического волокна был абсолютно плоским и
строго перпендикулярен его оптической оси. Для контроля качества обработки
торца используют микроскопы или специальные приборы — интерферометры.
Разъемные соединения. Основное требование, предъявляемое к разъемным
соединениям,—обеспечение малых потерь передаваемого сигнала. Это условие
может быть выполнено лишь за счет очень высокой точности изготовления всех
деталей соединения.
На рис. 3 показан разъемный штекерный соединитель многократного
использования, предназначенный для соединения оптических волокон с
пластмассовым покрытием (типа кварц-полимер).
1- стальная трубка; 2 – гнездо; 3 – конические каналы; 4 – штырь; 5 – оптическое
волокно; 6 – иммерсионная жидкость
Рисунок 3 – Разъемный штекерный соединитель (а – приемная часть; б – Штыревая
часть; в – разъем в сборе)
Соединитель состоит из штыревой части 4 и приемной части — гнезда 2. В
штыревую часть и гнездо соединителя вставляют заранее подготовленные концы
оптических волокон 5, которые фиксируются в соединителе сжатием концов
стальных трубок Z, предварительно надетых на пластмассовую оболочку. Перед
соединением обеих частей соединителя через свободный конический канал
штыря на торец оптического волокна наносят каплю иммерсионной жидкости 6
(глицерина). После соединения штыревую и гнездовую части фиксируют между
собой накидной гайкой.
Другой способ выполнения разъемных соединений оптических кабелей—
применение металлических наконечников (рис.4), монтируемых на конце каждого
оптического волокна.
10
1 – оптическое волокно с защитным покрытием; 2 – отверстия для заливки
эпоксидной смолы; 3 – металлический наконечник; 4 – стеклянный капилляр; 5 –
волокно без покрытия; 6 – накидная гайка; 7 – соединительная втулка; 8 иммерсионная жидкость
Рисунок 4 – Металлический наконечник (а) и разъемный соединитель (б)
Для этого с конца оптического волокна 1 на расстоянии около 40 мм снимают
защитное покрытие и надевают на него наконечник 3 так, чтобы волокно 5
выступало из него на 15... 20 мм, а на выступающий конец; —стеклянную
капиллярную трубку 4 длиной 10 мм. Капилляр в наконечник, при этом его конец
должен выступать наружу на 1... 2 мм. Предварительно на волокно и капилляр
наносят слой эпоксидной смолы. Эпоксидная смола заливается также в отверстия 2
наконечника для фиксации в нем оптического волокна. После застывания смолы
торец волокна шлифуют и полируют.
Аналогичные
операции
выполняют
с
оптическими
волокнами
присоединяемого кабеля. Соединение двух наконечников осуществляют с
помощью резьбовой втулки 7 и накидных гаек 6, позволяющих плотно стыковать
оптические волокна. Потери в таких соединениях не превышают 2 дБ.
Применение прецизионных втулок снижает ослабление сигнала до 1,5 дБ.
Трубки имеют внутренний диаметр, откалиброванный точно по наружному
диаметру оптического волокна, с коническим входом и выходом для облегчения
ввода соединяемых волокон. В средней части трубок имеются отверстия для
введения иммерсионной жидкости.
Неразъемные соединения. В настоящее время для неразъемных соединений
оптических кабелей широкое распространение получил метод электродуговой
сварки волокон как наиболее эффективный, надежный и обеспечивающий потери
на стык до 0,5 дБ (рис.5).
11
1- блок управления; 2 – блок юстировки; 3 – микроскоп МИР-3; 4 – устройство для
защиты места сварки; 5 – инструмент ИР-1 для резки волокна; 6 – инструмент СО-2
для снятия защитно-упрочняющей оболочки волокна; 7 – устройство РО-1 для резки
оболочки волокна; 8 – нож, резец в пакете; 9 – зажим; 10 – ключ, ролики в пакете; 11
– катушка с капроновой леской; 12 –насос; 13 – обвязочные нитки; 14 – отвертка,
ножницы, пинцет, ключ; 15 – элементы для защиты места сварки; 16 - корпус
Рисунок 5 –Комплект для сварки КСС-111
При этом необходимо выполнить следующие операции: подготовку оптического кабеля и волокон к сварке, сварку волокон, проверку качества сварки и
нанесение защитного покрытия на место сварки. Все эти операции осуществляются
с помощью комплекта для сварки КСС-111. В комплект входят устройства для
сварки оптических волокон, резки оболочек оптического кабеля, снятия защитных
оболочек оптического волокна, инструмента для скола оптического волокна и
другие вспомогательные устройства.
Подготовку оптического кабеля к сварке начинают со снятия наружной
оболочки инструментом РО-1, выполняя вначале поперечный, а затем продольный
или спиральный надрезы. Для этого кабель укладывают в канавку ролика,
устанавливают необходимую глубину врезания ножа в оболочку и, вращая
устройство вокруг кабеля, производят поперечный надрез оболочки. Затем
инструментом СО-2 последовательно снимают защитные оболочки: боковыми
ножами удаляют модульную трубку, профилированными — полиамидное
покрытие, а затем слой, непосредственно примыкающий к волокну. Скол волокна
производят инструментом ИР-1.
После выполнения подготовительных операций свариваемые оптические
волокна укладывают в V-образные канавки зажимов и фиксируют их положение
магнитными защелками в блоке юстировки волокон друг относительно друга. При
выполнении юстировки между торцами оптических волокон оставляют зазор,
12
равный 1/2 - 1/3 диаметра волокна. Юстировку волокон контролируют через
микроскоп МИР-3, перемещающийся на каретке. Микроскоп с более чем 60кратным увеличением позволяет видеть юстируемую пару волокон в двух взаимно
перпендикулярных плоскостях.
Сварка осуществляется двумя вольфрамовыми электродами с двусторонней
заточкой. Блок электродов может перемещаться в трех координатах, что позволяет
располагать электроды в плоскости юстируемых волокон, а также симметрично
относительно волокна.
Непосредственно перед сваркой производят оплавление концов оптических
волокон для сглаживания дефектов торцевых поверхностей. При этом не
допускается образование грушевидной формы конца волокна.
Электрическая схема блока сварки комплекта КСС-111 обеспечивает
формирование электрического разряда, а также регулировку токов и времени
горения дуги в режимах оплавления и сварки. Кроме того, в автоматизированном
режиме с помощью теплового двигателя обеспечивается своевременный сдвиг
волокон при сварке. Диаметр сварного стыка оптических волокон должен быть
равным диаметру волокон. Увеличение или уменьшение диаметра не допускается.
Качество сварки контролируется микроскопом, а затем рефлектометрическим
методом. Затухание сигнала в стыке не должно быть более 0,5 дБ, в противном
случае стык подлежит переделке. На каждое сварное соединение оптических
волокон составляется паспорт.
В помещениях с нормальной средой и в лабораторных условиях может быть
применен клеевой метод, при этом ослабление сигнала не должно превышать 1 дБ.
Разделку оптического кабеля и подготовку концов волокон выполняют тем же
способом, что и при сварке, за исключением снятия кремнийорганического
покрытия волокна. Затем укладывают подготовленные концы в V-образные канавки
специальной железной пластины, состыковывают оба волокна с зазором не более
0,01 мм и фиксируют их на пластине при помощи пружинной скобы. Далее на
защитные оболочки склеиваемых волокон и железную пластину наносят
эпоксидный клей, а в зазор между волокнами —1... 2 капли оптического клея ОПН-1
или иного клея, дающего ослабление сигнала не более чем на 10%.
После отверждения эпоксидной смолы и клея на место склейки надвигают
заранее надетую на одно из волокон ТУТ и усаживают ее с помощью горелки или
электровоздушного нагревательного устройства.
При соединении многоволоконных оптических кабелей в случае
недостаточной их строительной длины для защиты от механических повреждений,
воздействий окружающей среды места соединений оптических волокон заключают
в разъемные полиэтиленовые муфты.
Монтаж соединительных муфт выполняют на монтажном столе. Вначале
производят разделку оптического кабеля, предварительно надев на него элементы
муфт. Для этого на расстоянии 1500 мм от конца кабеля удаляют его наружную
полиэтиленовую оболочку 1 (рис.6, а).
13
1 – полиэтиленовая оболочка; 2 – армирующие элементы; 3 –
поливинилхлоридная оболочка; 4 – герметизирующая лента; 5 – кассета; 6 –
оптические волокна; 7 – крышка; 8 – ТУТ
Рисунок 6 – Монтаж соединительной муфты (а – наложение герметизирующей
ленты; б – введение оптических волокон в кассету; в – раскладка волокон на
кассете; г – установка крышки; д – муфта в сборе)
На расстоянии 5...7 мм от среза на армирующие элементы 2 накладывают
бандаж из ниток, а оставшиеся элементы обрезают. На срез наружной
полиэтиленовой и внутреннюю поливинилхлоридную 3 оболочки наматывают в
один слой по одному пояску герметизирующей ленты 4, а затем усаживают на этом
месте отрезок ТУТ. На расстоянии 2...3 мм от ТУТ удаляют поливинилхлоридную
оболочку и фторопластовую ленту, извлекают оптические волокна и отгибают их в
стороны. Оставшиеся профилированные элементы обоих кабелей обрезают до
длины 145 мм и соединяют с помощью металлической гильзы, которую
опрессовывают
по
концам
плоскогубцами.
Затем
на
центральном
профилированном элементе устанавливают и закрепляют пластину-кассету 5с
фиксаторами, через отверстия в которой вводят соединяемые оптические волокна 6
(рис.6, б).
После соединения одним из описанных выше способов оптические волокна
выкладывают между фиксаторами кассеты (рис.6, в). Если соединение выполняется с
помощью сварки, то место стыка защищается термоусаживающейся гильзой ГЗС.
Запас оптического волокна в кассете должен составлять не менее 0,8... 1,0 м с
каждой стороны кабеля.
Закончив сращивание всех волокон, на пластину с фиксаторами
устанавливают крышку 7 (рис.6, г) с отверстиями, в которые должны свободно
войти фиксаторы. Собранную кассету скрепляют липкой лентой и к крышке
14
прикрепляют заполненный паспорт на смонтированную муфту.
Завершающий этап — сборка элементов муфты и уплотнение ее стыков
герметизирующей лентой и отрезками ТУТ 8 (рис.6, д).
На смонтированную соединительную муфту заполняется паспорт. В паспорт
вносят основные данные оптической линии связи, марку кабеля и фамилии
рабочих, выполнивших монтаж муфты. Кроме того, дается схема кассеты с
соединительными гильзами и указанием номеров оптических волокон, а также
заполняется таблица измерения затухания в отдельных волокнах с указанием типа
применяемых измерительных приборов.
IV. СОДЕРЖАНИЕ ОТЧЕТА
1.
Выполнить конспект теоретического материала по монтажу волоконнооптических проводок и начертить схемы рис. 1, 2, 3 и 4.
2.
Ознакомиться с технологией сварки волоконно-оптических проводок с
помощью комплекта КСС-111.
3.
Изучить технологию монтажа соединительной муфты волоконнооптического кабеля.
V. ВОПРОСЫ ДЛЯ САМОКОНТРОЛЯ
1. Что такое ВОЛС и ВОСП и где они применяются?
2. Как устроен волоконный световод?
3. Приведите примеры типов и марок оптических кабелей.
4. Как определяется коэффициент затухания оптического кабеля?
5. Назовите способы прокладки оптических кабелей.
6. Назовите виды соединения оптического кабеля.
7. Расскажите о методе электродуговой сварки волокон оптического кабеля.
8. Из каких основных составных частей состоит комплект для сварки КСС-1?
9. Как соединяются оптические кабели с помощью муфт?
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 2
МОНТАЖ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ПРОВОДОК И СИЛОВЫХ КАБЕЛЕЙ
Цель работы: Изучить способы монтажа электрических проводок, требования к
прокладке электрических проводок, конструкции приспособлений для облегчения
монтажа, технологию монтажа.
I. ТРЕБОВАНИЯ К ПРОКЛАДКЕ ПРОВОДОК
Электрические проводки прокладывают по кратчайшему расстоянию между
соединяемыми приборами с минимальным числом поворотов параллельно стенам и
перекрытиям и во избежание электрических помех по возможности дальше от
технологического оборудования, электрооборудования, силовых и осветительных
линий.
Места прокладки электрических проводок должны быть доступны для
15
монтажа и обслуживания. Особо повышенные требования предъявляют к прокладке
измерительных электрических проводок в связи с тем, что нарушение правил их
прокладки может привести к снижению точности показаний всей измерительной
системы, а в отдельных случаях — к выходу ее из строя.
Если специальных указаний в проекте нет, кабели с металлическими
оболочками к приборам и средствам автоматизации прокладывают на расстоянии в
свету не менее 100 мм от параллельно проложенных кабелей другого назначения, а
кабели с неметаллическими оболочками для измерительных цепей автоматизации
— на расстоянии не менее 50 мм от других кабелей к приборам и средствам
автоматизации.
При параллельной прокладке с трубопроводами, заполненными горячей
жидкостью, электрические проводки надежно защищают от воздействия высокой
температуры.
Пересечения кабелями и проводами трубопроводов можно выполнять на
расстоянии не менее 50 мм m последних, a oт трубопроводов с горючими
жидкостями — не менее 100 мм. Если нельзя выполнить эти требования, кабели и
провода прокладывают в этих местах в бороздах, изоляционных или защитных
металлических трубах. В местах пересечения с трубопроводами, несущими
химически активные вещества, кабели защищают гильзами из водогазопроводных
труб, закрепляемыми на несущих конструкциях.
Электрические проводки надежно защищают от сотрясения, вибрации или
механических повреждений, а также от вредных влияний влаги, агрессивных газов
и пыли.
Для защиты от механических повреждений и воздействий окружающей среды
электрические проводки прокладывают в коробах, гибких металлических рукавах,
пластмассовых или стальных трубах. Стальные трубы в целях экономии металла
применяют только в случаях, обоснованных в проекте.
Кабели рекомендуется прокладывать при положительной температуре
окружающего воздуха. Перед раскаткой барабан устанавливают так, чтобы кабель
раскатывался в сторону, обратную указательным стрелкам на шеках барабана. Для
облегчения сматывания кабеля барабаны устанавливают на специальные кабельные
домкраты или на приспособление для подъема барабанов и раскатки кабеля (рис. 3).
При подъеме кабельного барабана домкратами типа ДК-3 (рис. 1, а) последние
устанавливают с обеих его сторон. Используя отрезок трубы, вращают гайку 3, при
этом винт 2 перемешается вдоль вертикальной оси. Эту операцию выполняют до
тех пор, пока отверстия в проушинах винтов 7 не совпадут с отверстиями в
кабельном барабане. Затем через эти отверстия продевают стержень (трубу, лом и
т. п.) и поднимают барабан на высоту, обеспечивающую его свободное вращение и
размотку кабеля.
16
1 – проушина; 2 – винт; 3 – гайка; 4 – стойка; 5 – каркас; 6 – упорная скоба; 7 –
цапфа; 8 – ось
Рисунок 1 – Кабельный домкрат ДК-3 (а) и приспособление для подъема кабельных
барабанов (б)
Подъем кабельного барабана с помощью приспособления, показанного на рис.
1, б, осуществляют следующим образом. В отверстие барабана вставляют трубу-ось
8. Двое рабочих подводят приспособление цапфами 7, имеющими боковые вырезы,
под выступающие из барабана концы трубы-оси. Затем приспособление всей
нижней поверхностью прижимают к земле, откидывают скобу 6 до упора и
кабельный барабан готов к размотке.
Зимой перед раскаткой кабели прогревают в теплых помещениях (при
температуре 5...10°С — не менее 3 сут, при 10...25°С — не менее 1,5 сут) или
подключением к сварочному трансформатору. Для электропрогрева внутренний
конец кабеля на барабане разделывают, соединяют между собой все жилы и
герметизируют это соединение. Наружный конец разделывают в виде концевой
заделки в стальной воронке, заливаемой морозостойкой кабельной массой, и
подключают к сварочному трансформатору. После отключения от сети в течение 40
мин прогретый кабель должен быть размотан. При температуре окружающего
воздуха во время прокладки ниже —10°С или при более длительном времени
раскатки (>40 мин) прогревание ведут и в процессе прокладки.
Кабели с резиновой изоляцией в поливинилхлоридной или свинцовой
оболочке допускается прокладывать без предварительного подогрева, если
температура окружающего воздуха в течение суток до начала прокладки была хотя
бы временно не ниже —15°С (—20°С).
17
II. ПРОКЛАДКА КАБЕЛЕЙ В ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ
ПОМЕЩЕНИЯХ И ПО ТЕРРИТОРИИ ПРОМЫШЛЕННЫХ
ПРЕДПРИЯТИЙ
Кабели в производственных помещениях прокладывают открыто (по стенам,
перекрытиям и колоннам) и скрыто (в каналах), по территории промышленных
предприятий также открыто (на эстакадах или несущих конструкциях) и скрыто (в
туннелях либо непосредственно в земле).
Перед прокладкой проверяют состояние кабелей на барабанах наружным
осмотром.
Для прокладки кабелей применяют опорные и несущие конструкции (рис. 2),
собираемые из перфорированных металлических профилей, и крепежные детали
(скобы, болты, гайки и шайбы). Одиночные кабели прокладывают на крючкахподвесах 4 (см. рис.), закрепляемых в стойках.
1 – кабели; 2 – безлапковая скоба; 3 – полки с перфорацией; 4 – стойка; 5 – скоба; 6
– дюбель; 7 – кронштейн; а – стойка; б – полка; в - лоток
Рисунок 2 – Металлоконструкции для прокладки проводок и кабелей
Кабели, прокладываемые горизонтально, следует жестко закреплять на
поворотах трассы с обеих сторон, а кабели, прокладываемые на вертикальных
участках, крепят на каждой опоре. Пример прокладки и крепления кабелей на
конструкциях показан на рис. 2, г.
Независимо от расстановки опорных кабельных конструкций кабели
закрепляют на расстоянии не более 0,5 м от соединительных коробок, муфт и
концевых заделок. При закреплении небронированных кабелей соблюдают
осторожность, чтобы не повредить их оболочку. Для этой цели применяют
эластичные прокладки под опоры и скобы, которые должны быть шире опор и скоб
на 5...6 мм.
Кабели с поливинилхлоридной оболочкой, проходящие в помещениях,
18
прокладывают в местах, где они не могут быть повреждены грызунами, или
защищают их коробами или сетками. Кабели в полу и междуэтажных перекрытиях
прокладывают в кабельных каналах или трубах
Кабели и провода к приборам и средствам автоматизации, прокладываемые
совместно с силовыми и контрольными кабелями другого назначения, в кабельных
каналах и туннелях располагают на противоположных стенах каналов и туннелей.
Перед рытьем траншеи для прокладки кабелей в земле ее трассу после
разбивки (наметки) геодезистами принимает ответственный руководитель
монтажных работ совместно с представителем заказчика. В процессе приемки
проверяют соответствие геодезической разбивки проекту и наличие отметок в
местах пересечения трассой трубопроводов, колодцев и других подземных
устройств. Перед укладкой кабеля дно траншеи очищают от камней, комьев земли и
строительного мусора, посыпают рыхлой землей слоем толщиной не менее 100 мм;
в местах пересечения с другими подземными коммуникациями и дорогами
закладывают асбестоцементные или бетонные трубы для защиты кабелей от
возможных повреждений при ремонте соседних коммуникаций.
Для механизации работ по прокладке кабеля в траншеях длиной более 50 м
применяют ручные или электрические лебедки, а на протяженных линиях (300 м и
более) — кабельные транспортеры. На последних устанавливают на кабельных
домкратах один или два барабана с кабелем, который разматывается с барабана по
мере удаления транспортера, медленно передвигающегося параллельно траншее.
Глубина заложения кабельных линий от планировочной отметки 0.7 м. В виде
исключения допускается уменьшать глубину заложения кабелей до 0,5 м на
участках длиной до 5 м при вводе кабелей в здания, а также в случаях пересечения
их с подземными сооружениями при условии зашиты кабелей от механических
повреждений (например, путем прокладки в трубах).
В районах вечной мерзлоты или с тропическим климатом глубину заложения
кабелей принимают в соответствии с проектом. Кабели укладывают с запасом по
длине (змейкой) 1... 3%, достаточным для компенсации возможных смещений
почвы и деформаций, вызванных изменением температуры внешней среды.
Во избежание повреждения оболочки и изоляции кабели засыпают слоем
земли, толщиной не менее 100 см. На участках, где возможны механические
повреждения (например, в местах частых раскопок), кабели защищают плитами или
красным кирпичом, уложенным в один слой поперек трассы.
На прокладку кабелей в земле составляют акт на скрытые работы по
установленной форме.
III. ПРОКЛАДКА ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ПРОВОДОК В ЗАЩИТНЫХ
ТРУБАХ, ЛОТКАХ И КОРОБАХ
Стальные трубы. Для открытых и скрытых внутренних и наружных
электропроводок во всех установках и средах (кроме взрывоопасных, где
применяют стальные водогазопроводные обыкновенные трубы) применяют
тонкостенные (легкие) трубы. Стальные электросварные трубы разрешены только
19
для электропроводок в сухих, жарких, влажных и пыльных помещениях.
Защитные трубные проводки во всех случаях монтируют крупными блоками,
изготовленными и собранными в заготовительных мастерских монтажных
управлений. Форма защитных трубных проводок должна быть максимально
приближена к прямой линии.
При изгибании труб применяют нормализованные углы поворота 90, 120 и
135° и радиусы изгиба 400, 800 и 1000 мм. Радиус изгиба 400 мм следует применять
для труб, прокладываемых в перекрытиях, и для вертикальных выходов; 800 и 1000
мм — при прокладке труб в монолитных фундаментах и монтаже в них кабелей с
однопроволочными жилами. При заготовке пакетов и блоков труб также применяют
указанные нормализованные углы и радиусы изгиба.
Заготовляют защитные трубы, как правило, в монтажно-заготовительных
мастерских, однако в отдельных случаях (например, для обхода, не
предусмотренного проектом препятствия) бывает необходимо произвести нарезку,
райберовку или другие операции непосредственно на площадке. Для нарезания
резьбы и райберовки водогазопроводных труб применяют cgtwbfkmyjt
приспособление, которое состоит из приводной рукоятки с трещоткой. Рукоятка
комплектуется шестью обоймами с плашками для нарезания трубной
цилиндрической или конической резьбы 1/2", 3/4", I", а также райбером для снятия
заусенцев с внутренней кромки труб размером до 2". Для нарезания резьбы в
головку приводной рукоятки вставляют обойму с соответствующей плашкой.
Обойма обеспечивает не только установку плашки, но и ее центрирование
относительно обрабатываемой трубы. Для райберовки концов труб в приводную
рукоятку вставляют райбер, снабженный рукояткой для его центрирования при
вводе в обрабатываемую трубу. Усилие, с которым райбер обрабатывает трубу,
пропорционально усилию, прилагаемому к приводной рукоятке.
Неразъемные соединения защитных труб выполняют электрической сваркой.
Такие соединения при толщине стенок труб более 2 мм разрешены в помещениях
всех классов, кроме взрывоопасных. Во всех случаях сварку производят только с
использованием накладной муфты.
Разъемные соединения выполняют с помощью соединительных частей
стальных или из ковкого чугуна с цилиндрической резьбой, протяжных коробок и
муфт с накатной резьбой.
Во влажных, пыльных, сырых и особо сырых помещениях и помещениях с
химически активной средой соединительные части устанавливают с уплотнением
резьб, а протяжные коробки (рис. 3) — с уплотнением мест ввода труб в коробки.
Резьбовые соединения уплотняют льняной пряжей, пропитанной суриком или
белилами, тертыми на олифе. В сухих и жарких помещениях с нормальной средой
соединительные части, электрофитинги и протяжные коробки не уплотняют.
20
1- провода или кабели; 2 – сальники; 3 – гайки; 4 – защитные трубы
Рисунок 3 – Протяжные коробки для электропроводок, прокладываемых в
защитных трубах (а – переходная; б – протяжная; в – угловая протяжная)
Расстояния между протяжными коробками не должны превышать: на прямых
участках — 75 м, при одном изгибе трубы —50 м, при двух изгибах —40 м, при
трех изгибах —20 м.
При переходе защитных трубопроводов из сухих помещений в сырые или из
отапливаемых помещений в неотапливаемые в трубах образуется конденсат. Во
избежание повреждений изоляции электрических проводов конденсат отводят, для
чего защитные трубопроводы прокладывают с уклонами, значение которых определяют в зависимости от местных условий, но не менее 1:100. Для отвода
конденсата используют также тройниковые и крестовые соединительные части. Со
стороны сырых или неотапливаемых помещений на защитных трубопроводах
устанавливают водосбросные трубки, а со стороны сухих или отапливаемых —
разделительные уплотнения.
Открыто проложенные стальные трубы крепят скобами (см. рис. 105) или
хомутами. Расстояние между креплениями открыто проложенных защитных труб
на горизонтальных и вертикальных участках зависит от условного прохода трубы:
Условный проход трубы, мм, не
более .....................
20(3/4") 40(1/2") 50(2")
Расстояние между креплениями, м
2,5
3
4
Кроме того, открытые электропроводки в защитных трубах дополнительно
закрепляют на расстоянии не далее чем на 0,8 м от приборов, аппаратуры,
исполнительных механизмов и т. п. и не далее чем на 0,3 м от протяжных коробок.
Гибкие металлические рукава закрепляют через каждые 0,5...0,75 м.
Защитные трубопроводы, прокладываемые открыто и в помещениях с
химически активной средой, защищают от коррозии окраской их внутренней и
наружной поверхностей битумным №177 или каменноугольным лаком.
Окрашивают также скобы, метизы, соединительные части и несущие конструкции,
если они не имеют гальванических антикоррозионных покрытий.
Провода протягивают только в полностью смонтированные трубопроводы.
21
Открытые концы проложенных и закрепленных защитных труб до протяжки в них
проводов закрывают деревянными или пластмассовыми заглушками, чтобы в
трубы не попадала грязь. Чтобы не повредить изоляции проводов при протягивании
в защитные трубы, в концы труб предварительно вставляют пластмассовые втулки.
Перед затягиванием проводов защитный трубопровод очищают внутри и
снаружи и продувают сжатым воздухом, а затем вдувают в него тальк.
Затягивание проводов в трубопровод—одна из самых трудоемких операций
при монтаже. Во время прокладки в защитные трубопроводы затягивают стальную
проволоку диаметром 1...2 мм или стальной трос таким образом, чтобы его концы
выступали из концов трубопровода. На одном из выступающих концов делают
петлю, к которой привязывают подготовленные для протяжки провода, собранные
в жгут (процесс изготовления жгута из проводов и работа жгутовальной машины.
Конец жгута из проводов привязывают к проволоке или канату. Если проводов в
жгуте немного, его протягивают вручную, а если много — ручной лебедкой. Для
облегчения затяжки проводов в защитные трубы могут быть использованы
специальные захваты (рис.4, а). Для удобства эксплуатации и замены в случае
необходимости отдельных поврежденных проводов по мере протягивания в
трубопровод освобождают жгут от перевязок из шпагата.
б – проволочный чулок; в – рычажный зажим; в – конусный зажим
Рисунок 4 – Захват для затяжки проводов в трубы (а) и приспособления для
крепления кабеля к канату лебедки (б-г)
Провода, проложенные в защитных трубах, которые расположены
вертикально или под углом до 45° к горизонтальной плоскости, при длине
вертикального участка более 20 м закрепляют зажимами или другими
устройствами, помещаемыми в протяжных коробках или электрофитингах.
Во избежание попадания влаги внутрь трубопровода провода затягивают в
сухую погоду и закрывают все крышки протяжных коробок сразу же по окончании
протяжки.
22
Пластмассовые трубы. Для защиты электрических проводок систем
автоматизации применяют пластмассовые трубы из полиэтилена, полипропилена и
поливинилхлорида (винипласта). Они имеют ряд общих свойств и существенных
отличий, которые определяют их области применения. Так, полиэтиленовые трубы
морозоустойчивы, негигроскопичны, однако они подвержены старению и горючи,
плохо склеиваются. Полипропиленовые трубы более термостойки, но обладают
повышенной хрупкостью при отрицательных температурах. Винипласт водостоек
и негорюч, обладает высокой механической прочностью, хорошо обрабатывается
на металлорежущих станках, сваривается и склеивается, химически стоек к
воздействию агрессивных сред. Недостатки винипласта: слабая сопротивляемость
удару, низкая теплостойкость, хрупкость при температуре ниже нуля и большой
коэффициент линейного расширения.
В монолитных строительных основаниях, например фундаментах, полах и т.
п., применяют, как правило, полиэтиленовые трубы. Наибольшее распространение
получили поливилхлоридные (винипластовые) трубы.
Физико-механические
свойства
винипласта
позволяют
применять
винипластовые трубы для защиты открытых электропроводок в сухих, влажных,
сырых, особо сырых и пыльных помещениях, а также в помещениях с химически
активной средой только по несгораемым и трудносгораемым стенам, перекрытиям
и конструкциям. Кроме того, винипластовые трубы допускается применять в
пожароопасных зонах в пределах одного помещения каждого этажа
производственных зданий и сооружений промышленных предприятий и
предприятий агропромышленного комплекса.
Скрытую электропроводку в винипластовых трубах по сгораемым стенам,
перекрытиям и конструкциям прокладывают по слою листового асбеста толщиной
не менее 3 мм или по штукатурке толщиной не менее 5 мм, а затем трубы
заштукатуривают слоем штукатурки толщиной не менее 10 мм над трубой.
Скрытые электропроводки в полах помещений выполняют в толще
подготовки полов на глубине, обеспечивающей замоноличивание труб слоем
бетонного раствора толщиной не менее 20 мм.
Защитные пластмассовые трубы запрещается применять во взрывоопасных
помещениях, в детских яслях и садах, больницах, вычислительных центрах, а также
выполнять открытую прокладку защитных винипластовых труб в зрительных залах,
на сценах и в кинобудках зрелищных предприятий и клубов.
Температура окружающей среды в помещениях, где прокладывают
пластмассовые трубы, должна быть в пределах от —20 до +60°С.
В настоящее время выпускают комплекты нормализованных элементов
винипластовых труб и некоторых установочных изделий к ним. В такие комплекты
кроме труб входят протяжные пластмассовые соединительные муфты и отводы,
уплотнительные втулки, а также клей БМК-5К в тубах.
Монтаж электрических проводок систем автоматизации в защитных
пластмассовых трубах выполняют в соответствии с правилами для электропроводок
в стальных трубах, но есть существенные отличия в технологии. Вследствие
большого коэффициента линейного расширения пластмассовых труб требуемые
23
расстояния между ними и трубами отопления и горячего водоснабжения при
параллельной прокладке должны быть не менее 100 мм, при пересечении—не менее
50 мм.
При монтаже открыто прокладываемых электропроводок в защитных
пластмассовых трубах предусматривают компенсацию температурных изменений
длины трубопроводов элементами самого трубопровода (отводами, углами,
«утками») и установкой подвижных креплений в отдельных местах трассы для
свободного перемещения труб вдоль своей оси. Подвижные крепления осуществляют с помощью клиц, закрепляемых дюбелями к строительным основаниям, и
металлических скоб, но при условии соблюдения мер, исключающих повреждение
пластмассовых труб. Одиночную трубную проводку крепят с помощью Z-образного
металлического профиля и однолапковых скоб так, как показано на рис.5, а. Чтобы
не повредить трубу, под скобы подкладывают прессшпан, резину или подматывают
изоляционную ленту.
а – скобами типа СО; б – с помощью металлической полоски с пряжкой; 1 –
основание; 2 – опорная скоба; 3 – скоба типа СО; 4 – пучок труб; 5 – прокладка; 6 –
дюбель; 7 – полоска; 8 – пряжка; 9 – полоса; 10 – обмотка лентой в два слоя
Рисунок 5 – Крепление пластмассовых трубных проводок
Неподвижные крепления располагают, как правило, у ввода труб в приборы,
протяжные и соединительные коробки, а также при вертикальной прокладке труб,
чтобы избежать их смещения.
Механическая прочность винипластовых труб резко снижается при
повреждении их поверхности, поэтому при обработке и монтаже трубы
предохраняют от глубоких рисок, надрезов и т. п. Поврежденные участки удаляют.
В местах возможных механических повреждений трубы защищают съемными
щитками из перфолотка или уголка, а при выходе проводки из бетонной подливки
пола на стену винипластовую трубу заменяют стальной.
Соединения полиэтиленовых труб выполняют плотной посадкой с помощью
24
муфт, горячей обсадкой враструб, муфтами из термоусаживающихся материалов
или на сварке. Винипластовые трубы соединяют плотной посадкой в раструб или с
помощью муфт. Допускается также их соединение склеиванием. Склеивают трубы
клеем БМК-5К в помещении, защищенном от атмосферных осадков, при
температуре окружающего воздуха 5...30°С. Время отверждения клея при
температуре 20°С не более 4 мин.
Винипластовые трубы, поставляемые в комплекте, на одном конце имеют
раструб, в который вставляют соединяемые с ними элементы (трубы, уголки).
Склеивают раструбные соединения в такой последовательности. Наружную
поверхность конца соединяемой трубы и внутреннюю поверхность раструба
зачищают мелкой наждачной бумагой до исчезновения глянца. Склеиваемые
поверхности протирают ацетоном для устранения жировых пятен и загрязнений. На
подготовленные поверхности равномерно тонким слоем наносят клей и вводят
прямой конец трубы в раструб. Затем удаляют лишний клей, вытесненный из зазора
между склеиваемыми поверхностями. Детали после склеивания выдерживают в
покое не менее 2 ч, транспортировать их можно через 24 ч.
При отсутствии готовых к монтажу комплектов пластмассовые трубы
обрабатывают с помощью соответствующих приспособлений. Раструбы формируют
без механической обработки после равномерного нагрева концов труб до заданной
температуры, при которой материал труб размягчается, переходит в пластичное
состояние и приобретает способность к растяжению. Равномерный нагрев участков
формирования раструбов производится на электропечи путем надевания концов
труб на стержни нагревательной головки (дорны). В течение 20... 30 с трубы
выдерживаются на дорнах и охлаждаются, приобретая необходимую форму.
Для изготовления поворотных колен патрубки также предварительно
нагревают до температуры, при которой материал труб переходит в пластичное
состояние, допускающее изгибание труб в специальных приспособлениях —
шаблонах — на требуемый угол поворотов (рис.6).
1 – плита; 2 – шаблон; 3 – хомут; 4 – металлорукав; 5 труба
Рисунок 6 – Шаблон для гнутья колен
Для устранения при гнутье гофров и овальности колен в заготовку
предварительно вставляют отрезок металлорукава и производят гнутье колена.
После изготовления колена металлорукав удаляют.
При отсутствии уплотнительных втулок на концах труб специальным
25
приспособлением делают надрез (рис. 7, а), обеспечивающий надежное неразъемное соединение их с коробками (рис. 7, б). Лепестки, расположенные ближе к концу
трубы, удерживают ее от вырыва из коробки, а другая пара лепестков препятствует
перемещению трубы внутрь коробки.
1 – лепестки; 2 – труба; 3 – стенка коробки
Рисунок 7 – Обработанный конец трубы (а) и соединение трубы с коробкой (б)
Лотки (см. рис.3, в). Для открытой прокладки проводов или кабелей малого
сечения изготовляют лотки из листа с отверстиями (перфорацией). Провода и
кабели крепят к лоткам нормализованными скобами через просечные отверстия в
металле лотка. Выводы проводов и кабелей из лотков осуществляют в защитных
трубах и гибких металлических рукавах, а также через запрессованные в отверстия
пластмассовые втулки.
В качестве соединительных
элементов при монтаже трасс из лотков
используют перфорированные уголки и полосы, закрепляемые с применением
шайб заземления, прорезающих лакокрасочное покрытие.
Короба. В проектах, как правило, предусматривают прокладку коробов по
кратчайшим расстояниям и в местах, где обеспечен свободный доступ к крышкам,
а также к коробам для укладки и протяжки проводов и кабелей. Минимальные
расстояния (мм) между параллельно проложенными коробами, а также от коробов
до конструкций зданий и технологических трубопроводов следующие:
Между параллельно проложенными коробами, а также от коробов до стен,
колонн, стоек, экстакад и других вертикальных элементов зданий и
сооружений …………………………………………………..................50
От коробов до технологических трубопроводов, проходящих:
под коробами ...............................………………………………. 100
над коробами ..............................……………………………….. . 250
От коробов до горячих трубопроводов, проходящих под и над
коробами......................................……………………………………… .. 300
Короба, проложенные параллельно горячим трубопроводам или
пересекающие их, защищают от воздействия высоких температур экранами.
Во влажных помещениях и на открытом воздухе короба устанавливают с
уклоном для стока конденсата, который определяют в зависимости от местных
условий, но не менее 1:100. В нижних точках коробов, проложенных с уклоном,
26
предусматривают отвод конденсата через отрезок водогазопроводной трубы
длиной 0,5... 0,6 м, приваренный к отверстию в дне короба.
Короба устанавливают на опорных конструкциях, располагаемых на
расстоянии до 2 м друг от друга. Опорные конструкции крепят к основаниям
приваркой к закладным частям, пристрелкой дюбелями, болтовыми соединениями
или вмазкой. Короба к опорным конструкциям крепят болтовыми соединениями.
Внутренние поверхности коробов и протяжных коробок, особенно в местах стыков
и у сварных швов, не должны иметь заусенцев, острых кромок и других дефектов,
которые могут повредить изоляцию проводов и кабелей. Провода и кабели
укладывают только в полностью установленные короба.
Выполнение операций по прокладке кабельных линий вручную, особенно при
большом количестве параллельно прокладываемых контрольных кабелей, требует
привлечения значительного количества рабочих, поэтому прокладку магистральных
кабельных линий в коробах, на лотках или кабельных конструкциях механизируют.
Раскатывают кабели с барабанов и прокладывают с помощью электрических
лебедок (тяговой и для возврата каната), линейных и угловых раскаточных роликов
и других приспособлений, снижающих усилия растягивания и предохраняющих
кабель от повреждения.
Для крепления прокладываемых кабелей к канату тянущей лебедки и
предохранения их от закручивания применяют проволочные чулки, рычажные или
конусные зажимы (см. рис.4, б—г). Проволочный чулок надевают на конец кабеля и
прочно закрепляют на оболочке кабеля на длине не менее 500 мм бандажами из
мягкой проволоки. Наиболее совершенны соединения конусными зажимами,
закрепляемыми на токоведущих жилах кабелей. Линейные раскаточные ролики 1
(рис. 8, а) используют для механизированной прокладки кабелей в коробах на
прямых участках трассы.
а – крепление линейного ролика над коробом; б – крепление углового ролика; в – крепление
линейного ролика на консоли; 1 – линейный ролик; 2 – струбцина; 3 – короб; 4 – угловой ролик; 5
– консоль; 6 – опорная конструкция
Рисунок 8 – Установка раскаточных роликов
Ролики устанавливают над коробом 3 через каждые 15...20 м и закрепляют на
27
нем струбциной 2. Угловые раскаточные ролики используют при повороте трассы
(рис. 8, б).
Такая установка линейных и раскаточных с помощью струбцины удобна,
размещают на роликах, расположенных сбоку от короба, и перемещение его в
короб не требует значительных усилий.
При прокладке кабелей на лотках применяют специальное приспособление
(рис. 9, а) — каретку 5 с двумя ходовыми катками 4, вертикальными 2 и
горизонтальными 3 направляющими роликами, закрепленными на раме 7,
пружинными фиксаторами 7 и штангой 8. Рама жестко соединена с кареткой 5 с
помощью кронштейна 6. Кабель раскатывают вдоль трассы, устанавливают
приспособление ходовыми катками на борт лотка, один конец кабеля пропускают
между направляющими роликами и неподвижно закрепляют на лотке. По мере
движения с приспособлением вдоль трассы (при этом удерживают рукой штангу 8)
поднимают и укладывают кабель непосредственно на лоток.
а – на лотках; б – на кронштейнах; в – закрепляемой на кабельной полке; 1 – рама; 2
– вертикальные направляющие ролики; 3 – то же, горизонтальные; 4 – ходовые
катка; 5 – каретки; 6 – кронштейн; 7 – фиксатор; 8 – штанга; 9 – кабельная полка; 10
– кабельная стойка; 11 – линейный ролик
Рисунок 9 – Приспособление для прокладки кабелей
28
При прокладке кабеля на кабельных конструкциях применяют линейные
ролики 11, которые закрепляют на кронштейнах, установленных на кабельных
стойках 10 (рис. 9, б) или непосредственно на кабельной полке 9 (рис. 9, в). С
установленного на домкратах в начале трассы барабана кабель разматывают при
помощи электрической тяговой лебедки, установленной в конце трассы.
Перекладывают кабель с роликов на кабельные полки вручную.
В коробах разрешается прокладывать провода с резиновой и
поливинилхлоридной изоляцией; (в том числе и экранированные), а также
небронированные кабели.
Прокладываемые в коробах (см. рис. 10, б) провода должны лежать свободно,
без натяга (переплетение не допускается).
Рисунок 10 – Общий вид коробов(а), их крепление на кронштейнах (б) и подвесках
(в), прокладка пластмассовых труб в коробе змейкой (г)
На горизонтальных участках провода и кабели внутри коробов не крепят, на
вертикальных участках—прокладывают «змейкой» между стойками, укрепленными
на дне короба через каждые 50 мм. Кабели в таких коробах 4 (рис. 11, а) на
вертикальных и наклонных участках трассы крепят прижимными планками 3.
Выводы проводов из короба делают через отверстия в его дне или боковых
стенках, используя защитные трубы 6 и гибкие металлические рукава, концы
29
которых снабжают пластмассовыми втулками 7.
1 – шпилька; 2 – кабель; 3 – прижимная планка; 4 –короб; 5 – заземляющие гайки; 6
– защитная труба; 7 – втулка
Рисунок 11 – Крепление кабелей прижимами в вертикальном коробе (а) и
присоединение защитной трубы к коробу (б)
Защитные трубы присоединяют к коробам заземляющими гайками 5 (рис. 11,
6). К коробам брызгозащищенного исполнения трубы допускается приваривать
сплошным швом. Металлорукава присоединяют к коробам муфтами и патрубками
с заземляющими гайками.
IV. СОДЕРЖАНИЕ ОТЧЕТА
1.
Выполнить конспект теоретического материала по монтажу электрических
проводок и кабелей и начертить схемы.
2.
Ознакомиться с требованиями к прокладке электрических проводок.
3.
Изучить технологии монтажа электрических проводок и кабелей.
V. ВОПРОСЫ ДЛЯ САМОКОНТРОЛЯ
1. Какие требования предъявляются к прокладке электрических проводок?
2. Как устроен кабельный домкрат ДК-3?
3. Прокладка кабелей в зимний период.
4. Какие используются металлоконструкции для прокладки проводок и кабелей?
5. Назовите способы прокладки кабелей.
6. Расскажите о приспособлениях для затяжки проводов в трубы.
7. Технология монтажа проводок в пластмассовых трубах.
30
8. Технология монтажа кабелей в лотках и коробах.
9. Какие используются приспособления для механизации монтажных работ?
Лабораторная работа № 3
МОНТАЖ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ МАШИН
Цель работы: изучить технологию проверки фундаментов под монтаж
электрических машин, научиться пользоваться инструментом для разметки и
проверки фундаментов, изучить особенности монтажа электрических машин
малой и большой мощности.
Общие сведения
1. Проверка фундаментов под монтаж
Электрические машины и электроприводы малой мощности обычно
устанавливаются на металлических рамах или на технологическом оборудовании
(станках, конвейерах и др.), а средней и большой мощности — на бетонных или
железобетонных фундаментах. Фундамент должен быть достаточно массивным,
чтобы воспринимать статические и динамические нагрузки от работающего
оборудования, не допуская сдвигов и вибраций при его работе. Строители должны
нанести на фундаменты их главные (продольную и поперечную) оси и отметку
верхней поверхности фундамента относительно нулевого репера.
Перед монтажом следует проверить готовые фундаменты на их соответствие
проектной документации:
1)
правильность положения фундамента по отношению к строительным
осям здания, отдельным элементам конструкции здания и другим фундаментам;
2)
точность размеров фундамента по основным осям.
Затем приступают к разметке главных осей фундамента. Для этого
используются оседержатели (рис. 1, а), состоящие из стойки 1, закрепленной на ней
скобы 3, в которой на оси крепится несущий ролик 5. Через ролик
перебрасывается стальная струна 6 с грузом 2, по которой можно перемещать нить
7 с отвесом 8. Схема разметки главных осей показана на рис.1, б. После разметки
главные оси наносят на фундамент, используя для отметок нити с отвесами.
а)
б)
1- стойка; 2- груз; 3- скоба; 4- гайка; 5- несущий ролик; 6- струна; 7- нитка; 8-отвес; 9- осевая
плашка; А-А – главная продольная ось; В-В – главная поперечная ось
31
Рисунок 1 – Схемы (а - оседержатель; б - разметки главных осей фундамента.
По нанесенным на фундамент осям проверяют размеры колодцев под
фундаментные болты (рис. 2), а также правильность их выполнения и
расположения по отношению к главным осям.
2.1)
2.2)
1 - ниша; 2 - фундамент; 3 - фундаментный болт;
4 - фундаментная плита; 5 – цементная подливка;
6 - колодец; 7 – анкерная плита
1- фундамент; 2 – отвесы
Рисунок 2 – Схемы колодцев (2.1 - колодец в фундаменте для установки
фундаментных болтов и 2.2, а - правильное; 2.2, б, в - неправильное выполнение
колодцев под фундаментные болты.
Правильное выполнение колодцев показано на рис.2 (2.2, а). Далее проверке
подлежит горизонтальность фундаментов (их верхняя плоскость) и их высота.
Горизонтальность фундаментов определяется с помощью уровней или
нивелира. На практике используют гидростатический уровень (рис. 3, а),
а)
б)
в)
1 - подставки; 2 – стеклянные трубки; 3 – краник;
винт;
1 – стойка; 2 – микрометрический
32
4 – соединительная резиновая трубка
3 – трубка; 4 – ампула; 5 – винт
Рисунок 3 – Уровни (а - гидростатический; б - рамный прецезионный; в - с
микрометрическим винтом.
рамный прецезионный уровень (рис. 3,б), а также уровень с микрометрическим
винтом (рис. 3, в). При больших размерах фундаментов целесообразно применение
гидростатического уровня и нивелиров, при малых — рамного прецезионного уровня.
Уровень с микрометрическим винтом используется обычно для выверки линии
валов и их уклонов.
2. Технология монтаж электрических машин
Перед началом монтажа проводят проверки:
1) соответствия машины ее проектной документации;
2) комплектности машины и сохранности крепежных деталей;
3) появления возможных повреждений за время транспортировки и хранения
путем предварительного осмотра после расконсервации;
4) состояния подшипников, коробки выводов, коллектора, контактных колец,
щеточного механизма и др.;
5) сопротивления изоляции обмоток, подшипников и щеточных траверс.
6) воздушного зазора между статором и ротором, а также зазоров в
подшипниках скольжения и уплотнений валов.
7) на отсутствие задевания ротора о статор.
Воздушный зазор между статором и ротором, а также зазоры в подшипниках
скольжения и уплотнений валов осуществляется с помощью пластинчатых (рис.
4) и клиновых (рис. 5) щупов.
1 –калиброванные пластины; 2 – штифт; 3 –винт; 4 –накладка прижим; 5 –
ручка; 6 – пробка
Рисунок 4 – Пластинчатые щупы (а – раздвижной; б – со сменными
пластинами).
33
Проверка воздушного зазора возможна лишь для машин открытого и
защищенного исполнений, поскольку она проводится без разборки машины.
Ротор машины должен свободно вращаться в подшипниках при его
повороте рукой (при мощности до 10... 15 кВт) или рычагом (для машин большей
мощности).
Выявленные в процессе осмотра неисправности следует устранить до начала
монтажа. Если нет уверенности в том, что во время хранения и транспортировки
машина осталась неповрежденной, проводят ее полную разборку с ревизией
отдельных узлов. При необходимости заменяют смазку в подшипниках и
затягивают болтовые соединения.
1 – нониус; 2, 3 – клинья; 4 – стержни; 5 – обойма; 6 – движок; 7 – указатель
Рисунок 5 – Специальный (а) и клиновой (б) щупы.
В зависимости от мощности и конструктивного исполнения электрические
машины могут поступать на место монтажа в собранном или разобранном виде. В
первом случае по известным установочным размерам машины заранее
изготавливают крепежные детали и конструкции. Машины устанавливаются на
металлических рамах или фундаментах (общих с приводным двигателем или с
приводом или отдельных от них). Поскольку установочные размеры имеют
допуски, указанные в чертежах, перед монтажом следует заготовить комплект
прокладок, перекрывающий поле допусков.
3. Монтаж машин малой и средней мощности
Машины небольшой мощности соединяются с приводным механизмом с
помощью муфт различного типа и зубчатых, ременных или фрикционных передач.
На рис. 6 показаны наиболее часто встречающиеся типы муфт.
34
1,2 – полумуфты; 3 – точечный болт; 4 – шпонка; 5,7 – ступицы; 6 – зубчатый венец; 8 –
ленточная пружина; 9 – зубья; 10 – кожух; 11 – палец-болт; 12 – кожаная шайба; 13 – кольцо
Рисунок 6 –Соединение валов (а) и муфт (б – жесткой поперечно-свертной; в –
зубчатой; г – полужесткой зубчато-пружинной; д – упругой втулочно-пальцевой).
При соединении с помощью муфт на концы валов соединяемых машин
насаживают полумуфты, предварительно проверив цилиндричность и соответствие
наружного диаметра конца вала машины и внутреннего диаметра полумуфты с
помощью измерительных скоб (рис.7) и нутромеров (рис.8). Величина натяга при
посадке указывается на чертеже, а сама посадка осуществляется в горячем
состоянии.
1,5 – подвижная и переставная пятки; 2 –отсчетное устройство; 3 – корпус; 4 –
теплоизоляционная накладка; 6 – места измерений
Рисунок 7 – Скоба с отсчетным устройством (а) и определение посадочных
размеров конца вала (б)
35
1 – измерительный наконечник; 2 – удлинитель; 3 –трубка; 4 – микрометрическая головка; 5 –
полумуфта; 6 – нутромер
Рисунок 8 – Микрометрический нутромер (а) и определение им посадочных
размеров конца вала (б).
При установке валы сочленяемых машин могут иметь радиальное и угловое
смещение (рис. 9), что повлечет за собой соответствующее смещение полумуфт
(рис. 10).
а – боковое (радиальное); б – угловое (осевое)
Рисунок 9 – Смещение валов.
При работе агрегата это приведет к повышенным вибрациям и,
следовательно, к быстрому износу подшипников, муфт и болтовых соединений.
Поэтому сочленяемые машины должны быть установлены таким образом, чтобы
торцевые поверхности полумуфт были параллельны, а оси валов соединяемой
машины и механизма находились на одной линии.
I – валы расположены на одной прямой, их оси совпадают; II – оси валов параллельны; III
– центры валов совпадают, их оси расположены под углом; IV – центры валов сдвинуты, их
36
оси расположены под углом
Рисунок 10 – Взаимное расположение валов машин, соединяемых с помощью
муфт.
Для этого проводят центровку валов с помощью центровочных скоб
различной конструкции. Некоторые из них приведены на рис. 11 — 13.
1,6 – внутренняя и наружная скобы; 2,3 – полумуфты; 4,7 – болты; 5 –хомут
Рисунок 11 – Центровка валов с помощью радиально-осевых скоб
Контроль точности центровки осуществляется по величине радиальных а и
осевых b зазоров в четырех точках, равномерно расположенных по окружности
муфты, при совместном повороте соединяемых валов на угол 0, 90, 180 и 270 °.
После получения удовлетворительных отклонений (каждый тип муфт имеет свои
допустимые отклонения в радиальных и осевых зазорах) окончательно
закрепляют машину на фундаменте. После повторной проверки центровки валов
соединяют полумуфты между собой.
При использовании цепной или ременной передачи необходимо совместить
средние линии звездочек или шкивов, установленных на ведомом и ведущем валах.
После этого обеспечить натяжение цепи или ремня.
2
37
1,6 – полумуфты; 2,3 – индикаторы; 4 – держатель; 5 – измерительный стержень; 7 - натяжное
устройство; 8 – стальная лента; 9 – электромагнит
Рисунок 12 – Приспособления с ленточным (а) и электромагнитным (б)
прижимами.
Средние линии звездочек и шкивов, как правило, совмещают с помощью
натянутой параллельно им струны с использованием обычного измерительного
инструмента. Для обеспечения требуемого натяжения машина должна иметь
возможность перемещаться в плоскости, образованной осями вращения
соединяемых машин. В ряде случаев для создания натяжения используются специальные натяжные ролики.
1,6 – валы; 2 – скоба; 3,5 – полумуфты; 4 – измерительный болт; 7 –щуп
Рисунок 13 – Центровка валов способом «обхода одной точки».
При использовании цилиндрической зубчатой передачи необходимо
обеспечить параллельность валов соединяемых машин и одинаковый зазор
между зубьями сопрягаемых шестерен по всей длине зуба. Допуск на несоосность
валов в этом случае обычно не превышает 0,5о. Контроль несоосности проводится с
помощью индикаторов.
После закрепления электрической машины на фундаменте ее корпус заземляется.
4. Монтаж машин большой мощности
Особенность монтажа крупных электрических машин, поступающих в
собранном состоянии, состоит в том, что он начинается с установки отдельной
фундаментной плиты, на которую устанавливают машину, после чего проводят
центровку валов. Ряд машин имеет на конце вала фланец, через который она
соединяется с механизмом. Кроме того, при большой длине L ротора под
действием его веса Р происходит прогиб вала в вертикальной плоскости (рис. 14).
38
Рисунок 14 – Схема измерения уклонов шеек вала.
Поэтому при горизонтальном положении соединяемых машин плоскости
полумуфт (или фланцев) оказываются расположены под углом друг к другу, как
показано на рис.15, а.
а – до проверки; б – после проверки линии вала
Рисунок 15 – Положение валов, соединяемых с помощью полумуфт
Центровка валов в этом случае заключается в такой установке соединяемых
валов, при которой их общая линия представляет в вертикальной плоскости
плавную кривую (рис.15, б), а в горизонтальной — прямую линию. При центровке
торцы сопрягаемых полумуфт (или фланцев) устанавливаются параллельно, а
осевые линии валов должны быть продолжением одна другой и совпадать у
сопрягаемых полумуфт (фланцев). Для этого путем установки прокладок под лапы
корпуса добиваются равенства углов наклона шеек вала к горизонтальной линии.
Угол наклона проверяется по уровню (см. рис. 3), установленному горизонтально
на выходном конце вала.
Если крупная электрическая машина поступает на сборку в разобранном
состоянии (статор и ротор отдельно), то ее собирают в такой последовательности.
Сначала на монтажной площадке размещают и осматривают все узлы машины, затем
подготавливают фундамент (разметка, колодцы под фундаментные болты и пр.),
устанавливают и выверяют фундаментную плиту, монтируют стояковые
подшипники, устанавливают статор. Затем в него вводится ротор (см. рис.16), а шейки
ротора устанавливаются на подшипники.
39
1 – статор; 2 – удлинитель вала; 3 –ротор
Рисунок 16 – Схема ввода ротора в статор с использованием удлинителя ( а –
начало ввода; б – установка ротора на шпалы; в – закрепление стропа на
удлинителе).
Центровка валов осуществляется так же, как и в предыдущем случае, но
прокладки устанавливаются под корпуса подшипников. После центровки
закрепляют корпуса машины и подшипников, пригоняют вкладыши подшипников
скольжения и их уплотнения, выверяют зазоры в подшипниках и между статором
и ротором электрической машины. Устанавливают дополнительное оборудование,
необходимое для работы машины (системы охлаждения, смазки подшипников и
т.д.), производят монтаж и регулировку токосъемных механизмов, соединение
электрических цепей, заземляют корпус машины.
При отсутствии грузоподъемных механизмов в помещении сборки
электрической машины для ввода ротора в статор можно использовать
деревянные стойки 1, на которых установлена балка 2 (рис.17).
40
1- стойка; 2 – балка; 3 –удлинитель; 4 грузовой ролик; 5 – статор; 6 –ротор; 7 –накладка
Рисунок 17 – Схема ввода ротора в статор с применением удлинителя и
специального приспособления
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 4
МОНТАЖ САМОНЕСУЩИХ ИЗОЛИРОВАННЫХ ПРОВОДОВ
Цель работы: Изучить классификацию самонесущих изолированных проводов
(СИП), маркировку проводов, требования к прокладке, способы прокладки и
монтажа.
I. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ
Первые подвесные связки низковольтных изолированных проводов
появились во Франции около 1955 г. Для них применялись имевшиеся в то время
материалы: жила изготавливалась из меди, в качестве изоляции использовалась
синтетическая резина, защищенная от атмосферных воздействий оболочкой из
полихлоропрена (неопрена). Магистральные и сетевые провода нового типа поначалу
устанавливались на фасадах зданий, где ими заменяли старые медные
неизолированные провода, крепившиеся на кронштейнах с изоляторами, и которые
полностью перестали отвечать требованиям времени.
Начиная с 1962 года, во Франции стали совершенствоваться изоляционные
материалы: распространение получила изоляция из однородного экструдированного
материала, который одновременно играл роль изолирующего слоя и защитной
оболочки. Затем полихлорвинил был постепенно вытеснен полиэтиленом сетчатой
структуры, благодаря его исключительным термомеханическим свойствам,
способствовавшим решению таких сложных проблем, как изоляция тупиковых
концов несущего провода, создание разъемов с перфорацией изоляции и т. д.
Использование полихлорвинила полностью прекратилось к 1977 г.
В качестве проводника быстрое распространение стал получать алюминий,
41
что объясняется его стоимостью и значительно более привлекательным
соотношением между весом и электрической проводимостью. Были приняты
стандартные сечения: для скрученных фазных жил - 25, 35,50,70, а с 1989 г. и 150
мм2; для скрученных жил ответвления - 16 и 25 мм2.
Несущий трос, являясь в свою очередь нулевым проводником, скручивается
из 7 проволочек алюминиевого сплава и имеет два типа размера - 54,6 и 70 мм2.
На российском рынке СИП появились как импортная разработка в конце 80-х
годов, причем одновременно двумя путями — из Финляндии (фирма Nokia Cables)
и из Франции (компания Alkatel).
Чуть позже начало развиваться производство СИП и в СССР, а затем и в
России. Пионером стал «Иркутсккабель». Работы по проектированию и разработке
отечественных самонесущих изолированных проводов были начаты еще в СССР в
1987 г. на Иркутском кабельном заводе.
Разработка велась на основе международного стандарта HD 626 S1 с
использованием неизолированного несущего троса из сталеалюминиевого провода
марки АС. С 1991 г. провод был сертифицирован ( ТУ 16 К71-120-91) и запущен в
производство. Указанная продукция поставлялась в комплекте с арматурой для
монтажа производства Красноярского завода (аналог арматуры финской фирмы
«ENSTO SCKKO»). Проводником являлась алюминиевая токопроводящая жила,
изоляция - светостабилизированный (для провода марок САПт и САСПт) или
силанольсшиваемый (для провода марок САПсш и САСПсш) полиэтилен. Диапазон
сечений: для основных жил от 10 до 95 мм"; для жил освещения 25 и 35 мм2, для
несущих жил от 16 до 95 мм2.
Начиная с 1 января 1997 г ОАО «Иркутсккабель» начал выпуск самонесущих
изолированных
проводов
с
изолированным
несущим
тросом,
по
конструктивному
исполнению,
техническим
характеристикам
и
эксплуатационным свойствам соответствующий французскому стандарту NFC 33209 («Торсада») под маркой СИП 2А. Несущий трос выполнен из термоупрочненного
алюминиевого сплава ABE (сечения 54,6 и 70 мм2), изоляция - из импортного
силанольсшиваемого светостабилизированного полиэтилена фирмы «BOREALIS».
Размеры сечении фазных проводов также соответствуют указанному стандарту.
Провод сертифицирован Органом по сертификации «Кабельсерт» (сертификат
соответствия № SSAQ 025.1.4.0012 от 08 07 1998 г.) и соответствует требованиям,
установленным в стандарте NFC 33-209 и ТУ 1 б К71 -268-98
С 1999 г. ЗАО «Москабельмет» также осуществляет выпуск СИП2А с
нулевым несущим тросом из алюминиевого сплава ABE по стандарту HD 626 SI.
Кроме вышеперечисленных заводов-изготовителей, на сегодняшний день
самонесущие изолированные провода выпускают и другие заводы. ОАО
«Агрокабель», ЗАО «Сибкабель», ООО «Электрокабель», ОАО «Севкабель» по
стандарту HD 626 SI используя вместо сплава ABE сталеалюминевую конструкцию
для нулевого несущего троса, что делает невозможным применение полной гаммы
анкерно-подвесной и соединительной арматуры производимой французскими
производителями.
СИП 2А комплектуется арматурой для соединения, подвески и инструментом
42
для монтажа производства французских фирм, в частности группа SICAME
(Франция). Стандарты в сфере проектирования и испытаний приняты Госстандартом
России.
Сейчас к установленному этими предприятиями уровню подтягиваются и
другие кабельные заводы.
В связи с общими положительными потребительскими свойствами СИП наблюдается большая заинтересованность в таких проводах. При относительно
небольшом повышении затрат (примерно процентов на 20) по сравнению с
неизолированными «голыми» проводами надежность и безопасность линии,
оснащенной СИП, повышается до уровня надежности кабельных линий. В рамках
реализации перспективной технической политики РАО «ЕЭС России»
осуществляется переход предприятий РАО на систему электроснабжения по
воздушным линиям с СИП.
Надежность самонесущих изолированных проводов складывается из
следующих критериев:
■ провода защищены от схлестывания;
■ на проводах практически не образуется гололед;
■ существенно ограничен несанкционированный отбор электроэнергии;
■ исключено воровство проводов, так как они не подлежат вторичной
переработке;
■ возможно подключение абонентов и новые ответвления под напряжением;
■ нет необходимости в вырубке просеки перед прокладкой и в процессе
эксплуатации;
■ простота монтажных работ и соответственно уменьшение сроков их
проведения;
■ высокая механическая прочность проводов и соответственно
невозможность их обрыва;
■ пожаробезопасность, основанная на исключении короткого замыкания при
схлестывании;
■ снижение энергопотерь в ЛЭП за счет уменьшения реактивного сопротивления изолированного провода по сравнению с «голым»;
■ возможность прокладки СИП по фасадам зданий, а также совместной подвески с проводами низкого, высокого напряжения, линиями связи, что дает
существенную экономию на опорах.
СИП — это скрученные в жгут изолированные провода. При этом изоляция
выполнена из светостабилизированного полиэтилена. Понятие общее и охватывает
одновременно все существующие системы СИП.
Рассмотрим систему СИП-1, известную как АМКА (производитель «PIRELLI
CABLES and SYSTEMS OY», Финляндия, в состав которого ныне вошла фирма Nokia
Cables), по европейскому гармонизированному стандарту HD 626, или в российской
терминологии СИП-1, характеризуется тем, что вокруг неизолированного («голого»)
несущего нулевого провода скручены изолированные фазные провода. Несущий трос
выполнен из алюминиевого сплава высокой прочности.
Прочность линии в целом очень высока за счет подвески линии, и усилия
43
тяжения передаются по системе металл-металл. При этом отсутствуют слабые
звенья по всей системе подвеса, что позволяет выполнить требования надежности
по финскому стандарту. Линия считается надежной в том случае, если абонент всегда
получает электроэнергию, а провода всегда остаются наверху, вплоть до слома
опоры.
Прочность провода и арматуры позволяет выдержать практически все непредвиденные внешние механические воздействия. По опыту, слом опор составляет
не более 1,5 % случаев повреждения проводов. Изоляция СИП выполнена из
термопластичного полиэтилена. Ее температурные характеристики: 70°С в
долговременном режиме, 90°С в режиме длительной перегрузки (до 8 часов в сутки) и
130° С в режиме токов КЗ. Проект линии должен включать в себя заземление нулевого
провода на опорах, что позволяет исключить появление потенциала на нулевом
проводе при перекосе фаз.
Рассмотрим систему СИП-2А, известную у нас как французская система
Torsada
(производитель
NEXANS),
или
АМКА-Т
по
европейскому
гармонизированному стандарту HD 626, или как СИП-2А по российской
терминологии, возникла, когда появилась необходимость защитить «голый» несущий
провод от влияния корродирующих элементов в воздухе. Это актуально на побережье
соленых морей, на территориях с тропическим или близким к нему климатом. В
России применение этой системы необходимо лишь на побережье Черного моря.
Защита несущего провода в этой системе достигнута тем же изоляционным
слоем, что и на фазных проводах. СИП-2А характеризуется тем, что вокруг
изолированного несущего нулевого провода скручены изолированные фазные
провода. Несущий трос выполнен из алюминиевого сплава высокой прочности.
Изоляция выполнена из силанольно-сшитого полиэтилена. Ее температурные
характеристики: 90°С в долговременном режиме, 130°С в режиме длительной
перегрузки(до 8 часов в сутки) и 250°С в режиме токов КЗ. Высокие температурные
параметры изоляции действительно говорят в пользу этого провода. Нагрузить
линию в номинальном режиме сложно даже до температуры в 70°С, но высокий
уровень токов КЗ действительно важен при перегрузках.
Поэтому обязательно нужно выяснить необходимость высокого уровня
изоляции для конкретной линии и соотнести с ценовой характеристикой системы.
Но для несущего изолированного провода существует наиболее важная и
очень сложная проблема - подвеска такого провода на опорах. Дело в том, что вся
механическая нагрузка линии ложится на этот самый изоляционный слой.
К примеру, несущий провод 70 мм2 в СИП 3x50+70 имеет разрывную
прочность около 20 кН. Соответственно, если нагрузить линию так же, как
нагружают «голый» несущий провод, изоляция может разорваться, особенно при
монтаже прокалывающих герметичных зажимов с режущими ножевыми зубьями.
Понимая это, разработчики проектов вынуждены предусматривать достаточно
короткие анкерные пролеты в линиях, причем сами подвесные элементы выполнять
значительно меньшей, но нормированной разрывной прочности. При этом, вопервых, линия оказывается перенасыщенной достаточно дорогими анкерными зажимами, а во-вторых, даже при незначительной механической перегрузке или
44
воздействии на провод арматура разрушается, причем на нескольких опорах
разом.
Производители СИП в России пошли дальше, разработали дополнительно свои
системы и производят СИП-1А - аналог системы с изолированным нулем (Torsada), но
с изоляцией из термопластичного полиэтилена и СИП-2 - аналог системы с «голым»
нулем (АМКА), но с изоляцией из силанольно-сшитого полиэтилена.
Если расположить указанные системы в порядке возрастания цены, то получится
следующий ряд: СИП-1, СИП-1А, СИП-2 и наконец СИП-2А. Проанализировав
прайс-листы некоторых производителей, можно сделать вывод, что разница между
самыми дешевыми в этом ряду, т.е. СИП-1, и самыми дорогими - СИП-2А составляет
около 30%.
Рассмотрим системы СИП-4 и СИП-5. Возможны случаи, когда нулевой провод
обязательно должен быть изолированным. Например, при невозможности осуществить
заземление линии на опорах (солончаковые грунты). В этом случае существует более
надежная система, не ухудшающая механическую прочность. Она известна в России
как «шведская», или Алус, или ЕХ, или Four Core. Система является наиболее перспективной и прогрессивной. По российской терминологии это СИП-4, СИП-5 или
четырехпроводная система (СИП-3 рассчитаны на рабочее напряжение до 20 кВ). В ней
отсутствует несущий провод, а подвеска осуществляется за все проводники
одновременно. Прочность провода определяется сложением прочности всех
проводов с уменьшающим коэффициентом. Для сравнения: провод 4x50 имеет
прочность около 28 кН, что почти в 1,5 раза прочнее, чем 3x50+70. Эти
характеристики провода даны в случае его исполнения из алюминия, при этом
нагрузка на изоляцию остается достаточно низкой. В системе, принятой в Англии, все
жилы выполняются из алюминиевого сплава. Правда, целесообразность этого сомнительна из-за возможных механических проблем с изоляцией. Конечно, применяя
соответствующую подвесную арматуру, можно обойти и эти проблемы.
Такой подход позволяет применять даже абонентский провод 2x16, 4x16, 2x25
или 4x25 на достаточно большие расстояния между опорами, но в этом случае
выдвигаются более жесткие требования к подвесной арматуре.
СИП-4 и СИП-5 не только наиболее надежны, но и экономически выгодны.
Цена на такие провода до 30 % ниже стоимости аналогично выбранных по сечению
с несущим нулевым проводом. Дело в том, что для изготовления проводов этих систем
не требуется специального достаточно дорогостоящего процесса переработки
сплава. Такой провод не может быть дорогим, и, как ни странно, низкая цена
достигается не ухудшением качества (его характеристики, наоборот, значительно
лучше, чем в системе с несущим тросом), а лишь применением прогрессивной
системы подвески.
Различия между проводами СИП-4 и СИП-5 такие же, как и между СИП-1(1А) и
СИП-2(2А), то есть в изоляции СИП-4 применяется термопластичный
светостабилизированный полиэтилен, а в СИП-5 - силанольносшитый светостабилизированный полиэтилен с соответствующими термическими характеристиками.
Выбор типа изоляции, как и ранее, остается за потребителем (цена/технические
параметры). Такой провод уже имеет производственно-техническую российскую
45
документацию, и сейчас ведется работа по изданию проектно-технической
документации, при этом есть также большой опыт его производства на Севкабеле для
зарубежного потребителя.
Многолетний опыт строительства и эксплуатации воздушных линий 0,4-1 кВ
в России показывает преимущества линий с изолированными и защищенными
изоляцией проводами по сравнению с традиционными - «голыми» проводами:
1) недостаточная надежность распределительных сетей с «голыми»
проводами;
2) необходимость постоянной разработки мероприятий по повышению
надежности и уменьшению количества аварийных отключений на линиях с
«голыми» проводами;
3) высокие трудозатраты и эксплуатационные расходы на линиях с
«голыми» проводами.
II. КЛАССИФИКАЦИЯ И ХАРАКТЕРИСТИКА САМОНЕСУЩИХ
ИЗОЛИРОВАННЫХ ПРОВОДОВ (СИП)
Самонесущие
изолированные
магистральные и распределительные.
провода
подразделяются
на
2.1. Магистральные СИП
Магистральные СИП состоят из четырех скрученных при изготовлении
изолированных проводов: по одному на каждую из трех фаз и один нейтральный
несущий. Скрутка жил имеет правое направление. Нередко к связке добавляется
один или два изолированных алюминиевых провода для освещения общественных
мест (сечением в 16 или 25 мм2).
Рисунок 1 – Схема магистрального СИП.
46
Несущий нулевой трос. Жила - круглая, скрученная из алюминиевого сплава
ABE, диаметром 70 или 54,6 мм2; изоляция - светостабилизированный
силанольсшиваемый полиэтилен, экструдированый в черный цвет.
Характеристики несущего троса 54,6 мм2. Номинальное сечение - 54,6 мм2
(7 проволок по 3,15 мм); диаметр жилы - 9,2 мм; диаметр изоляции - минимальный
12,4 мм, максимальный 12,8 мм; минимальное сопротивление на разрыв - 16,6 кН;
модуль упругости - 62000 МПа; коэффициент линейного расширения - 23 ×10-6 ;
линейное сопротивление - 0,630 Ом/км.
Характеристики несущего троса 70 мм2 . Номинальное сечение - 70 мм2
(7 Проволок по 3,45 мм); диаметр жилы — 9,7 мм; диаметр изоляции минимальный 13,0 мм, максимальный 13,2 мм; минимальное сопротивление на
разрыв - 20,5 кН; модуль упругости - 62000 МПа; коэффициент линейного
расширения - 23 ×10-6; линейное сопротивление - 0,500 Ом/км
Фазовые проводники и проводники уличного освещения. Жила
алюминиевая, круглая, многопроволочная уплотненная. Направление скрутки
верхнего повива-правое. Изоляция - сшитый полиэтилен, экструдированный в
черный цвет. Маркировка - цифры или цветные полосы или продольно
выпресcованные риски.
47
Таблица 2.1
Технические характеристики магистральных СИП
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
325+54.6
325+54.6+16
325+54.6+
216
335+54.6
335+54,6+16
335+54.6+
216
350+54.6
350+54,6+16
350+54.6+
216
370+54.6
370+54,6+16
370+54.6+
Провод
освещ.
Сила тока в
рабочем
режиме, А
Фазов.
провод
Провод
освещ.
Линейное
сопротивл.
при 20оС,
Ом/км
Фазов.
провод
Жгута
Провод
освещ.
Жилы с
изоляцией
Фазов.
провод
Жилы
Провод
освещ.
СИП2А
Площадь
сечения жилы,
мм2
Фазов.
провод
№
Масса жгута
кг/км
Диаметр в мм (минимальный)
5,9
5.9
5,9
4,85
4,85
8.7
8,7
8.7
7,45
7,45
24
25
26,5
531
600
670
1,200
1,200
1,200
1.910
1.910
112
112
112
83
83
6.9
6,9
6.9
4,85
4,85
10,1
10,1
10,1
7,45
7,45
24,6
25,5
26,5
641
710
779
0.868
0,868
0,868
1.910
1.910
138
138
138
83
83
8,1
8,1
8,1
4,85
4,85
11,3
11,3
11,3
7,45
7,45
27
28,5
30
770
839
907
0,641
0,641
0,641
1.910
1.910
165
165
165
83
83
9,7
9,7
9,7
4,85
4,85
13,3
13,3
13,3
7,45
7,45
30
32,2
33
985
1054
1122
0,443
0,443
0,443
1.910
1.910
180
180
180
83
83
48
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
216
370+70 370+70+16
370+70+
216
395+70 395+70+16
395+70+
216
3120+70
3120+70+16
3120+70+
216
3150+70
3150+70+16
3150+70+
216
9,7
9,7
9,7
11,5
11,5
11.5
4,85
4,85
4,85
4,85
13,3
13,3
13,3
15,1
15,1
15,1
7,45
7,45
7,45
7,45
32
33
34
35
36
37
1034
1103
1172
1130
1200
1265
0,443
0,443
0,443
0,320
0,320
0,320
1.910
1.910
1.910
1.910
180
180
180
258
258
258
83
83
83
83
12,8
12,8
12,8
4,85
4,85
16,4
16,4
16,4
7,45
7,45
37
38
39
1380
1450
1520
0,253
0,253
0,253
1.910
1.910
300
300
300
83
83
14,5
14,5
14,5
4,85
4,85
18,05
18,05
18,05
7,45
7,45
40
41
42
1749
1817
1885
0,206
0,206
0,206
1.910
1.910
344
344
344
83
83
49
2.2. Распределительные СИП
Распределительные СИП состоят из 2-х или 4-х скрученных при
изготовлении изолированных алюминиевых проводов сечением 16 или 25 мм2.
Распределительные провода не содержат несущего провода и могут обслуживать
одного или нескольких отдельных потребителей, они могут так же использоваться
на коротких участках в качестве магистрали для освещения общественных мест;
указанные провода относятся к самонесущему типу.
Рисунок 2 – Схема распределительного СИП.
Проводник фазный. Жила - алюминиевая, круглая, многопроволочная
уплотненная.
Изоляция
экструдированный
в
черный
цвет
светостабилизированный силанольсшиваемый полиэтилен. Маркировка - цифры
или цветные полосы или продольно выпрессованные риски.
50
Таблица 2.2
Технические характеристики распределительных СИП
Диаметр, мм
Жилы с
изоляцией
МиниМаксимальн.
мальн.
Площадь
сечения
жилы,
мм2
Жилы
1
2×16
4,85
7,2
2
2×25
5,9
3
4×16
4
4×25
№
Линейн.
Сопрот.
при 20оС,
Ом/км
Сила
тока
при
20оС,
А
Падение
напря
жения
В/А,
км
Прочн.
жилы
на
разрыв,
кН
Жгута
Масса
жгута,
кг/км
7,7
14,0
137
1,91
93
3,98
1,90
8,5
8,9
17,2
210
1,20
122
2,54
3,00
4,85
7,2
7,7
17,8
274
1,91
83
3,28
1,90
5,9
8,5
8,9
20,2
420
1,20
111
2,18
3,00