Изучение ассортимента и показателей качества проводниковых и электроустановочных изделий
Цель работы: выработать умения определять вид, материал, конструкцию проводниковых и электроустановочных изделий, научиться расшифровывать марку товара, составлять рекомендации по применению и взаимозаменяемости товаров данной группы.
Материальное обеспечение
Объекты: наборы образцов, стенды проводниковых и электроустановочных изделий.
Оборудование: лупы, микрометры, штангенциркули.
Литература: 5, 6, 8, 11, 14, 27, 29, 31, 32; ГОСТы на методы испытаний продукции.
Вопросы и задания для проверки знаний
- 1. Какие металлы применяют для токоведущих жил в проводниковых материалах?
- 2. Какие диэлектрики используют в проводах и установочных изделиях?
- 3. Какова функция УЗО и предохранительных устройств защищающих электросеть от “повреждений”?
- 4. Какими символами маркируют установочные изделия?
- 5. Какова зависимость сечения проводника от потребляемой мощности?
- 6. Как обеспечивается электробезопасность в бытовых жилищах?
Теоретический аспект занятия
Провод — соединительный проводник, служащий проводящим соединением между источником тока и потребителем, а также между компонентами.
Провода классифицируются по проводимости, площади поперечного сечения, материалу проводника, типу изоляции, гибкости, теплостойкости и т. п.
Типы проводов: обмоточные провода, медные (ПЭВ, ПЭЛ), высокого сопротивления (константановые, манганиновые, них- ромовые), монтажные провода (МГТФ, МГТФЭ).
Кабель (от нидерл. kabel) — конструкция из одного или нескольких изолированных друг от друга проводников (жил), или оптических волокон, заключенных в оболочку. Кроме собственно жил и изоляции может содержать экран, силовые элементы и другие конструктивные элементы.
Проводники в кабелях изготавливаются из следующих материалов:
- • для передачи электрической энергии и сигналов:
- — сталь;
- — алюминий;
- — медь;
- — серебро;
- — золото;
- — сплавы различных металлов;
- • для передачи оптических сигналов:
- — стекло;
- — пластмассы;
- • для рассеивания тепла:
- — нихром;
- — константан.
Оболочка кабеля предназначена для защиты проводников и изоляторов от внешних воздействий, прежде всего от влаги, которая приводит к нарушению изоляции электрических кабелей, а также помутнению оптических волокон.
Оболочка кабеля может состоять из одного и более герметизирующих и армирующих слоев, в качестве этих слоев могут применяться различные материалы: ткань, пластмассы, металл, резина и проч. Кабели для передачи электрических сигналов могут быть снабжены экраном из металлической сетки, листового металла (фольги) или полимерной пленки с тонким металлическим покрытием.
В условиях устойчивого дефицита кабельной продукции, который имел место в бывшем Советском Союзе, потребители не предъявляли к нему особых противопожарных требований. Многие кабели обладали “хорошей” горючестью, имея оболочки из обычного ПВХ пластиката (АВВГ, ВВГ, КВВГ и т. п.) или даже из полиэтилена (ТПП)[1].
Поливинилхлоридные (ПВХ) пластикаты
Твердый поливинилхлорид имеет высокое содержание хлора (около 57%) и воспламеняется с трудом. При воздействии пламени происходят следующие процессы:
- • 80 °С — начинается размягчение материала;
- • 100 °С — начинается образование хлороводорода;
- • 160 °С — около 50% хлороводорода выделяется в виде газа;
- • 210 °С — поливинилхлорид плавится;
- • 300 °С — около 85% хлороводорода выделяется в виде газа;
- • 350—400 °С — загорается “углеродный остов” молекулы поливинилхлорида.
Один килограмм твердого поливинилхлорида выделяет 350 литров газообразного хлороводорода, который при растворении может дать более двух литров концентрированной (25%) соляной кислоты.
Для изоляции кабелей применяется мягкий поливинилхлорид или кабельный пластикат. Этот материал содержит 50% различных добавлений (пластификаторов и др.), которые сильно изменяют горючие свойства полимера. Пластификаторы начинают улетучиваться уже при температуре 200 °С и загораются.
Содержание хлора уменьшается примерно до 35%, и его не хватает, чтобы препятствовать распространению огня. Однако при сильном выделении хлороводорода твердый поливинилхлорид, удаленный от очага, не загорается, и пожар гаснет.
Благодаря перепаду температур, тяге, создаваемой в кабельных шахтах, газы, содержащие хлороводород, уносятся от очага пожара, проникают в щитовые и аппаратные помещения и оседают на оборудовании.
В начале 1980-х гг. требования к пожарной безопасности кабелей сводились в основном к нераспространению горения по длине кабельных изделий, проложенных одиночно или в пучках. Для этого применяли оболочки кабельных изделий, изготовленные из пластикатов марок 0-40, ГОСТ 5960-72 (кабели ВВГ, АВВ ); образец пластиката длиной 130 мм, шириной 10 мм и толщиной 2 мм вносится в пламя газовой или спиртовой горелки с выдерживанием его в пламени под углом 45° до воспламенения, после этого образец достается из пламени и должен потухнуть за время не более 30 с (НГП 30-32, НГП 40-32).
Эксплуатация на электростанциях и других энерговооруженных предприятиях кабелей, которые удовлетворяют только требованиям по нераспространению горения для одиночного кабеля, была сопряжена со значительным числом пожаров, приводящих к большому ущербу. В 1984-1986 гг. во ВНИИ кабельной промышленности были разработаны кабельные изделия массового применения, которые не распространяют горение при групповой прокладке. Первоначально такие кабели и провода применялись на атомных электростанциях, однако затем эти кабельные изделия были использованы и в других областях промышленности. В обозначения марок кабелей такого типа введен индекс “НГ”.
Действующий в настоящее время ГОСТ 5960-72 “Пластикат поливинилхлоридный для изоляции и защитных оболочек проводов и кабелей” был разработан и введен в действие с 1 января 1974 г., имеет девять изменений. С 1991 г. работы по внесению технических изменений в ГОСТ 5960-72 были прекращены.
Дальнейшие разработки и модификации существующих марок ПВХ пластикатов оформлялись в виде технических условий [8]. С 1 июля 2010 г. отменяется действие на территории РФ стандартов ГОСТ 6323-79 “Провода с поливинилхлоридной изоляцией для электрических установок. ТУ” и ГОСТ 16442-80 “Кабели силовые с пластмассовой изоляцией. ТУ” и вводятся в действие ГОСТ Р 53768-2010 “Провода и кабели для электрических установок на номинальное напряжение 450/750 В включительно. ОТУ” и ГОСТ Р 53769-2010 “Кабели силовые с пластмассовой изоляцией на номинальное напряжение 0,66; 1 и 3 кВ. ОТУ”.
В химическом составе оболочек кабелей в маркировкой “нг” присутствуют элементы галогенового ряда. Кабель имеет повышенную устойчивость к распространению горения и возгоранию от коротких замыканий. Однако горение его в условиях пожара, когда он сам подвергается воздействию пламени, может привести к повышению уровня токсичности продуктов горения. Поэтому их применение в метрополитенах Западной Европы было запрещено в конце 1970-х гг. В соответствии с современными требованиями безопасности в зданиях и сооружениях, в которых присутствуют люди, требуется применять кабели с маркировкой “нг-LS”, “нг-HF”.
Согласно статистике с 1990 по 2008 г. на АЭС возгорание кабелей типа “нг” не происходило.
Пропитанная бумажная изоляция
Кабельная бумага по ГОСТ 23436-83 для изоляции силовых кабелей на напряжение до 35 кВ марок К и КМП изготавливается из небеленой сульфатной целлюлозы, марки КМ — из небеленой сульфатной целлюлозы для многослойной кабельной бумаги. Кабельная бумага по ГОСТ 645-89 для изоляции кабелей на напряжение от 110 до 500 кВ изготавливается из специальной сульфатной небеленой целлюлозы, бумага марок КВМ (многослойная) и КВМС (многослойная стабилизированная) выпускается машинной гладкости, а бумага марки КВМСУ (многослойная стабилизированная уплотненная) — каландрированной.
Полиэтиленовая изоляция
Распространение пожара в Останкинской телебашне в направлении сверху вниз было обусловлено стекающим расплавом полиэтиленовой оболочки фидеров. В лабораторных условиях скорость распространения пламени составляла 0,25—0,50 м/мин; при пожаре на телебашне из-за высокой объемной температуры скорость распространения выросла в 2-4 раза, при этом падающие вниз горевшие капли полиэтилена создавали вторичные очаги пожара.
Из-за высокой температуры в очаге пожара и высокой теплопроводности жил меди огнезащита антенных фидеров оказалась не эффективна. В качестве огнезащиты использовалась краска для полиэтиленовой оболочки фидеров и изоляция поверхности стекловолоконной тканью. Огнезащитная конструкция обвисала и опадала при интенсивном горении полиэтилена изнутри. Кроме активного горения фидеров, имевших горючие внешние полиэтиленовые оболочки, также происходило горение других кабелей, которые не были защищены огнезащитными составами.
Современные кабели производятся с изоляцией из сшитого полиэтилена и используются в сетях различного класса напряжения (до 500 кВ). Применение сшитого полиэтилена обеспечивает высокие диэлектрические свойства изоляции, высокие механические свойства, более высокие по сравнению с бумажно-масляной изоляцией термические режимы, надежность и долговечность кабелей.
Маслонаполненный кабель
Маслонаполненный кабель —- это кабель с избыточным давлением, создаваемым маслом, входящим в состав бумажной пропитанной изоляции, и предусмотренной компенсацией температурных изменений объема масла.
Маслонаполненный кабель в трубопроводе — это маслонаполненный кабель с отдельно экранированными жилами, заключенными в трубопровод, служащий оболочкой.
Развитие пожаров в кабельных помещениях с кабелями в маслонаполненных трубах при равных условиях газообмена происходит более интенсивно, чем по кабелям воздушной прокладки. Вызвано это тем, что масло в трубах находится при температуре 35—40 °С под избыточным давлением и при разгерметизации трубы растекается, увеличивая площадь горения.
В России выпускались кабели на напряжение 110-500 кВ с необходимой арматурой. С 2005 г. они сняты с производства, и в настоящее время существующие линии заменяются высоковольтными кабелями с изоляцией из сшитого полиэтилена.
Другие типы изоляции
Также в качестве изоляции может применяться прессованный оксид магния, изоляционные лаки, шелк натуральный и синтетический, хлопчатобумажная пряжа, полистирольная и триацетатная лента.
Классификация кабелей
На сегодняшний день в России выпускается более 20 тысяч типоразмеров кабеля.
По области применения их можно условно разделить на несколько групп:
- • для передачи электрической энергии (силовые кабели);
- • для проводной связи и сигнализации (кабели связи);
- • для управления (кабели управления);
- • для передачи энергии и сигналов:
- — на радиочастотах (радиочастотные кабели);
- — в оптическом диапазоне (оптические кабели).
Также кабели разделяют:
- • по типу и наличию изоляции;
- • типу и наличию экрана;
- • количеству жил;
- • материалу, из которого изготовлены провода;
- • гибкости:
- — для подвижного соединения;
- — для неподвижного соединения.
Стандарт ISO 11801 2002 детально описывает классификацию кабелей.
Маркировка кабеля—нанесение на кабель цветовой разметки, условных знаков (надписей), бирок и этикеток, а также специальных электронных маркеров. Маркировка сообщает о свойствах данного кабеля, позволяет однозначно идентифицировать его среди других кабелей или обнаружить место его залегания.
Разновидности маркировки
- • заводская маркировка — цветовая, буквенная или другая маркировка, наносимая на заводе-изготовителе;
- • маркировка кабельных окончаний — маркировка, наносимая на окончания кабельных линий, в виде условных знаков (надписей), бирок и этикеток в процессе прокладки или подключения кабелей, например, к кроссу (в телефонии);
- • электронный маркер -— используется для обозначения трасс инженерных коммуникаций (телекоммуникационных или силовых кабелей, трубопроводов и т. п.).
Заводская маркировка
Заводская маркировка — самый известный тип маркировки, позволяющий отличать кабели различных видов внутри семейств (например, различные типы силовых или телекоммуникационных кабелей).
Силовой кабель
Цветовая маркировка оболочек проводов в силовом кабеле: “земля” — желто-зеленый провод, “ноль” — синий провод, “фаза” — коричневый, белый, черный, бело-черный, зеленый, серый провод.
Буквенное обозначение: L1 — фаза 1 (коричневый), L2 — фаза 2 (черный), L3 — фаза 3 (серый), N — ноль (синий).
Многожильный силовой кабель
Многожильный кабель имеют цветовую кодировку жил:
- • желто-зеленый —- нулевой заземляющий проводник РЕ (земля);
- • синий — нулевой рабочий проводник N (ноль);
- • черный (коричневый) — фазный проводник L (фаза).
Маркировка изоляционных материалов на проводе (кабеле)
производится в буквенном выражении:
- • Р — резина, изготовленная на основе натуральных и синтетических каучуков;
- • В — ПВХП (поливинилхлоридный пластик);
- • П — полиэтилен.
Маркировка европейских кабелей (произведенных по европейским лицензиям):
- • har (harmonized) — продукция стандартизирована;
- • цифры 03,05 или 07 — рабочее напряжение, соответственно 300/300,300/500 или 450/750;
- • буквы v или г — тип изоляции, соответственно ПВХ или резина;
- • буквы U, R, К, F — тип проводника, соответственно цельный, многопроволочный, гибкий для стационарной проводки, гибкий.
Телекоммуникационный кабель
В зависимости от области применения кабелей (телефония, сети передачи данных, электронно-вычислительная аппаратура) цветовая маркировка кабелей, использующихся для одних и тех же целей (например, вторичное электропитание), может отличаться.
Буквенная маркировка телекоммуникационных кабелей производится только на внешней оболочке многожильных кабелей (и то не всегда).
Маркировка кабельных окончаний
Кабели, применяемые сегодня в сфере телекоммуникаций и связи, обычно имеют большое число жил: до 200 и более. Быстро обнаружить нужную жилу (кабельное окончание) позволяет маркировка, которая наносится на этапе закладки кабеля или при его подключении к кроссу (расшивочным колодкам, распределительным щитам и панелям, разъемам аппаратуры и т. п.).
Маркировка кабеля (кросса) используется для идентификации кабеля (в пучке однотипных кабелей) или каждой жилы (внутри одного кабеля). Маркировка производится с двух сторон на окончаниях кабельных линий.
В телефонной связи кабельные окончания обычно маркируют цифрами: 125, 234,... и т. п.
Характеристики маркировки
Современные решения для маркировки кабельных окончаний позволяют сегодня получать различные виды маркировки, отличающиеся:
- • сроком эксплуатации;
- • материалом (бумага, пластик, фольга);
- • характеристиками (стойкость к различным воздействиям окружающей среды, таким как низкие температуры, высокая влажность и т. п.);
- • способами крепления (бирка, клипса, трубка, вставка, клей).
American Wire Gauge, AWG — американский калибр проводов. Чем меньше номер, тем толще провод.
Подобное “перевернутое” обозначение диаметра осталось из истории. Проволоку изготавливают волочением, и номер (калибр) обозначает количество проходов через уменьшающиеся отверстия в волоке, прежде чем получался нужный диаметр. Например, толстая (больше 8 мм) проволока AWG 0 только после 24 протягиваний превращалась в AWG 24 диаметром около 0,5 мм (табл. 33)
Таблица 33— Переводы номеров AWG в дюймы и миллиметры
AWG |
d, дюймы |
S, дюйм2 |
d, мм |
S, мм2 |
Замена на мм2 Си |
0000 (4/0) |
0,4600 |
0,1662 |
11,6839 |
107,2172 |
|
000 (3/0) |
0,4096 |
0,1318 |
10,4048 |
85,0279 |
|
00(2/0) |
0,3648 |
0,1045 |
9,2658 |
67,4308 |
70 |
0(1/0) |
0,3249 |
0,0829 |
8,2515 |
53,4756 |
70 |
1 |
0,2893 |
0,0657 |
7,3482 |
42,4085 |
50 |
2 |
0,2576 |
0,0521 |
6,5438 |
33,6318 |
35 |
3 |
0,2294 |
0,0413 |
5,8275 |
26,6715 |
35 |
4 |
0,2043 |
0,0328 |
5,1895 |
21,1516 |
25 |
5 |
0,1819 |
0,0260 |
4,6214 |
16,7742 |
25 |
6 |
0,1620 |
0,0206 |
4,1155 |
13,3027 |
16 |
7 |
0,1443 |
0,0164 |
3,6650 |
10,5496 |
16 |
8 |
0,1285 |
0,0130 |
3,2638 |
8,3663 |
10 |
9 |
0,1144 |
0,0103 |
2,9065 |
6,6348 |
10 |
10 |
0,1019 |
0,0082 |
2,5883 |
5,2617 |
6 |
11 |
0,0907 |
0,0065 |
2,3050 |
4,1728 |
6 |
12 |
0,0808 |
0,0051 |
2,0527 |
3,3092 |
4 |
13 |
0,0720 |
0,0041 |
1,8279 |
2,6243 |
4 |
14 |
0,0641 |
0,0032 |
1,6278 |
2,0812 |
2,5 |
15 |
0,0571 |
0,0026 |
1,4496 |
1,6505 |
2 |
16 |
0,0508 |
0,0020 |
1,2910 |
1,3089 |
1,5 |
17 |
0,0453 |
0,0016 |
1,1496 |
1,0380 |
1,5 |
18 |
0,0403 |
0,0013 |
1,0238 |
0,8232 |
1 |
19 |
0,0359 |
0,0010 |
0,9117 |
0,6528 |
0,75 |
20 |
0,0320 |
0,0008 |
0,8119 |
0,5177 |
0,75 |
21 |
0,0285 |
0,0006 |
0,7230 |
0,4106 |
0,5 |
22 |
0,0253 |
0,0005 |
0,6439 |
0,3256 |
0,5 |
23 |
0,0226 |
0,0004 |
0,5734 |
0,2582 |
0,25 |
24 |
0,0201 |
0,0003 |
0,5106 |
0,2048 |
0,25 |
25 |
0,0179 |
0,0003 |
0,4547 |
0,1624 |
0,2 |
26 |
0,0159 |
0,0002 |
0,4049 |
0,1288 |
0,14 |
27 |
0,0142 |
0,0002 |
0,3606 |
0,1021 |
од |
28 |
0,0126 |
0,0001 |
0,3211 |
0,0810 |
0,0 |
Задание 39. Изучение ассортимента и показателей качества проводниковых изделий
Используя товарные образцы, НД, изучите ассортимент проводов и шнуров, особенности их применения. Отчет оформите в виде табл. 34, норма — 10 образцов.
Таблица 34 — Характеристика ассортимента проводниковых
изделий
№ п/п |
Вид, марка изделия |
Материал |
Конструк- ция, сечение жилы |
Назначение |
|
токоведущей жилы |
изоляции |
||||
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
Изучите НД на проводниковые изделия, выпишите основные показатели качества. Укажите особенности маркировки проводов и шнуров с учетом сечения токоведущей жилы и потребляемой мощности.
Задание 40. Изучение ассортимента и показателей качества электроустановочных изделий
Используя образцы, НД, изучите ассортимент электроустановочных изделий. Отчет оформите в виде табл. 35, норма — 10 образцов.
Таблица 35 — Характеристика ассортимента электроустановочных изделий
№ п/п |
Вид изделия |
Материал |
Кон- струк- ция, размер |
Место установки |
Маркировка (эл. параметры) |
Назначение |
|
токоведущей части |
корпуса |
||||||
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
Изучив НД на электроустановочные изделия, выпишите основные требования к качеству (общие и специфические), требования безопасности.
В заключение задания дать два примера по использованию традиционных средств защиты электроприборов и сети от перегрузок и замыканий, а также от утечки тока (УЗО). Укажите потребляемую мощность и электротехнические характеристики предохранительных устройств.