Специальных методов защиты от воздействия низких температур (за исключением наличия подогревателей в изделиях исполнения ХЛ) и инея не требуется. Надежность работы в этих условиях обеспечивается правильным тепловым расчетом и выбором соответствующих материалов и защитных покрытий. Поэтому ниже рассматриваются только общие виды защиты, которые осуществляются в основном конструктивно.
Защита от влаги
Защиту электрооборудования от действия влаги в основном осуществляют применением наиболее влагостойких материалов и антикоррозионных покрытий. Часто могут быть применены конструктивные способы защиты.
Наибольшие повреждения деталей или узлов электрооборудования или нарушение работоспособности их происходит при частой конденсации влаги. Для предотвращения конденсации влаги можно применять усиленную вентиляцию, уплотнение, герметизацию. Последний способ наиболее надежен, но его осуществление связано с удорожанием продукции. В некоторых случаях отдельные узлы или блоки можно помещать в чехлы из влагонепроницаемой пленки.
Вентиляция. Вентиляция оборудования может быть естественной и искусственной. Наиболее эффективным средством естественной вентиляции является непосредственный вертикальный поток воздуха. Элементы электрооборудования следует в этом случае располагать так, чтобы они хорошо омывались потоками воздуха и не мешали движению этих потоков. Вентиляционные отверстия следует располагать так, чтобы проходящий воздух омывал источники тепла. Это обеспечит охлаждение и улучшит циркуляцию воздуха. Вентиляционные отверстия должны иметь возможно большие размеры и располагаться на одинаковых расстояниях одно от другого. Перегородки по пути потока воздуха следует располагать так, чтобы они не затрудняли движение воздуха, или же предусматривать в них отверстия для движения воздуха.
Плоские поверхности желательно располагать вертикально; это обеспечивает быстрое стекание сконденсированной влаги и снижает запыление поверхности.
Вентиляция не только обеспечивает защиту от влаги, но и улучшает охлаждение.
Уплотнения. Применение уплотнений из пластичного металла (свинца, меди) или упругих органических веществ (резины, полиуретана, полихлорвинила и т. п.) обеспечивает сравнительно эффективную защиту от проникновения пыли и снега. Однако при помощи уплотнений нельзя полностью предохранить изделие от проникновения влаги.
При колебаниях температуры влажный воздух будет засасываться внутрь оболочки, а вследствие затрудненного испарения в таком изделии будет происходить накопление влаги и усиление ее воздействия (внутренние части изделия находятся как бы в паровой бане). Предотвратить это явление можно либо устройством подогревателей, либо применением влагопоглотителя, который помещается в матерчатых мешочках или специальных пластмассовых патронах с отверстиями внутри оболочки изделия. При этом влагопоглотитель нужно размещать вблизи наиболее чувствительных к увлажнению узлов электрооборудования. Сочетание этих двух способов в ряде случаев позволяет эффективно защитить внутренние части электрооборудования от увлажнения (о применении влагопоглотителя силикагеля см. гл. 15).
Применение подогревателей.
При температуре воздуха 25—40°С с повышением ее на 2— 3°С относительная влажность снижается со 100 до 90%, на 5° С — со 100 до 75—80%, на 10° С —до 55— 60%. Поэтому для электрооборудования, в котором требуется снизить относительную влажность воздуха (для исполнений Т и ТМ, когда изделие не находится в работе), целесообразно предусматривать, там, где это возможно, постоянные подогреватели, включающиеся при выключении изделия. Рекомендуется, чтобы подогреватели поддерживали внутри изделия температуру на 5—10° С выше температуры окружающей среды. Мощность таких подогревателей сравнительно невелика. Так, например, для крупной электрической машины мощностью 2—3 тыс. квт мощность подогревателя равна 1,5—2 квт. В малогабаритном электрооборудовании иногда достаточно в качестве подогревателя использовать электрическую лампочку. Наилучший эффект получается при сочетании подогревателя с хорошей естественной вентиляцией изделия. Однако вентиляция при этом не должна быть слишком сильной, чтобы проходящий через изделие воздух, успел прогреться. В любом случае в негерметизированных изделиях исполнений Т и TW следует предусматривать возможность конденсации влаги и поэтому делать отверстия для ее стекания. Дно таких оболочек должно иметь небольшой уклон.
Герметизация. Вакуум-плотная герметизация — наиболее надежный способ защиты внутренних частей электрической аппаратуры от увлажнения. При герметизации всего изделия в исполнениях Т и ТМ в нем могут быть применены те же материалы, что и в оборудовании нетропического исполнения. Однако при такой герметизации затруднена замена деталей. Поэтому в ряде случаев удобнее герметизировать отдельные узлы и блоки, а не все изделие. Герметизировать блоки можно путем применения металлического наглухо запаянного или заваренного кожуха. Так как места сварки или пайки обычно корродируют быстрее материала самого кожуха, последний лучше делать штампованным, а не сварным или паяным. Однако герметизация при помощи кожуха не всегда возможна, поскольку во многих конструкциях применяют оболочку, состоящую из нескольких частей, изготовленных из различных материалов (например, смотровое стекло в металлическом или пластмассовом корпусе реле). В некоторых случаях в оболочке делают электрические вводы, а иногда внутрь ее вводят движущиеся детали. Соединение стекла с металлом выполняют следующим образом. Поверхность стекла покрывают металлом, а затем металлизированный слой сваривают или спаивают с металлической оболочкой или металл впаивают в стекло. Стекло с металлом или пластмассой можно соединять также при помощи специальных замазок. Однако абсолютной герметичности при этом добиться нельзя, поскольку большинство органических материалов, из которых изготовляются замазки, проницаемы для водяных паров. В этом случае внутрь изделия нужно помещать влагопоглотитель.
Одним из лучших способов герметизации оборудования, в которых нет подвижных частей или отдельных блоков, является применение литой изоляции.
Труднее всего производить герметизацию в тех случаях, когда внутрь защитной оболочки должны вводиться подвижные детали или необходима периодическая замена деталей. Тогда герметизацию можно осуществлять только при помощи прокладок и уплотнений из органических материалов. В этом случае отношение длины возможных путей диффузии паров к поперечному сечению этих путей должно быть как можно большим.
Защита от дождя и морской воды
Защита от дождя и морской воды осуществляется конструктивным способом или применением соответствующих материалов и защитных покрытий. Изделия в исполнениях Т и ТМ категории А должны выполняться в закрытом исполнении, обеспечивающем защиту как от дождя, так и от морской воды при эксплуатации на открытой палубе судна.
Защита от пыли и снега (снежной пыли)
Для защиты от пыли можно использовать большинство конструктивных методов, которые применяются для защиты от действия влаги, т. е. принудительную вентиляцию, уплотнения и герметизацию. Для предотвращения скопления пыли, снега и влаги детали рекомендуется делать гладкими, без раковин и царапин и по возможности избегать различных углублений и зазоров, а также «мертвых пространств», откуда пыль или снег не будет выдуваться.
В негерметичных конструкциях изделий следует, где это допустимо, предусматривать возможность их осмотра и доступа к отдельным узлам изделий для протирки и выдувания пыли (снежной пыли) сжатым воздухом.
Защита от солнечной радиации
При конструировании изделий категории А исполнений Т, ТС и ТМ следует обращать особое внимание на защиту их от воздействия солнечной радиации. Для изделий исполнения ХЛ специальных мер защиты от солнечной радиации не требуется, так как величина суммарной солнечной радиации на севере в 2—2,5 раза меньше, чем в тропиках, а возможность большого нагрева электрооборудования в связи с низкими температурами окружающего воздуха мало вероятна и не представляет опасности.
Нагрев тела или его наружной поверхности при прямом солнечном облучении зависит от физических свойств тела и способа осуществления теплообмена (непосредственный отвод тепла, конвекция, теплоизлучение). В частности, нагрев зависит от положения поверхностей тела по отношению к направлению солнечных лучей, величины и объема тела, теплопроводности и удельной теплоемкости материала, шероховатости наружных поверхностей.
Большое значение для уменьшения нагрева и резких перепадов температур имеет цвет наружной поверхности изделий. Известно, что темный цвет способствует усиленному нагреву под действием прямого облучения, но он же способствует и усиленной теплоотдаче, что является положительным фактором для защищенного от облучения электрооборудования, в котором происходит выделение тепла.
Изделия, предназначенные для эксплуатации на открытом воздухе, обязательно должны быть окрашены светлой краской. Желательно применять краски с алюминиевой пудрой, обладающие очень высокой отражательной способностью. Можно принять, что температура изделий, окрашенных такими красками, вследствие нагрева солнцем повышается при металлическом кожухе всего на 5—8, а при пластмассовом на 10—15° С.
Во избежание повреждения органических электроизоляционных и конструкционных материалов от действия солнечной радиации (в основном за счет ультрафиолетовой части спектра) при конструировании электрооборудования необходимо предусматривать возможно более полную защиту материалов от воздействия прямых солнечных лучей, помещая их внутри корпуса или прикрывая щитками.
Защита от биологических факторов
Для защиты электрооборудования от грызунов и пресмыкающихся следует предусматривать защитные металлические сетки. Отверстия в сетках должны иметь диаметр для наибольшую сторону ячейки не более 5 мм. Для защиты от различных насекомых, обитающих в странах с тропическим климатом, диаметр отверстий в сетках не должен превышать 1 мм.
Для защиты от плесневых грибов применяют плеснестойкие материалы или вводят фунгициды в нестойкие к действию плесени материалы (в основном в покровные электроизоляционные материалы). Учитывая, что наиболее широко применяемые электроизоляционные эмали горячей сушки типов ПКЭ-19, ПКЭ-22, ГФ-92-ГС и ЭП-91 сами по себе являются достаточно плеснестойкими, фунгициды в них не вводят.
Степени защиты
При конструировании электрооборудования необходимо учитывать также публикацию МЭК 144 о степенях защиты (International Protection IP), которые устанавливаются для защиты персонала от соприкосновения с находящимися под напряжением и движущимися частями, расположенными внутри оболочки изделия, а также для защиты оборудования от попадания внутрь твердых посторонних тел и проникновения воды.
Таблица 3-2
Предпочтительные степени защиты
Электрооборудование должно маркироваться, помимо двух букв, двумя цифрами, первая из которых обозначает возрастающую степень защиты персонала и оборудования от посторонних тел (от 0 до 6) и вторая цифра — от проникновения воды (от 0 до 8).
В табл. 3-2 приведены полные обозначения степеней защиты, а также таблица рекомендуемых степенен комбинированных защит от ΙΡ00 до IP68.
