К такому оборудованию относятся: электроинструменты, присоединяемые к источнику питания гибким кабелем или проводом через штепсельные соединения — разъемы; электроаппараты производственного назначения, как например, понижающие трансформаторы, преобразователи частоты тока и другие.
Рабочие органы электроинструментов приводятся в движение обычно от электродвигателей через редукторы, некоторые электроинструменты имеют непосредственное сочленение рабочего органа с двигателем и представляют собой единую конструкцию. Некоторый строительный инструмент изготавливается с учетом возможности питания его от источника электроэнергии напряжением 36 в. Такой инструмент присоединяется к питающей сети через понижающий трансформатор.
Большинство типов электрифицированного трехфазного инструмента, которым пользуются строительные рабочие, выпускается па напряжение 220 в. При пользовании таким инструментом, присоединяемым к сети напряжением 380/220 в, необходим понижающий трансформатор. Кроме того, следует строго соблюдать требования по заземлению как электроинструмента, так и трансформатора [25]; рабочий должен одевать диэлектрические перчатки.
В качестве заземляющего проводника для такого переносного электроприемника должна быть использована отдельная жила шлангового провода в общей оболочке с фазным и такого же сечения, как и фазные.
ГОСТ па ряд кабелей предусматривает сечение жилы с проводимостью меньше требуемой, поэтому разрешается применение таких кабелей и шланговых проводов впредь до соответствующего изменения ГОСТ.
Жилы проводов и кабелей для переносных электроприемников должны быть медными, гибкими, с минимальным сечением 1,5 мм2.
В настоящее время конструирование электрифицированного инструмента ведется по пути использования двойной изоляции, повышения частоты, а также заключения всех токоведущих частей в пластмассовый корпус вместо металлического, позволяющий лучше изолировать токоведущие части от рабочего. Рассматривается также возможность изготовления инструмента с использованием изоляционного покрытия металлических корпусов.
В 1962 г. в США начали выпускать бесшланговый инструмент для промышленных и бытовых нужд. В ручку такого инструмента встроена кадмиевая аккумуляторная батарея, емкость которой достаточна для работы в одну смену. С помощью малогабаритного выпрямителя в нерабочую смену производится зарядка батареи.
Отечественной промышленностью уже выпущена опытная партия электросверлилок с автономным питанием (Э6003). Электродвигатель сверлилки питается от батареи никель-кадмиевых аккумуляторов, размещенных в сумке. Такая сверлилка предназначена для использования в полевых условиях при отсутствии электроэнергии. Наибольший диаметр сверления по стали 6 мм, мощность электродвигателя 60 Вт, напряжение батареи и электродвигателя 24 в. Помимо сверления при установке насадки можно завертывать шурупы, винты и гайки.
При правильно выполненной конструкции переносного электроинструмента его токоведущие части надежно скрыты, поэтому опасность поражения возникает лишь тогда, когда металлический корпус инструмента, имеющий нормально нулевой потенциал по отношению к земле, в результате повреждения изоляции неожиданно оказывается под напряжением. При этом у работающего с инструментом может возникнуть судорога, препятствующая разжатию рук и освобождению без посторонней помощи от воздействия тока.
Так как электроинструмент преимущественно заключен в металлический корпус, поддерживаемый руками, то с точки зрения поражения током наиболее опасным является пользование неисправным и незаземленным инструментом.
Хорошее качество изоляции токоведущих частей, т. е. соответствующее окружающей среде и условиям эксплуатации, а также надежное заземление металлических корпусов являются основными способами защиты рабочего от поражения электрическим током.
В настоящее время существуют четыре способа защиты работающего с переносным электроинструментом:
Первый — применение безопасного (относительно) напряжения без дополнительных мер предосторожности (например электроинструмент, рассчитанный на 36 в).
Второй — применение напряжений 127 и 220 в с обеспечением мероприятий против возникновения опасных для жизни человека напряжений на металлических корпусах инструмента заземление корпуса инструмента и снабжение работающею с электроинструментом защитными диэлектрическими средствами (перчатками и галошами).
При выборе электроинструмента для работы предпочтение следует отдавать инструменту, рассчитанному на меньшее напряжение и большую частоту, как например, напряжение 36 в предпочтительнее 127 и 220 в, а частота 200 Гц предпочтительнее 50 Гц. Однако следует помнить, что сеть с током, частота которой 200 Гц, не является безопасной.
Третий — применение электроинструмента с двойной изоляцией, рассчитанного на питание от сети напряжением 220 в, 50 Гц (заземление не требуется).
Четвертый — применение электроинструмента с обычной изоляцией, рассчитанного на питание от сети напряжением 220 в, 50 Гц и скомплектованного с защитно-отключающим устройством.
Основным документом, определяющим требования к создаваемым электробезопасным ручным машинам, является публикация № 20 Международной электротехнической комиссии по безопасности оборудования. На ее основе созданы стандарты во многих странах мира. ВНИИСМИ разработан проект ГОСТ на выпуск электроинструмента I, II и III класса защиты.
К I классу должен быть отнесен электроинструмент на напряжение выше 36 в, имеющий одинарную рабочую изоляцию, ко II — электроинструмент на напряжение выше 36 в, имеющий двойную или усиленную изоляцию, к III — инструмент на напряжение до 36 в.
Распространяемый в настоящее время электроинструмент на напряжение 220 в с двойной изоляцией обеспечивает достаточно надежную защиту рабочего от поражения электрическим током.
ВНИИСМИ совместно с ростовским-на-дону и даугавпилсским заводами «Электроинструмент» уже разработаны конструкции ряда типов электроинструмента с асинхронными электродвигателями с двойной изоляцией, опытные образцы этих электроинструментов уже прошли испытания.
По данным завода «Электроинструмент» (Ростов-на-Дону) с помощью разработанных сверлильных машин с двойной изоляцией типа ИЭ1022А можно выполнять отверстия с максимальным диаметром до 14 мм (масса 3,2 кг), типа ИЭ1023— отверстия с максимальным диаметром до 23 мм (масса 6,5кг).
Двойная изоляция осуществляется за счет изоляции пакета якоря от вала пластмассовой втулкой, пакета статора от корпуса пластмассовой рубашкой, или выполняется цельный пластмассовый корпус, а в качестве пазовой изоляции используется пленкоэлектрокартон. Испытание изоляции инструмента с двойной изоляцией производится на пробой напряжением 4000 в в течение 1 мин.
Следует отметить имеющийся некоторый недостаток такого инструмента — в процессе эксплуатации внутри откладывается электропроводящая угольная пыль. Поэтому организации, использующие такой инструмент, должны обеспечивать необходимый контроль за ним с учетом этого недостатка.
Из разработанных ВНИИСМИ типов механизированного электрифицированного инструмента с двойной изоляцией, питающегося от сети напряжением 220 в, 50 Гц, представляет интерес для использования в строительном производстве: электросверлилки для сверления диаметром до 15 и до 23 мм; электрические гайковерты для резьб М6—М8; электромолоток ударно-вращательного действия для пробивки отверстий и гнезд диаметром до 30 мм в кирпиче и бетоне; электрическая отрезная машина с армированным абразивным кругом диаметром 180 мм и комплектом различных креплений и насадок; электрическая машина для резки огнеупоров абразивными дисками; электрический кромкорез для снятия фаски под сварку; электропривод с комплектом насадок для выполнения различных видов механомонтажных работ.
Рис. 56. Автомат с защитой индекса ИЭ9807
Из деревообрабатывающих инструментов, разработанных ВНИИСМИ, интерес представляет электрорубанок ИЭ5701, предназначенный для строгания изделий из различных пород дерева; ширина строгания 75 мм, глубина 2 мм, корпус предусмотрен из пластмассы. Приводом является коллекторный однофазный электродвигатель с двойной изоляцией мощностью 400 Вт. Выпуск рубанка осваивается назрановским заводом «Электроинструмент».
Защитно-отключающие устройства являются отечественным изобретением (авторское свидетельство № 181176). Они разработаны во ВНИИ строительного и дорожного машиностроения И. И. Орловым [60] и изготавливаются выборгским заводом «Электроинструмент».
Общее для всех выпускаемых индексов устройств заключается в том, что они действуют на отключение электродвигателя от сети при токах утечки 0,01—0,015 а через период не более 0,5—0,1 сек, они могут применяться как для трехфазных, так и однофазных электроприемников.
Например, автомат с защитой индекса ИЭ9807 предназначен для защиты от замыканий на землю и поражения электрическим током работающих с электроприемниками, питающимися от сети с заземленной нейтралью. Он позволяет также производить оперативные включения и отключения электрических цепей, кроме того, обеспечивает защиту от перегрузок и коротких замыканий.
Автомат ИЭ9807 (рис. 56) состоит из автоматического выключателя типа АП-50 (на ток 16, 25 или 40 а) и блока питания и защиты, которые монтируются на одной панели. На крышке блока расположена кнопка контроля устройства, с помощью которой проверяются его чувствительность и исправность. При нажиме кнопки срабатывает реле защиты, размыкается цепь катушки расцепителя и автомат отключает питание.
При появлении тока утечки в 10 ма при пробое фазы на корпус электроприемника или на землю во вторичной обмотке трансформатора нулевой последовательности (рис. 57) наводится э. д. с., которая усиливается усилителем, и реле защиты размыкает нормально замкнутые контакты в цепи расцепителя. Трансформатор Тр3, двухполупериодный выпрямитель и фильтр — конденсатор С1 относятся к схеме питания. Датчик— трансформатор тока нулевой последовательности Тр, транзисторный усилитель и реле защиты РЗ относятся к схеме защиты.
Включается автомат с защитой одной кнопкой, а выключается — другой.
Работа устройства допускается при влажности воздуха до 75% и температуре окружающей среды ±35°С.
Габаритные размеры устройства 296 X 102 X 100 мм.
Защитно-отключающее устройство индекса ИЭ9811 (рис. 58) включает в себя блок защиты и блок питания.
Последний состоит из трансформатора Тр2 (рис. 59), двухполупериодного выпрямителя Д1— Д4 и фильтра конденсатора C1. Блок защиты состоит из датчика — трансформатора тока нулевой последовательности Тр1, усилителя и реле защиты РЗ.
Действия устройства 11Э9811 при нормальном режиме и пробое аналогичны действию устройств, рассмотренных выше. Ввиду встречающихся отказов в работе эти устройства еще требуют серьезной проверки в условиях строительной площадки.
Рис. 58. Защитно-отключающее устройство ИЭ9811
Присоединение электроинструмента к сети следует производить с помощью штепсельных соединений (разъемов) или стационарно. Заземляющие контакты вилок таких соединений длиннее рабочих контактов, что позволяет вначале заземлить электроинструмент, а затем присоединить фазные провода.
По своей конструкции и окраске штепсельные соединения для сетей напряжением 36 в должны отличаться от соединений для сетей напряжением 220 в.
Из числа выпускаемых промышленностью штепсельных соединений, например, ШСС-1 двухполюсное брызгозащищенное соединение (с заземляющим контактом) подвесное с плоскими контактами. Оно предназначается для присоединения светильников или однофазного электроинструмента к сети напряжением до 250 в при нагрузке до 10 а. Состоит устройство из розетки и вилки, соединяемых накидной гайкой.
Подобное трехполюсное соединение (с заземляющим контактом), используемое для присоединения к сети трехфазного электроинструмента, имеет марку И-73Б.
Соединение штепсельное двухполюсное (с заземляющим контактом) брызгозащищенное У-94-Б/У-95-Б (розетка У-94-Б) с плоскими контактами предназначено для открытой установки в помещениях с повышенной влажностью — присоединения электроприемников, требующих заземления.
Для уплотнения кабеля в соединении применен сальниковый ввод. Корпуса розетки и вилки изготовлены из фенопласта. Соединение может применяться в сетях напряжением до 250 в при нагрузке до 10 а.
Соединение штепсельное двухполюсное брызгозащищенное У-86-РБ/У-87-РБ с плоскими контактами (У-86-РБ — розетка) предназначено для открытой установки в помещениях с повышенной влажностью. В вилке и розетке применен сальниковый ввод для уплотнения кабеля. Корпуса розетки и вилки изготовлены из фенопласта. Технические данные — напряжение сети 36 в, номинальный ток 10 а.
Соединение штепсельное силовое (с заземляющим контактом) А-700/А701 с плоскими контактами (Розетка А-700) служит для присоединения трехфазных электроприемников к сети 380 в с потреблением до 25 а. Розетка состоит из пластмассовой крышки и стеатитового или фарфорового основания, и котором смонтированы четыре контактных гнезда, вилка состоит из двух пластмассовых щек, трех контактных ножей в цепи питания и одного ножа заземления.
Штепсельный разъем розеткой присоединяется к сети, а вилкой — к электроприемнику. Установка предохранителей на штепсельных, соединениях не разрешается.
Провода электроинструмента рекомендуется, по возможности, подвешивать. Непосредственное соприкосновение их с металлическими, горячими, влажными и масляными поверхностями или предметами не допускается.
Инструктаж проводит производитель работ.
Перед началом работ с электроинструментом надлежит проверить:
и) исправность механической и электрической части электроинструмента;
б) целость питающих проводов и исправность изоляции (оболочки проводов или кабелей должны заводиться в электроинструмент и прочно закрепляться во избежание излома и истирания);
в) отсутствие повреждения обмотки и соединения ее с корпусом электродвигателя;
г) целость заземляющей жилы. На корпусе каждого инструмента должен быть предусмотрен специально заземляющий винт диаметром 5 мм.
По пунктам в) и г) проверку надлежит производить на стенде или прибором (мегомметром).
Рис. 60. Проверочный стенд электроинструмента на напряжение 220 в.
Инструмент подлежит также проверке на холостом ходу, при этом его держат режущей частью вниз.
Состояние изоляции обмоток электродвигателей инструментов и присоединяемых к ним проводов надлежит проверять мегомметром не реже одного раза в месяц и регистрировать в журнале.
Примером простейшего стенда для проверки электроинструмента перед выдачей его рабочему является предложенный автором и используемый в строительных управлениях треста № 3 ГЛС (рис. 60). Этот стенд рекомендован для широкого использования (см. «Положение об организации инструментального хозяйства в строительстве». Госстрой СССР, 1968 г., а также передовую статью журнала «Механизация строительства» № 3, 1969 г).
Стенд представляет собой щиток, на котором смонтирован пакетный выключатель на ток 3X15 а, три однополюсных автоматических выключателя типа АБ-25, три сигнальные арматуры типа ЛС-53 (лампа на 24 в с сопротивлением 2500—3000 ом), четырехполюсная розетка штепсельного соединения и трехполюсная розетка.
В случае оголенной обмотки и соединения ее с корпусом инструмента, автоматический выключатель 5 соответствующей фазы (имеет место режим короткого замыкания) выключается. Причем, если выключается один крайний выключатель, то соединенная с ним лампа в зависимости от величины активного сопротивления обмотки, последовательно включенной в цепь, гаснет или же слабо светится, а вторая лампа — горит нормально.
При выключении второго крайнего автоматического выключателя эффект загорания ламп остается таким же, но лампа, слабо светившаяся, горит нормально, а нормально светившаяся — слабо.
При срабатывании среднего однополюсного автомата обе лампы оказываются включенными последовательно на напряжение 220 в и параллельно с обмоткой инструмента. Следовательно, лампы будут одинаково слабо светиться.
Таким образом, наличие однофазного короткого замыкания (соединение любой из фазных обмоток трехфазного инструмента с корпусом) определяется когда:
- Одна лампа погасла или слабо светится, а вторая — горит нормально;
- Обе лампы одинаково слабо светятся.
При обрыве заземляющей жилы лампа 3 не горит.
В обоих случаях инструмент должен быть немедленно изъят из пользования и при первом случае направлен в ремонт, а во втором — восстановлен заземляющий проводник.
При проверке однофазного инструмента однофазное замыкание характеризуется отсутствием горения одной из ламп.
Легко определяется и целость фазных проводов. При обрыве фазы инструмент не будет работать и будет гудеть.
В основу прибора для проверки однофазного электроинструмента, разработанного И. А. Кондрашевым (Московский электроламповый завод), именуемого «нормометр», положен принцип оценки качества изоляции токоведущих элементов по величине тока утечки через изоляцию [44].
Известен прибор конструкции, разработанной Μ. Р. Найфельдом [56]. Прибор позволяет проверить целость заземляющего проводника, отсутствие или наличие замыкания на корпус, отсутствие или наличие замыкания на корпус с одновременным обрывом заземляющего проводника, а также целость цепи.
Харьковский завод электромонтажных изделий № 2 треста Электромонтажконструкция Укрглавэлектромонтажа выпускает прибор для проверки изоляции и исправности заземления, именуемый ИЭ (по чертежам и схеме Украинского института «Тяжпромэлектропроект»).
Внутри прибора установлен трансформатор 220/560/6 в.
На панели прибора размещены микроамперметр со шкалой, переградуированной на мегоммы, переключатель на четыре положения (позволяет изменять схему и производить проверку различных цепей), три сигнальные лампы и регулировочное сопротивление.
Прибор присоединяется к сети напряжением 220 в (две фазы и ноль) при помощи трехжильного провода.
Прибор позволяет производить проверку одновременно одного инструмента (трехфазного или однофазного). Для этого штепсельная вилка соединяется с соответствующей розеткой (четырехполюсной или трехполюсной).
Рис. 62. Подключательный пункт понизительного трансформатора, закрепленный на трансформаторе
Проверяемый электроинструмент укладывается на специально предусмотренные приборе две подвижные стойки-держатели, которые, преодолевая усилия пружин, перемещаются и нажимают на рычаги соответствующих конечных выключателей, а те, замыкая свои контакты, подготавливают цепь питания прибора.
Розетки закрывают крышкой, сблокированной с пакетным выключателем таким образом, что он оказывается во включенном положении только тогда, когда крышка закрыта. Применение ламп в качестве индикаторов позволяет упростить схему прибора.
По опыту ряда строительных организаций следует принять порядок, по которому рабочий, получающий на руки проверенный электроинструмент на напряжение 220 в получает и диэлектрические перчатки.
Питание электроинструмента, рассчитанного на напряжение 36, 127 или 220 в с частотой тока 50 Гц, производится через понижающие трансформаторы. Такие трансформаторы надлежит укомплектовывать подключательными пунктами — пусковым аппаратом на вводе, т. е. со стороны первичного напряжения, и предохранителями на выходе, т. е. со стороны вторичного напряжения (рис. 62). Применение такого подключательного пункта способствует повышению межремонтного срока трансформатора, более экономному расходу электроэнергии за счет выключения трансформатора в нерабочее время или при длительных перерывах в работе. Такой пункт надлежит устанавливать непосредственно на трансформаторе.
Питание электроинструмента током с частотой 200 Гц производится преимущественно от машинных преобразователей частоты типа И-75Б.
С помощью такого преобразователя переменный трехфазный ток промышленной частоты 50 Гц при напряжении 220 или 380 в преобразуется в переменный трехфазный ток частотой 200 Гц при напряжении 36 в. Этот преобразователь состоит из асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором и шестиполюсного генератора с фазным ротором, размещенных в общем корпусе. Мощность, отдаваемая преобразователем,— 4 кВА, масса 62 кг.
Для питания переносного инструмента, рассчитанного на ток с частотой 200 Гц, могут применяться простые и безопасные в обслуживании статические преобразователи частоты.
Примером такого трехфазного преобразователя может служить преобразователь, разработанный Ивановским энергетическим институтом им. Ленина.
Основные элементы преобразователя — два утроителя частоты (каждый состоит из трех однофазных дросселей), два однофазных понижающих трансформатора и магнитный пускатель.
Преобразователь утраивает частоту, т. е. на выходе дает 150 Гц при 27 в — эти данные несколько ниже расчетных инструмента, но они не препятствуют применению его. Мощность преобразователя на выходе 0,8 кВт, коэффициент полезного действия составляет 58%.
По техническому заданию ВНИИСМИ уже начата разработка статических преобразователей частоты тока и предусматривается выпуск промышленностью.
Во временных сооружениях строительных площадок и на башенных кранах строительные организации широко пользуются для отопления переносными электрическими печами. В обеспечение электробезопасности рекомендуется предъявлять к ним следующие требования:
как правило, печь должна быть заводского изготовления; конструкция должна исключать пожарную опасность (устанавливаться на подставках);
присоединение спирали из нихромовой проволоки к токоведущим контактам должно осуществляться через промежуточные контакты, укрепленные на нагревательном элементе;
токоведущие контакты должны быть смонтированы на панели из несгораемого материала с хорошей изоляцией (например, ацеид и подобные);
присоединение электропечи к сети надлежит производить через пусковой аппарат с защитой, устанавливаемый в непосредственной близости от электропечи. Защита от коротких замыканий должна осуществляться с помощью предохранителей с плавкими вставками соответственно нагрузке;
в помещениях с непроводящими полами и в помещениях, исключающих возможность одновременного прикосновения к печи и заземленным металлоконструкциям, допускается не выполнять защитного заземления, во всех остальных случаях, т. е. при наличии близко расположенных заземленных металлических конструкций или при проводящих полах, выполнение заземления обязательно; для этого на корпусе печи надлежит предусматривать специальный болт. Заземление электропечи проверяется перед вводом ее в эксплуатацию — оно должно обеспечивать надежное отключение печи при замыкании на землю токоведущих частей. Периодическая проверка заземления должна производиться 1 раз в месяц.
Сопротивление изоляции токоведущих частей по отношению к корпусу, а также проводов сети, надлежит проверять с помощью мегомметра после установки печи и периодически I раз в месяц. Величина сопротивления изоляции должна быть не менее 0,5 Мом.
Провода, с помощью которых печь присоединяется к пусковому устройству, должны быть выбраны сечением соответственно нагрузке.
