Файл: Дубинский, И. М. Электроснабжение передвижного оборудования при открытой добыче угля [практ. пособие].pdf

2. Кабель подключали к нагрузочному трансформатору и

янагревали до заданной температуры.

3.Попеременным включением электродвигателя в противо­ положные стороны вращения производили периодические циклы размотки и намотки кабеля на барабан без отключения токовой нагрузки.

4.Через 20—30 циклов без отключения трансформатора про­ изводили измерения по п. 1.

5.Перед началом испытаний и после каждых 200 циклов от­ резали образцы резины для снятия физико-механических ха­ рактеристик. Внзхально определяли целость шланговой оболоч­ ки, экрана и изоляции жил. Подсчитывали число оборванных проволок экранов, силовых и заземляющих жил.

6.После 1000 циклов испытания прекращали и производи­ лись те же электрические измерения, что и перед испытаниями.

7.Участки кабеля, которые наматывались на барабан и пе­ ремещались на роликовом блоке, отрезали и подвергали раз­ борке по элементам.

Врезультате испытаний установлено следующее:

1.Сопротивление изоляции кабелей в процессе испытаний практически не изменилось.

2.Сопротивление заземляющей и силовых жил в процессе испытания не изменилось.

3.Сопротивление экранов в пределах 200—400 циклов на­ вивки оставалось постоянным, а затем начинало резко возра­ стать.

4.Величина tgö после 1000 циклов навивки кабеля на бара­

5. Испытания повышенным постоянным напряжением 12 000 в

втечение 5 мни все образцы выдержали.

6.Разборка образцов кабелей по элементам и тщательный визуальный осмотр показали, что шланговая оболочка и изоля­ ция не имели механических повреждений: отсутствовали трещи­ ны, разрывы и т. д. В силовых и заземляющих жилах также не было оборванных проволок.

Проволоки экранирующей оплетки были изогнуты и места­ ми оборваны. Обрывы расположены не по всей длине жилы, а лишь на отдельных участках, близких к внешней поверхности кабеля. Области обрывов проволоки экранов чередуются через одинаковые расстояния, равные шагу скрутки жил.

Следует отметить, что оборванные проволоки экрана не пред­ ставляют опасности для прокола и других механических повреж­ дений изоляции кабеля, так как медные проволоки экрана весь­ ма мягкие. При разборе кабеля не было обнаружено ни одного прокола изоляции кабеля проволоками экрана.

7. Оценка физико-механических характеристик кабеля по­ казала, что относительное удлинение шланговой оболочки и ее

154

разрывная прочность в процессе цикличной навивки кабеля сни­

зились незначительно.

Таким образом, данные исследований и практики эксплуата­ ции кабельных барабанов показывают, что цикличная навивка кабелей практически не изменяет их физико-механические и электрические характеристики.

§ 5. Допустимые токи нагрузки кабелей, навитых на барабан

Вопрос о допустимой плотности тока кабеля имеет важное технико-экономическое значение. От правильного выбора сече­ ния токопроводящей жилы зависит надежность и безопасность обслуживания, расходы на приобретение и эксплуатацию, габа­ риты и вес электроустановок.

Первым опытом нормирования токовых нагрузок на провода с резиновой изоляцией были таблицы Д. Кеннеди (США, 1889 г.), рассчитанные исходя из условий нагрева проводника до 65° при температуре окружающего воздуха 23,9°. Затем были приняты нормы NEC и АІЕЕ, которые в 1940 г. введены в стандарт.

Аналогичные нормы и стандарты были разработаны также в Германии, Англии, Франции и Японии. Величины допустимых токовых нагрузок, регламентированные этими документами, не­ сколько отличаются друг от друга, так как в разных странах для гибких силовых кабелей применяют различные по составу резины. Это, в свою очередь, определяет различную допустимую

нагрузки исходя из условий нагрева жилы до 55° С при темпера­ туре окружающего воздуха 35°С. Затем лабораторией завода «Динамо» были проведены исследования, показавшие возмож­ ность при расчете токов нагрузки принимать нагрев проводника равным 55° С при температуре окружающего воздуха 25° С. Раз­

токовых нагрузок были внесены изменения, разработанные ВНИИКП исходя из значений допустимых температур жилы и окружающего воздуха 65° и 25° С соответственно. В настоящее время значения токов нагрузок вновь пересмотрены. Действую­ щие нормы приведены в табл. 32 (ПУЭ — табл. 1—3—7).

Приведенные значения токов установлены для открытой про­ кладки кабеля. Если же кабель проложен в земле, или в воде, или в блоках, а также при температуре окружающей среды, от-

155

личной от +25°С, то для расчета требуемого сечения необходи­ мо пользоваться коэффициентами, указанными в ПУЭ. Естест­ венно, что ими не может быть учтено все разнообразие условий, в которых находятся кабели.

Для кабелей, навитых на барабан, допустимые токовые на­ грузки ПУЭ не регламентируются. В отечественной литературе приведены различные значения понижающих коэффициентов для условий размещения кабелей на барабане. Эти величины взяты из зарубежных источников и приведены для подтвержде­ ния самого факта, что токовую нагрузку в таких условиях раз­ мещения кабеля необходимо снижать. Принятые в ряде стран нормы нагрузок для гибких кабелей, навиваемых на барабан, не могут быть использованы для расчета сечений отечественных кабелей, так как они отличаются от зарубежных марок по кон­ струкции и рецептуре резин. В связи с этим потребовалось про­ вести специальные экспериментальные исследования *.

Установка для проведения испытаний (рис. 57) состояла из бапапяня для навивки кабеля, силового электрооборудования и контрольно-измерительной аппаратуры. Конструкция изготов­ ленного барабана (рис. 57, о) аналогична промышленным об­ разцам, но выполнена с некоторыми упрощениями, так как он не предназначался для длительной эксплуатации. Основными частями барабана являются опорная рама 1 и цилиндр 2

четырех различных размеров выполнены съемными. Это позволяет изменять диаметр навивки по ступеням: 480, 720, 960 и 1440 мм. На шейке барабана установлены две съемные пере­ движные полущеки 7, с помощью которых длина предназначен­ ной для размещения кабеля части может быть изменена от 0 до 2500 мм. В процессе испытаний потребовалось внести изменения в конструкцию: была уменьшена его длина и сняты передвиж­ ные щеки. Основные же узлы были сохранены.

* В испытаниях принимал участие инж. В. В. Базанов.

156

Нагрев кабеля в процессе испытаний производился трехфаз­ ным переменным током (рис. 57,6). При этом жилы находяще­ гося на барабане конца кабеля соединяли накоротко, а с другой ■его стороны подсоединяли через пускатель П (типа ПА-3) к ин-

Рнс. 57. Стенд для испытаний кабеля на нагрев:

дукционному регулятору ИР (типа МА-195-99/35), который по­ лучал питание от сети 380 в через автоматический выключатель.4 (типа А15-8). Индукционным регулятором осуществлялось плав­ ное регулирование напряжения на нагрузке в пределах 0—40 в. Для дистанционного управления индукционным регулятором на нем был смонтирован серводвигатель, который включался кноп­ ками, установленными рядом с экспериментальным стендом.

157

Контроль за нагрузкой осуществлялся вольтметром V (типа Э-30) и амперметром А (типа ACT), подключавшимся через трансформатор тока ТТ (типа УТТ-6М).

При проведении испытаний контролировали температуру окружающей среды и температуру на поверхности жил в различ­ ных витках навитого на барабан кабеля. Температуру окружаю-

Рис. 58. Схема измерения температуры кабеля:

циальными термопарами из медных и Константиновых проводов диаметром 0,44 мм (рис. 58). Термопары градуировались ВНИИ Комитета стандартов мер и измерительных приборов в соответ­

1.58

ствии с ГОСТ 13 881—68. Для исключения погрешностей от внешних наводок термопарные провода скручивали. При уста­ новке рабочей части (головки) термопары разрезали шланговую оболочку кабеля и жильную изоляцию. После закрепления го­ ловки изоляцию и шланг восстанавливали и стягивали хомутом.

Свободные (холодные) концы термопар подсоединяли к за­ жимам измерительного устройства. В корпусе измерительного устройства размещены замаркированные колодки зажимов для подсоединения холодных концов термопар, термометр для за­ мера температуры среды, в которой находятся эти концы, и семь переключателей типа ПМТ-12. Зажимы соединены со штеккерными разъемами переключателей, а все выводы от их щеток присоединены к контактам для подключения потенциометра ПП-63.

Во время испытаний после проверки кабеля на отсутствие короткого замыкания и обрыв жил его присоединяли к пускате­ лю системы силового питания. Открыто проложенный участок кабеля размещали на деревянных брусках высотой 500 мм, а на барабан навивали определенное число витков (с одновременной установкой термопар), затем к кабелю подавали напряжение, обеспечивающее необходимую величину тока.

Сначала 21 виток кабеля был навит в один слой на барабан с диаметром 720 мм и были, проведены испытания. Затем испы­

(50 м), используемой на практике при электроснабжении экска­ ваторов.

После того как было установлено, что число витков не влияет на максимально достигаемую жилами кабеля температуру, длина барабана была уменьшена так, что па него можно было навить не более 22 витков в каждом слое. В дальнейшем кабель навивали на этот барабан при четырех различных диаметрах: 480, 720, 960 и 1440 мм. На каждый из указанных диаметров на­ вивали последовательно 1, 2, 3 и 4 слоя и в каждом варианте производили необходимые измерения.

Через' равные промежутки времени измеряли температуру жил кабеля на барабане и прямолинейном участке, а также окру­ жающего воздуха. Это позволило установить зависимость тем­ пературы жил кабеля от времени при его нагреве. После того как в течение двух-трех часов температура жил оставалась прак­ тически неизменной, фиксировали данные установившегося ре­ жима и напряжение отключали.

При проведении измерений переключатель переводили в по­ ложение, при котором его щетки находились на ламелях, подсо­ единенных к холодным концам термопары, установленной в точ­ ке замера (все остальные переключатели устанавливали в нуле-

159