25. Пожарная опасность и меры по обеспечению пожарной безопасности трансформаторов.

Перегрузка трансформатора свыше 75 % от номинальной допускается лишь на несколько минут и в редких случаях – на несколько часов. В промышленных условиях имеют место перегрузки, связанные с пусковыми токами электродвигателей, длительность которых составляет 10-40 с. В связи с тем, что пусковые токи могут быть систематическими, перегружающие трансформаторы на 300-500 %, на предприятиях разрабатываются соответствующие структуры и графики электроснабжения, снижающие значительные перегрузки, повышающие общий срок службы питающих трансформаторов.

Образующиеся в трансформаторе (в обмотках и магнитопроводе) во время работы потери энергии превращаются в тепло. Значение установившегося при данной нагрузке превышения температуры над температурой окружающей среды зависит от величины теплоотдающей поверхности трансформатора и от интенсивности теплоотдачи.

Общее дифференциальное уравнение нагревания и охлаждения трансформатора, если принять его за однородное тело, ничем не отличается от уравнения (5.11).

В случае коротких замыканий интенсивный перегрев обмоток приводит к увеличению активного сопротивления проводов обмоток; потери тепла возрастают. Эту особенность следует учитывать при расчетах превышения температуры трансформаторов.

Пожарная опасность трансформаторов и других электротехнических изделий в значительной степени определяется надежностью электроизоляции. Основной характеристикой электроизоляции электротехнических изделий является ее электрическая прочность, которая (в зависимости от условий эксплуатации и вида изделия) определяется механической прочностью, эластичностью, исключающей возможность образования остаточных деформаций, трещин, расслоений под воздействием механических нагрузок. Однородность и монолитность структуры изоляции, ее высокая теплопроводность исключает вероятность возникновения местных нагревов, приводящих к уменьшению электрической прочности.

Разрушение изоляции происходит в основном в результате нагрева токами нагрузок и воздействий температур внешней среды, вибраций и других механических воздействий. Повышение температуры на каждые 8-9 С в среднем вдвое сокращает срок службы изоляции. На старение изоляции влияет и электрическое поле.

Существенным фактором, способствующим интенсивному старению изоляции, является механическая нагрузка на нее, в особенности обусловленная электродинамическими процессами при резких изменениях тока. Предел механической прочности быстро снижается по мере нагрева. Электродинамические силы, воздействующие во время изменений тока, пропорциональны квадрату мгновенного значения тока.

Влияние вибрационных нагрузок на старение изоляции и потери прочности до наступления электропробоя еще недостаточно изучено. Обычно на электрооборудование устанавливается гарантийный срок службы, но не указывается, с какой степенью надежности и, тем более, пожарной безопасности оно должно работать в течение этого срока.

26. Электрические двигатели и аппараты управления общего назначения и взрывозащищенные: виды, назначение, исполнение, характеристика при­чин пожароопасных режимов и состояний электродвигателей и аппаратов управления.

Электродвигатель – машина, преобразующая электрическую энергию в механическую. В зависимости от рода потребляемого тока электродвигатели подразделяются на электродвигатели переменного и постоянного тока. Электродвигатели переменного тока делятся на асинхронные, синхронные и коллекторные.

Электрические аппараты управления – это слаботочные (с точки зрения собственного потребления) электротехнические устройства, предназначенные для управления сильноточными электроустановками. Основными видами аппаратов управления являются: контакторы, магнитные пускатели, контроллеры.

Наиболее широко распространены в электроприводах асинхронные электродвигатели трехфазного переменного тока с короткозамкнутым ротором. Асинхронные электродвигатели потребляют около 60 % всей вырабатываемой электрической энергии. Асинхронные электродвигатели выпускаются в различном конструктивном исполнении в зависимости от назначения и условий применения. Обычной является конструкция электродвигателя для установки его в горизонтальном положении. Имеются конструктивные исполнения для расположения их вертикально. Такие двигатели, как правило, изготавливаются с фланцем для крепления к вертикальной стенке приводимого в движение механизма. Выпускаются электродвигатели во встраиваемом исполнении, которые монтируются внутри станка или другого приводимого в движение объекта и являются его неотъемлемой частью.

Электродвигатели (а также аппараты) классифицируются по степеням защиты их оболочек .

Для производств, имеющих специфическую среду, выпускаются электродвигатели в специальном конструктивном исполнении. Так, для привода производственных механизмов во взрывоопасных зонах обычно применяются взрывозащищенные электродвигатели. По виду и способу устройства взрывозащиты эти электродвигатели разделяются на взрывонепроницаемые, продуваемые под избыточным давлением и повышенной надежности против взрыва (защита вида «е»).

Аварийный режимом работы электродвигателя любой режим работы, увеличивающий температуру нагрева электродвигателя выше допустимой. Необнаруженный аварийный режим работы электродвигателя может привести к его загоранию. Аварийные режимы работы электродвигателей возникают из-за снижения или увеличения питающего напряжения при номинальной нагрузке на валу, увеличении нагрузки на валу выше номинальной, обрыве одной фазы, снижении межвиткового сопротивления изоляции статорных обмоток; ухудшении вентиляции, увеличении числа включений выше допустимого.

Снижение напряжения, питающего обмотки статора, на 20 – 25 % приводит к пожароопасному увеличению тока в обмотках статора. При увеличении напряжения, питающего статорные обмотки, ток в них также увеличится, а следовательно, увеличится и температура нагрева электродвигателя.

Обрыв провода одной из трех фаз обмотки статора (при работающем под нагрузкой электродвигателе) приводит к токовой перегрузке двух оставшихся фаз. Если при этом не сработает тепловая защита, пожароопасное превышение температуры наступит за несколько минут.

Еще более пожароопасный режим наступает, когда электродвигатель включается в работу при обрыве одной фазы. Нарастание температуры при этом происходит в течение 10 - 20 с после включения электродвигателя под напряжение Пробой изоляции обмотки ротора на корпус приводит к медленному увеличению частоты вращения при пуске асинхронного двигателя. Ротор сильно нагревается даже при небольшой нагрузке. К таким же явлениям приводит нарушение изоляции между контактными кольцами и валом ротора у асинхронного двигателя с фазным ротором.

Пробой изоляции между фазами приводит к короткому замыканию в обмотке. При КЗ обмотки статора наблюдаются сильные вибрации двигателя переменного тока, сильное гудение, несимметрия токов в фазах, быстрый нагрев отдельных участков обмотки и как результат – загорание изоляции обмотки.

Витковое короткое замыкание обмотки статора или ротора приводит к чрезмерному нагреву электродвигателя даже при номинальной нагрузке.

Отрыв стержня короткозамкнутой обмотки ротора приводит к повышенным вибрациям, уменьшению частоты вращения под нагрузкой, пульсациям тока статора последовательно во всех фазах.

Нарушение контактов пазных или сварных соединений в асинхронных двигателях эквивалентно по своему проявлению обрыву витков, стержней короткозамкнутых обмоток или фазы обмотки в зависимости от места нахождения данного соединения. Нарушение контакта в цепи щеток приводит к повышенному искрению между контактными кольцами и щетками. А в электродвигателях коллекторных переменного тока и машинах постоянного тока такое искрение имеет место между щетками и коллектором.

Недопустимое снижение сопротивления изоляции может быть в результате сильного загрязнения изоляции, увлажнения и частичного разрушения, вызванных старением изоляции, и как следствие – ее пробой и короткое замыкание.

Нарушение межлистовой изоляции сердечников магнитопроводов приводит к недопустимому повышению температуры отдельных участков магнитопровода и всего магнитопровода в целом, повышенному нагреву обмоток, выгоранию части магнитопровода (пожар в стали).

Засорение охлаждающих (вентиляционных) каналов приводит к недопустимому нагреву электродвигателя или отдельных его частей.

Выработка коллектора и контактных колец приводит к ухудшению коммутации, быстрому износу щеток и повышенному нагреву контактных колец и коллектора и сильному искрению (вплоть до «кругового огня»).