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一、电工学基础知识(一)电能的产生(二)电流、电压和电阻及它们之间的关系 1.电流水在河道上流动,在渠道上流动和在管子里流动,叫做水流。同样,电子沿着金属导线移动,叫电流。这里要说明的是:当我们合上电源开关时,在几十千米或更远的地方马上就会有电流,电子不是从我们合上电源开关的地方跑到几十千米之外,而是因几十千米导线中,处处都有电子,当合上开关时,这些电子一群接一群朝前推挤,所以几十千米外马上就有电流。电流的大小叫做电流强度,用字母I表示,单位是安培,符号是A。 2,电压水是从高的地方向低的地方流动,这是因高、低两地有水位差。同样,电流也是从高电位的物体流向低图2电力系统部分示意图电位的物体,两物体的电位之差称为电位差,通常我们把电位差叫做电压。要有水位差,水才能在水管里流动。同样,要有电位差,电流才能在导线里流动。电压用字母U表示,单位是伏特,符号是V。3.电阻水在水管内流动,会受到管壁、接头或其他障碍物的阻力。同样,电流在导线内流动,不能畅通无阻,也要受到阻力。电流在导线内流动所受的阻力,叫做电阻。产生电阻的主要原因是金属的原子对电子的控制不紧,有的电子离开了它,到处乱跑,形成自由电子,自由电子在运动过程中,有时被其他原子拉了进去,而别的电子可能又被推出来,这样拉来拉去,电子运动总要受到阻碍,不是通行无阻的。电阻的大小用字母R表示,单位是欧姆,符号是Ω。 导体的电阻与下列四个因素有关: (1)导体的材料。截面积相等、长度相同,但材料不同的导体,它们的电阻各不相同,例如铁的电阻大于铜的电阻。 (2)导体的长度。截面积相等、材料相同的导体,长度越长,电阻也越大。 (3)导体的截面积。材料相同、长短相等的导体,截面积越大,电阻越小。 (4)导体的温度。同一导体,在不同的温度下,就有不同的电阻。一般的导体,电阻随温度的升高而增加。 4.电流、电压、电阻之间的关系我们知道,一条河流在山区因河床坡度陡,它的水流急,水流量大。相反,当河流进入平坦的平原地区,水流很平静。这里讲的坡度越陡,就是"水位差"越高,也可以说是"水压力"越大,可以促使水流得急。同样,在电路中的电压越高,电流越大。因此,可以得出一条结论:电流的大小与电压的高低成正比例的关系。 同理,在水管里塞上一根木条后,水流的阻力增加,水流量减少,木条抽掉,水流量就增大。同样,电路中的电阻增大,电流减少,就是说电路中电流的大小与电阻的大小成反比。根据上述结论,我们就可以得到电学中常用的一个基本公式: 这个基本公式,也就是常说的欧姆定律。了解公式的关系,只要我们知道其中两项就可方便地求出第三项。(三)电路的串联和并联 首先我们必须先知道,一个电路主要由电源、负载、导线三部分组成。除此之外,还有断开和接通电路的开关。要使电路中电流流通,需要具备两个条件:电源能正常供电和电路必须是一个闭合的通路。电源:具有推动电流流动的原动力,是电路中电能的来源。干电池、蓄电池、直流发电机等是常用的直流电源;农村常用的交流电源主要有电网供电、区域小水电站供电等。 负载:负载也叫做负荷。是将电能转换成其他形式的能量的受电设备。如照明灯具、电炉、各种家用电器(收音机、录像机、洗衣机、电视机等)、各种农副产品加工机器等。 连接导线:导线也叫做电线,是把电源和负载连成一个通路,使电流通过导线流通,向各种用电设备供电。 电路一般有串联和并联两种: 1.电路的串联两个以上负荷,按第一个负荷的首端接电源,末端接第二个负荷的首端,第二个负荷的末端再接第三个负荷的首端......依此类推。通俗的说法,就是把两个以上负荷顺次连接起来,然后把它们接到电源上,叫做电路的串联,如图3所示。 串联电路有如下特点:①各负荷中的电流都相等,即为总电流。②总电压等于各个负荷上的分电压相加。③总电阻等于各个负荷上的分电阻相加。图3电阻的串联电路 串联电路在实际中也得到应用,如现在农村中照明都采用220伏电压的电源,我们现在只有110伏和36伏的灯泡,怎么办呢?此时可将2只110伏灯泡串联起来,也可将6只36伏的灯泡串联起来,这样灯泡可安全发光。但在串联电路中,若有1只灯泡坏了,其余的灯泡也会不亮,必须将坏的1只更换。 2.电路的并联把两个以上负荷的头和尾,分别接在电源的火线和零线上,叫做电路的并联,如图4所示。 并联电路的特点是:①各支路两端之间图410个灯泡的并联的电压相同。 ②总电流等于各支电路分电流相加。 ③总电阻小于任何一个支路的分电阻。 并联电路在农村日常工作中得到广泛应用,从图4中我们可以看出,任何分支电路出现故障,都不会影响其他分支电路正常工作。(四)电功率和电能 水从高水位向低水位的地方流动时,会做功。如我们在水流中安装一个水轮,水轮就会转动,带动水磨和水碾,可磨面和碾米,这就是做功。这里我们可以明白,水量越大,水流速越大(水压越高),水碾和水磨转动就越快,即所做的功就越大。因此,水流所做的功是:水流所做的功=水流量×水位差(水压) 同样,电流从高电位向低电位的方向流动时,也会做功。如使电流通过电动机,电动机就会转动,通过皮带或齿轮带动其他机器(打米机、压面机、脱粒机等)而做功。计算电功的方法,和计算水流做功的方法相同,通过的电流越大,所做的功就越大;电位差越大(电压越高),所做的功越大。因此,电流所做的功是: 电流所做的功=电流×电压 1秒钟(单位时间)内电流所做的功,就叫做电功率。 电功率的单位是瓦特,简称瓦,符号是W。如,电灯泡常标明的功率(瓦数)有:15瓦(W)、25瓦、40瓦、60瓦、100瓦等,实际工作中常用千瓦表示: 1千瓦=1100瓦电动机的功率就常用千瓦来表示。电功率的另一种单位是马力,马力与千瓦的关系是: 1马力=0.736千瓦=736瓦 平时所说的用电设备消耗了多少电能,或说用了多少度电。那么,什么叫电能,怎样计算度数呢? 简单地说,电流所做的功,叫做电能。如果我们知道电功率后,要计算电流在一定时间所做的功,用电功率乘上时间,即: 功=功率×时间 用符号表示,为: W=Pt 式中:W为电能(单位是千瓦时或度); P为功率,单位是千瓦; t为时间,单位是小时。 电能的单位是度。1度电等于1千瓦时电,就是说1千瓦功率的用电设备,工作1小时,所消耗的电能是1度。例1光明村有200户人家,若每户用2只25瓦灯泡照明,平均每天用电4小时。问每户每月用多少度电?全村一个月(30)天共用多少度电? 解:每户灯泡的功率为: P=225×=50(瓦)=0.05千瓦每户月用电时间为: 4×30=120(小时) 每户一个月的用电度数为: W=Pt=0.05×(4×30)=0.05×120=6(度) 全村一个月用电度数为: 6×200=1200(度) 1度电的作用不可小看,它可炼钢1.6千克、织布11米、抽水15吨。因此,应该注意节约用电。(五)电和磁的关系 1.磁的性质几千年前,我们的先辈就发现了磁石能吸铁,并根据磁铁的性质,发明了能指示南北方向的指南钉。随着社会的发展,人们了解磁铁有以下特性: ①磁铁有吸引铁、钴、镍等铁磁物质的能力;②磁铁有两个极,即北极(N级)和南极(S级),两极的磁性最强;③同名磁极互相排斥,异名磁极互相吸引;④把铁磁物质(铁、钴、镍或它们的合金)放在磁铁附近,这种物质也能带上一些磁性,这种现象叫做磁化;磁铁拿走以后,这种物质还会保留一些磁性,这种现象叫做剩磁。 我们在一块玻璃板上均匀地撒一些铁粉,然后在玻璃板下放一块条形磁铁,然后轻轻震动玻璃板,铁粉就会自由移动,出现图5(a)所示现象--铁粉就从N极到S极排列成许多有规则的、连续的、互不交叉的曲线;指南针的指向和这些曲线的走向一致。这个实验说明:磁铁对一定范围内的铁粉和指南针有磁力作用。磁力存在的场所叫做磁场。图5中(b)所示的虚线,叫做磁力线。这个实验也充分证明磁铁的上述特点。 2.电流的磁场前面已经叙述了磁铁能吸引附近的铁图5条形磁铁的磁场和磁力线(a)条形磁铁的磁场(b)条形磁铁的磁力线粉,它的周围存在磁场。同样,电流的周围也存在磁场。我们可用下面的实验来证明。 在一块纸板的中央穿一根导线,并在纸板上均匀地撒一些铁粉,也放上几个指南针。导线没有通电前,铁粉的分布没有变化,指南针也是指示南北方向。当导线通电后,铁粉就在导线周围排列成许多圆环,指南针沿着圆周方向指示,如图6(a)所示。如电流是通过线圈时,在线圈内部和附近也会产生磁场,磁力线环绕各匝电流,其分布如图6(b)所示。 实验证明:电流越大,磁场越强。 通过线圈的电流越大、线圈的匝数越多,磁场越强。 根据上述实验,判断直导线和线圈的磁场方向,可用右手螺旋定则,如图7()所示。即:对于一根直导线,用右手握住导线,用拇指去指着电流的方向,其余四指所指的方向就是磁场的方向;对于线圈,用右手握住线圈,用握线圈的四指去指着电流的方向,拇指所指的方向就是线圈内部的磁场方向图7(b)。带有铁芯的线圈叫做电磁铁,由于铁芯被磁化,所以电磁铁的磁场比空芯线圈的磁场强得多。电磁铁在实际中应用比较广泛,电动机、变压器、电铃、电工仪表、磁力开关、继电器等电气设备都采用铁芯线圈。图6电流周围的磁场(a)直导线通电时的磁场(b)线圈通电时的磁场 3.磁场对电流的作用因为电流的周围存在着磁场,把通电的导体放进另一个磁场里,那么电流磁场和另一磁场之间就会产生相互作用的力。图7用右手螺旋定则判断磁场的方向(a)判断直导线磁场的方向(b)判断线圈磁场的方向 如图8所示,把一根直导线放在磁场中,并使导线和磁场方向垂直。如果不通电,导线就静止不动。通上直流电后,导线就朝着一定的方向移动,这就是外界磁场对电流有作用力,这个作用力叫做电磁力。实验证明: ①外界磁场越强,导线中的电流越大,导线受的力越大: ②在磁场中的导线越长,导线所受的力越大(所以采用铁芯绕组增加导线长度); ③把导线放得和磁场方向垂直时,导线所受的力最大; ④把导线放得和磁场方向一致时,导线所受的力等于零。 如果把电流的方向或把磁场的方向倒过来,导线移动的方向也跟着倒过来。导线受力的方向可用左手定则决定,如图8所示。 在制造电动机和电工仪表时,就是利用磁场对电流的作用原理。 4.电磁感应电流可产生磁场,反过来在一定条件下图8左手定则磁场也能产生电流。电路中的电势是在线圈的导线中产生的。产生电势的原因是把磁铁放进线圈或从线圈中取出,在放进或取出的过程中使线圈中的磁通变化而在导线中产生电势,产生的电势叫做感应电势,这种现象叫做电磁感应现象,由感应电势在电路中产生的电流叫做感应电流。 导体切割磁力线时,在导体中能够产生感应电势,因此在电路中也能够产生感应电流。实验证明: ①导体垂直切割磁力线时,感应电势最大;②导体运动方向和磁力线平行时,感应电势等于零; ③磁场越强,切割速度越快,在磁场中的导体越长(铁芯线圈匝数越多)感应电势就越高。发电机就是根据这个原理制造的。感应电势的方向,可用右手定则判断,如图9所示。图9右手定则(六)交流电路交流电路有单相交流电路和三相交流电路,三相交流电与单相交流电相比较具有下列优点:能将大量电能输送到远距离,而且经济,三相交流电动机的成本低、性能优良等,所以目前工农业生产中普遍采用三相交流供电线路。 所谓三相交流电路,就是在电路中同时存在着三个最大值相同、频率相同、相位相差120°的正弦电势。其中每一个电势组成的部分电路叫做一相。 三相交流电是由三相交流发电机发出来的。图10是三相交流发电机的示意图。A、B、C是三个线圈(三相)的首端,X、Y、Z是三个线圈的尾端。 1.三相交流电路的星形(Y)接线把发电机三相绕组(许多线圈的组合叫绕组)的尾端接在一起,首端用三根导线引出来给用户供电,这种接线方法叫做三相电源的星形(Y)接线。 从首端引出的三根线叫做相线(亦叫火线);尾端的连接点叫做中性点,从中性点引出来的线叫做中性线(中线)或零线。 同样,可以把三相负载的尾端连接在一起,把首端分别接到电源的三根相线上,这种接线法叫做三相负载的星形接线。 使用三根火线又使用中性线的接线方式叫做三相四线制,如图11所示。三根火线的电流在负载的中性点汇合后,经过中性线流回电源的中性点。 如果三相负载完全一样(如电动机的三相绕组),并且三相电流也是平衡的,当三相电流经过中线时,三相电流中的正、负电流互相抵消,故中线里的电流等于零。在此种情图10三相交流电的产生(a)三相交流发电机示意图(b)三相交流电的变化规律况下,可以不装中线,只用三根火线,这种接线方式叫做三相三线制,如图12所示。 在三相交流电路中,两根火线之间的电压叫做线电压;各相绕组的首端和尾端之间的电压叫做相电压;各相绕组图11三相四线制接线(a)负载是灯泡(b)负载是电动机图12三相三线制负载星形接线中的电流叫做相电流;火线中的电流叫线电流。 在电网中,我们所讲的10千伏、25千伏、110千伏的输电电压,都是指的线电压。农村常用的照明电压为220伏,常用的动力电压为380伏。 农村电网中常采用三相四线制接线方式供电,因为此种接线方式有以下优点: ①不管各相负载是多少,各相电压都是220伏,各相的电灯都可以正常发光。当然,我们在施工布线时,应尽量使各相负载平衡,以减少中线电流和线路损失。 ②三相线中,无论哪一相出故障时,都不会影响其他两相正常使用。 这里要特别注意:三相四线制供电线路中的中线不能断开,如果中线断开,用电总瓦数较大的相,电灯实际承受的电压要低于220伏,电压低,电灯亮度达不到标准(很暗);用电总瓦数较小的相,电灯实际承受的电压要高于220伏,有烧坏灯泡或其他家用电器(收音机、电视机等)的危险。所以,不能在中线上装熔丝(保险丝)和开关,中线不能太细,并且要连接良好。 2.三相交流电路的三角形(△)接线把三相负载的首端和尾端依次相接,然后把各相的首端分别接到电源的三根火线上,这种接法叫做负载的三角形接线。如有的电动机铭牌上规定额定电压是380伏,接线方法是△,就应该把电动机第一相绕组的尾端和第二相绕组的首端相接,依次按首尾相接完毕,然后把三个首端分别接到电源的三根火线上,如图13所示。 3.星形(Y)和三角形(△)接线中的几个数据关系在星形(Y)接线的电路里,线电压等于1.732倍相电压,即: U线=1.732U相电流和线电流是同一个电流,即: I线=I 在三角形接线中,加到每相负载两端的电压是线电压,即:图13三相三线制负载三角形接线 相电流和线电流是不相等的,当三相负载平衡时, I线=1.732I三相负载到底是接成星形还是三角形,要根据每相负载的额定电压和电源线电压决定。对于低压电气设备,如果各相负载的额定电压是220伏,电源的线电压是380伏,这时应该把负载接成星形。如果各相负载的额定电压是380伏,应该把负载接成三角形。(七)常用电工仪表 电工仪表,主要指低压配电盘上常用的电流表、电压表、电度表及电工常使用的钳形电流表、兆欧表(摇表)、万用电表等。 1.电流表该表用在配电盘上测量供电线路电流量的大小。仪表盘上所刻的最大度数叫做仪表的量程。常用的电流表型号为1T1A型电磁式交流电流表,有两类: (1)直通表。直接接入电路,规格有0.5安、1安、2安。3安、5安、15安、20安、30安、50安、75安、100安、150安、200安等。 (2)比数表。经电流互感器接入电路,它的量程可达300安、400安、600安、750安。 这里要特别注意:用电流表测量电流时,电流表必须和负载串联,如图14所示。如果把电流表接在负载的两端(和负载并联),电流表会烧坏。图14电流表的接线(a)正确接线(b)错误接线 2.电压表用在配电盘上,测量供电线路的电压,常用型号是电磁式型交流电压表,有两类: (1)直通表。直接接入电路,规格有15伏、30伏、50伏、75伏、150伏、250伏、300伏、450伏、500伏、600伏等。 (2)比数表。经电压互感器接入电路,用来监测高电压。在低压交流电路中,一般不用电压互感器。 这里要特别注意:用电压表测量电压时,电压表必须并联在被测电路的两端之间。不能把电压表和负载串联,若错误串联后虽然对电压表本身没有危害,但因电压表内阻很大,会影响电路电流,以致负载不能正常工作,更主要的是串联时,也测量不出需要测量的电压,如图15所示。图15电压表的接线(a)正确接线(b)错误接线 3.电度表电度表是用来测定家庭用电量和生产用电量的仪表。一般情况下,家庭使用单相电度表,生产上用三相电度表。 单相电度表的外形和接线(虚线左为进线,右为出线)如图16所示。在电度表下部接线盒的盖板上都画有接线图。安装电度表时,应按图接线,查明没有接错时,才能送电。如果把电流线圈错接在电源的两端间,就会把电度表烧坏。 三相电度表有两种:一种是三相三线制用的两元件电度表;另一种是三相四线制用的三元件电度表。三相电度表可以直接接入电路或经电流互感器接入电路。安装时,要按表上标明的接线图接线,不能接错,如图17、18所示。 单相电度表有DD型(220伏,2.5安、5安、10安等)和S型(220伏或110伏,3安、5安、10安、25安、50安、100安等)。三相三线制电度表有DS型(220伏或380伏,5安、10安等)和ST型(220伏或380伏,5安、10安、25安等)。三相四线制电度表有DT型和JNP型等。使用时,可对照实际情况,选择符合的型号。选用时,负载的电流应稍小于电度表的额定电流,否则容易烧坏电表的电流线圈。 电度表的读数有两种:图16电度表不带电流互感器的有直接读表中所显示的数字。如上月表中度数为138.8,本月读数为159.8,本月用电度数就是159.8138.8=21(度)。 如果电度表带有电流互感器,那么实际用电量应为两次抄表的差乘以互感器的变流比。如变流比为50/5,两次抄表的差数为16度,实际用电度数为:16×=160(度)。4.钳形电流表钳形电流表是一种携带式仪表。常用的型号是T-301型,此外还有型电流电压表。它由电磁式仪表和电流互感器两部分构成,如图19所示。 钳形电流表的量程(测量电流的范围)有10安、25安、 图17三相三线制接线50安、100安、250安五挡。图18三相四线制接线 使用钳形电流表时,按动使铁芯张开的手柄,把被测导线(绝缘线或裸线)穿到铁芯窗内,可从电流表读出被测电流值。 5.兆欧表(摇表)电气设备安装完毕后,在投入运行前,绝缘电阻应该合格,否则可能烧坏设备,甚至伤人。兆欧表就是用来测量绝缘电阻的电工仪表。常用的有ZC7、ZC11、ZC25等型号。兆欧表的额定电压有250伏、500伏、1000伏、2500伏等几种,测量范围有500兆欧、1000兆欧、2000兆欧等几种。 兆欧表由手摇高压直流发电机和磁电式仪表构成。表上有两个接线柱,一个是"线路"(L)接线柱,另一个是"接图19钳形电流表1.电线2.铁芯3.磁通小线圈5.电流表6.改变量程旋钮 7.使铁芯张开的手柄地"(E)接线柱,如图20所示。 测量线路或设备对地绝缘电阻时,把L接在线路或设备上,把E接地,如图21(a)所示。摇动直流发电机手柄,如果绝缘电阻一点也不漏电,指针便指在"∞"(无穷大)处,说明绝缘电阻合格,线路可通电工作,设备可通电运行。如果指针指在"0"处,说明绝缘击穿,绝缘电阻不合格,线路木能通电工作,设备不能通电运行,待处理好后才能通电。测量电动机的绝缘电阻时,应把L接到被测线圈的接线端上,把E接到电动机外壳上,如图21(b)所示。如果指针指"0"表示线圈绝缘损坏,导线和外壳已连通(这叫碰壳)。图20ZC型兆欧表外形图图21测量线路对地绝缘电阻和电动机的绝缘电阻 使用兆欧表时,应注意下列事项: ①应按设备的电压等级选择。对于低压设备,选用500伏兆欧表,若用额定电压高的兆欧表去测低压绝缘,可能把绝缘击穿。 ②测量绝缘电阻前,应停电,并进行接地放电(手持绝缘杆,杆上接一地线,把杆上的线头向设备碰一下,把被测设备和地连接起来,就能把设备中的电放出去),以保障人身和设备的安全。 ③兆欧表的连线应是绝缘良好的单根线,两根线的颜色不同,不能绞在一起,最好不使连线和被测设备或地面接触。 ④应把兆欧表放平稳后再使用,L接被测物,E接地(测两条线之间的绝缘时,E、L各接一线),每分钟摇动手柄120转左右。 ⑤在测量前,应先对兆欧表作一次开路试验(连线开路摇动手柄,指针应指"∞")和一次短路试验(连线直接相连,摇动手柄,指针应指"0"),如果不灵,说明仪表有故障。⑥在测量前应把设备擦干净,以免漏电,影响测量结果。 ⑦在测量时,手柄应摇到使指针稳定。如果指针指到"0"的位置,应立即停止摇表,以免烧表。 ⑧如遇天气潮湿或测电缆的绝缘电阻时,应接上"屏蔽接线端子"G(也叫保护环),以消除绝缘物表面泄漏电流的影响,如图22所示。图22测量电缆的绝缘电阻 ⑨兆欧表手柄没有停止转动以前和设备没有放电以前,切勿用手触及表的接线柱或设备带电部位,以防触电。 测量完毕时,应将被测设备放电。 6.万用表万用表是一种多用仪表,一般可测量交流电压、电阻,直流电压、电流。图23是万用表的盘面图,为了能正确使用,应注意下列事项:图23万用表的盘面图1.刻度盘2.指针调零钮3.电阻调零钮4.选择与量程开关5.测试笔插孔(+)6.测试笔插孔() ①万用表比较精细,使用时应小心谨慎,要放平稳。 ②使用前要先看一下指针是否指在零位,如果不指零应转动调零旋钮把指针调到零位。如要测量电阻,应把两个表笔接在一起,旋转Ω调零旋钮,使指针指"0"。 ③选择与量程开关的位置一定要和测量目的一致。如要测量电阻,应把开关尖头对准Ω。如果要测量交流电压,应对准V,就这样按被测项目选定位置。 ④红表笔插在红色(或标有"+"号)的插孔内,黑表笔插在黑色(或标有"-"号)的插孔内。测量直流时,红表笔接电路的正极,黑表笔接电路的负极。⑤选择量程时,应事先估计被测的数值有多少,选一个比它大的量程。若事先估计不出,可先用大的量程试试,然后再慢慢往小处调整。⑥测量直流时,应事先弄清被测电路的正、负极,以防接反。如果实在不知道正、负极时,可以把万用表的量程放在最大,在被测电路上很快试一下,看表针怎样偏转,就可以判断出正、负极。 ⑦要特别注意的是,要测量什么项目,就要先把选择与量程开关扭到所要测量项目的档上,切不可弄错档,否则会很快把表烧坏。 ⑧表内所装的电池是准备测量电阻时用的,测量电阻后,应赶快把选择与量程开关转到电压的位置,如果不这样办,常因两表笔碰在一起,造成短路,白白消耗电池的电能。二、配电变压器引言 变压器是把交流电压变高或变低的电气设备。发电厂(火电、水电)发出的电,一般输送的距离很远,因为高电压输送可减少线路损失,使用的导线较细,减少基建投资,架设线路也方便些,所以要把电压变高。而使用电力时,为了降低电气设备的造价和用电安全,又需采用较低的电压,所以要把电压降低,供用户使用,这就是变压器的作用,如图24所示。目前,我国电网中输电电压有10千伏、35千伏、60千伏、110千伏、220千伏和330千伏等。电动机(主要生产动力)和家用电器、照明用的电压为380伏和220伏;安全行灯用的电压为36伏、24伏和12伏。 变压器的种类和型号很多,根据我国农村的实际使用情况,本书只介绍10千伏变为400伏的三相配电变压器,如图25所示。(一)变压器的构造 1.铁芯铁芯是变压器的磁路部分,它的作用是增大线圈中的磁通,提高感应电势。铁芯是由许多涂有绝缘漆、图24配电变压器在电力系统中的作用示意图厚为0.35毫米至0.5毫米的硅钢片叠成的。三相变压器的铁芯都做成三柱式;直立部分叫做铁芯柱,在柱上套上变压器的高、低压线圈;水平部分叫做铁轭,用来构成闭合磁路。 2.线圈线圈是用包有绝缘材料的铜线或铝线(纱包线、纸包线或漆包线)绕成的,它们构成变压器的电路部分。配电变压器线圈一般采用多层圆筒式的。高压线圈的匝数比较多,导线比较细;低压线圈的匝数比较少,导线比较粗。通常把低压线圈套在里面,把高压线圈套在外面。线圈和铁芯之间,高、低压线圈之间,都用绝缘材料做成的套筒分开,使它们可靠地绝缘。为了便于散热,高、低压线圈之间留有一定空隙作为油道,使变压器油能够自由流通。 3.油箱油箱是用钢板焊成的,在油箱外面装有散热片或散热管(20千伏安及以下的变压器的油箱,一般不装散热片)。 油箱里装有足够的变压器油。变压器油有两个作用: ①绝缘作用。变压器油的绝缘能力比空气强,线圈浸图25变压器外形图1.油枕2.加油栓3.低压套管4.高压套管5.温度计6.无载调压开关7.油面计8.吊环在油里可以使各处绝缘加强,并避免和空气接触,预防线圈受潮。 ②散热作用。利用热油上升和冷油下降的对流作用,把铁芯和线圈产生的热量通过箱壁和散热管散发到外面去。变压器油是一种绝缘性能良好的矿物油,有10号、25号和45号三种规格。"10号"表示这种油在10℃时开始凝固,同样"25号"、"45号"表示在25℃和-45℃时凝固。所以,可根据当地的气候条件选用。变压器废油经过化学处理后,性能恢复,可以使用。 4.油枕油箱的顶上有油枕,它的体积是油箱的8%~10%。油枕与油箱之间有管子连通。 油腕有两个作用: ①减少油面和空气的接触,使变压器油少受潮和变质; ②当油箱中的油面下降时,油枕中的油可以补充到油箱中去,不使线圈露出油面。 油枕的侧面有油标,标出各种温度下的油面高度标准线,作为装油的标准。 油枕上装有呼吸孔,使油枕上部空间和大气相通。变压器油热胀冷缩时,油枕上部的空气可以通过呼吸孔出入,油面可以上升或下降,防止油箱变形甚至损坏。 5.套管变压器套管中有导杆。导杆下端用螺栓和线圈首端相连。导杆上端用螺栓和外电路连接。套管的作用是使线圈引出线和箱盖之间保持适当的绝缘。高压瓷套管比较高大,低压瓷套管比较矮小。 6,无载调压开关无载调压开关也叫电压分接开关。由于各种原因电源电压会有变化,为了使变压器获得额定电压,所以装上调压开关。正常情况下,开关放在"2"的位置;当电源电压经常高于额定电压时,把开关转到"1"的位置;当电源电压经常低于额定电压时,应把开关转到"3"的位置。 调压开关的调压范围是额定电压的± %。要特别提醒注意:调压一定要在变压器停电时进行。(二)变压器的工作原理 变压器是根据电磁原理制成的。原线圈接通交流电源后,原边的交流电源便在铁芯中产生交变磁通。磁通变化时,就会在原、副线圈的导线中产生感应电势。如果副线圈接通负载,电流就从副线圈流出。在线圈的导线中产生的感应电势和线圈的匝数成正比例。也就是说:用字母表示为: 式中:为原线圈的感应电势; 为副线圈的感应电势; 为原线圈的匝数; 为副线圈的匝数。 所以,只要原、副线圈的匝数改变,就可以在原、副线圈中产生不同的感应电势,变压器就是根据这个原理达到升压、降压目的的。 由于各种原因电源电压会有变化,为了使受电端的电气设备尽量获得额定电压,一般在变压器上装有无载调压开关,用来调节电压的波动。注意:调压开关一定要在变压器停电时才能进行调动。(三)变压器的选择 变压器出厂时,都有一块铭牌,标明了变压器的常用技术数据,便于用户正确使用。因此,农村电工一定要熟悉变压器铭牌上标明的数据。例如SJ50/10型式中,S表示三相;J表示油浸自冷式,J后有L表示铝线圈,无L则表示铜线圈;50表示容量为50千伏安;10表示高压侧额定电压是10千伏。此外,对额定电压、额定电流、连接组标号等都有标注,应牢牢记住。1.变压器容量的选择选择变压器时,应根据乡和村农、副业发展规划,确定适当的容量,选择大了得不到充分利用,效率低,加大线路损失。此外,容量大了,就会延长低压线路的距离,到了末端,由于线路过长又可使电压过低,影响使用。目前,农村配电变压器容量的选择多在30~100千伏安之间,50千伏安的比较多。 总之,在确定变压器容量之前,要细致调查研究本乡、村的负荷情况。例如,乡镇企业用电设备总共有多少千瓦;排灌、脱粒、农副业产品加工有多少千瓦;照明有多少千瓦,每天使用多少时间,同时使用的负荷有多少千瓦;最大一台直接起动的电动机容量是多少千瓦等。 综合考虑上述这些负荷的容量后,考虑电动机的效率(0.85~0.9),功率因数0.8以上,两者的乘积一般为0.770.75。如果同时用电的最大功率知道后,可用最大的现在功率(千瓦)除以0.70~0.75,就可确定变压器的容量。 最大一台电动机的直接启动的容量,不能超过变压器容量的30%。 例如某排灌站有三台水泵,电动机的容量都是7.5千瓦,均是直接启动。按公式计算配电变压器的容量是: 查产品目录,选用30千伏安的变压器合适。最大一台直接启动的电动机容量和变压器容量的比为7.5/30=0.25(小于30%),故直接启动是符合要求的。(四)变压器台 变压器台(简称变台)是用来放置配电变压器和其他附属设备的,有杆架式、地台式和落地式三种。 1.杆架式变台杆架式变台有单杆式、双杆式和三杆式三种。 (1)单杆式。单杆式变台如图26所示。它的特点是变压器、户外高压跌落式熔断器(令克)和高压避雷器都装在一根电杆上,其结构简单、组装方便、消耗材料少、占地面积小,适于安装10~30千伏安的变压器,也比较安全。安装时要注意: ①变压器台架对地距离一般不小于2.3米。 ②变压器的引下线、引上线和母线,一般采用多股绝缘线,下端对地距离不应小于3米。③户外高压跌落式熔断器对地距离不应小于4米,熔断器相间距离不应小于0.5米。图26单杆变台注:图中虚线所表示的高、低压线路横担、底盘、卡盘 是否采用,应根据需要由工程设计决定表110~50千伏安单杆变台安装设备材料表 (2)双杆变台。双杆变台是在离地2~2.5米高处用两根槽钢或角钢搭成安放变压器的架子。杆上还装有两层横担(铁或木均可),以便安装户外高压跌落式熔断器、高压避雷器和高、低压引线。这种变台比单杆变台坚固,但用料较多,造价比较高,一般用来安装40~180千伏安的配电变压器,如图27所示。 2.地台式变台地台式变台是用砖或石块砌成的。高压路线的终端杆可以兼作低压线路的始端杆。地台高1.7~2米,地台顶部的面积可根据变压器的型号尺寸决定,但每边应放大0.3米,长1.5~2.5米,宽1~1.5米。这种变压器台结构简单、基础牢固、造价低廉,农村广泛使用。地台式变台有带配电间和不带配电间的两种,带配电间的地台不能住人,采用哪一种好可根据当地实际情况选定。如图28所示。 3.落地式变台落地式变台就是把配电变压器放在地面的矮台上。设置矮台主要是防止变压器受水浸,矮台高度根据实际条件决定。为防止人、畜接近带电部分,必须在变台周围安装永久性的、牢固的围栏。围栏高度1.5米左右,围栏与变压器之间的距离1.5~2米。引下线杆应在围栏内。这种变台占地较多,但拆装变压器时方便,主要用于大容量的配电变压器(如排灌站),其他地方少用。(五)变压器的保护装置 1.变压器的熔丝保护变压器高压侧一般采用户外高压跌落式熔断器(图29)作为控制和保护设备,可以拉开跌图27双杆变台1.变压器2.户外高压跌落式熔断器3.高压避雷器4.低压熔断器5.钢筋混凝土圆电杆6.高压引下线7.铝芯橡皮绝缘线8.高压针式绝缘子9.低压针式绝缘子10.高压引下线支架11.高压引下线横担12.户外高压跌落式熔断器安装横担13.避雷器、母线横担14.低压引出线横担15.单面斜支架16.变压器台架17变压器台架支持抱箍18.变压器固定压板19.螺栓20.螺栓21.垫圈22.螺母23.接地引下线24.钢管图28地台式变台(a)不带配电间(b)带配电间落式熔断器切断电源。当变压器线圈或引线发生短路故障时,熔丝烧断,熔丝管跌落,切断电源,配电变压器得到保护。 户外高压跌落式熔断器的安装高度,应在保证安全的前提下,便于操作,一般距变台底部高度不小于1.8米,每相之间的水平距离不小于0.5米。 配电变压器低压侧也装有熔丝保护,它的作用是当低压侧发生短路或过载时,熔丝熔断,切除故障部分,使变压器不致烧坏。低压熔丝额定电流一般选择比变压器低压侧额定电流稍大一些就可以了,但最大不能超过低压侧额定电流的20%~30%。 表2列出10~180千伏安配电变压器配用的熔丝容量,供选用时参考。 常用的低压熔断器如图30所示,可根据实际需要选用。 常用的低压熔丝规格如表3所示,供选用时参考。 2.变压器的防雷保护在雷雨季节,变压器有可能受到雷电过电压的侵袭。雷电的过电压比电气设备本身的额定电压高许多倍,容易把绝缘击穿,甚至引起燃烧。所以必须采用避雷器和保护间隙去保护。当过电压袭来时,它们先行放电,把雷电流引到地下,避免电气设备受到损害。 一般100千伏安以上变压器的高压侧多采用三个10千伏阀型避雷器(图31所示)。50~100千伏安变压器,可以采用两个10千伏阀型避雷器和一个角型间隙(如图32,图29户外高压跌落式熔断器1.后抱箍2.前抱箍3.抱箍衬垫4.瓷绝缘子5.下接线部分6.上接线部分7.脱扣罩8.上弹性触片9.上动触头10.熔丝接线上端11.熔丝12消弧管13.熔管夹头14.保护管15.下弹性触片16.熔丝接线 下端17.下动触头18.支承座装在中间一相)。在雷电活动较少的地区,50千伏安以下变压器的高压侧可用三个角型间隙。低压避雷器是保护电动机和变压器低压侧用的,一般每相装一个。表210~180千伏安配电变压器配用熔丝的容量(安) 避雷器的接地线和变压器外壳的接地线应在地面上先连接好,再共同连到接地体。对中性点直接接地的配电变压器,还应和零线连接后,共同连到接地体。接地体应埋在冻层以下,所采用的材料有圆钢、角钢、扁钢、钢管等,形状有网状和放射状等,接地电阻不宜大于4欧姆。两台变压器并列运行时的总容量在100千伏安以下时,接地电阻不宜大于10欧姆。在运行中应定期试验接地电阻,若不合格时,要采取加盐、换土或补打接地体等措施。图30低压熔断器 (a)外线用熔断器(b)型瓷插式熔断器(c)RM型熔断器(d)型熔断器(e)型熔断器表3常用低压熔丝的规格图31阀型避雷器(a)型避雷器示意图(b)FS0.38型低压避雷器 1.接线螺丝2.火花间隙3.云母垫圈4.瓷套 5.阀片电阻6.接地螺丝图32角型间隙1.6~10圆钢2.主间隙3.辅助间隙(六)配电盘 配电变压器低压侧应安装配电盘(容量小的安配电箱)。配电盘上装设必要的电压表、电流表和电流互感器、电度表和闸刀开关等。 配电盘上常用的闸刀开关有铁壳开关(负荷开关,型)和型开启式负荷开关,如图33和图34所示。 常用的电压表是型0~450伏方型盘电压表。通常用一个电压转换开关配合一块电压表去测量变压器低压侧的三个线电压。 常用的电流表是型交流电流表。当被测电流超过50安时,就要先用电流互感器把被测电流变小后,再图33铁壳开关(a)铁壳开关结构(b)15~60安铁壳开关接线 (c)100~200安铁壳开关接线1.熔断器2.夹座3.闸刀4.速断弹簧 5.转轴6.手柄通入电流表。 常用的电度表,若是测量照明等电流不大的单相电路的用电量,可采用DD1、DD5、DD10、DD15等型号的单相电度表直接接入电路。若测三相四线制用电量,可用三块单相电度表直接接入各相电路,有时电流大时可加电流互感器。三块单相电度表的度数相加就是总的用电量。图34开启式负荷开关 配电盘安装的要求:①仪表和信号灯装在盘面上部,以便观察和避免碰坏;开关装在中部,以便操作;较重的电器装在下部,使配电盘稳定;其他设备所放位置力求接线最短。 ②设备间的距离(上下、左右)应符合安全要求,一般为30~80毫米。 ③主电路的导线应满足安全工作电流的要求;引入线和引出线都要多留一些以便检修;仪表线用截面积不小于1.5平方毫米的绝缘铜线或截面积不小于2.5平方毫米的绝缘铝线;配线应横平、竖直、整齐、清晰;母线应徐黄、绿、红、黑等颜色的分相标示。 ④配线穿过木制盘孔时,应套上瓷管;穿过铁制盘时,应套上橡皮护圈,以保证绝缘良好。 ⑤开关在断开时,闸刀开关的刀片或交流接触器的可动部分不应带电。刀闸和熔断器垂直安装时,上端接电源,下端接负载。电动机应采用TSW型开启式负荷开关。 ⑥电源指示灯应接到总开关的电源侧。 ⑦配电盘和配电箱都应有两层底,一层作安装设备和配线用,另一层起保护作用。配电箱应有门,箱门宽度超过0.5米时,做成对开门。木制盘前后面应加包铁皮,以防被电火烧坏。 ⑧铁制盘面、设备的金属外壳、金属构架等应做好保护接地(接地电阻不大于4欧姆)。中性点直接接地系统中的零线应在引入线处进行重复接地,达到可靠的保护接零。 ⑨配电盘安装的高度应以便于观察、操作、安全和方便检修为前提。仪表和信号灯离地距离为1.5~2米。盘面装在墙上时,盘底离地1.2米左右;盘装在立式铁架上时,盘顶离地2.1米左右。 室外配电箱不应让雨水流入。(七)变压器的运行 1.变压器运行前的检查变压器投入运行前要进行以下检查: ①检查外壳接地是否良好; ②检查油面是否正常,有无渗油、漏油; ③检查套管螺丝是否松动,呼吸孔是否通气; ④无载调压开关位置是否正确; ⑤高、低压熔丝是否合适,绝缘电阻和接地电阻是否合格。 2.变压器的拉闸与合闸为了防止电弧烧伤等安全事故的发生,拉、合闸时应注意以下几点: ①要避免带负荷拉闸; ②拉开关时,要先拉低压分路开关,后拉低压总开关,最后在变压器空载的情况下拉开高压开关; ③合闸的顺序与拉闸的顺序相反; ④为防止因风力作用造成的相间电弧短路,在拉开户外高压跌落式熔断器(俗称高压令克)时,应先拉开中相,再拉背风相,最后拉迎风相; ⑤合开关时,则应先合迎风相,再合背风相,最后合中相; ⑥拉、合高压开关时,必须使用合格的绝缘拉棒,穿绝缘鞋,站在干燥的木台上,并有人监护。 3.变压器在运行中的巡回检查巡回检查变压器时,应注意以下几点: (1)声音是否正常。正常运行时,变压器发出均匀的"嗡嗡"声;声音比平常沉重,说明变压器过负荷;声音尖锐时,说明电源电压过高;声音嘈杂时,说明变压器内部结构松动;声音爆裂时,说明线圈或铁芯绝缘有击穿现象。此外,户外高压跌落式熔断器触头接触不严。调压开关触头的位置没有对正或接触不良及其他外电路故障,也会引起变压器声音的变化。 (2)温度是否超过规定、是否长期过负荷。变压器上层油温不应超过85℃,最高不应超过95℃。若变压器温度超过此规定,可能是变压器过负荷、散热不良或内部故障引起,应注意观察,及时处理。 (3)油面高度有无变化。正常的油面高度应在油面计的处,应经常检查是否漏油,若漏油要及时处理;若油面高度低于正常值时,要及时添油;变压器油若使用时间长,老化变质或杂质多,要及时处理或换新油。 (4)捡查套管。要定期检查套管是否清洁,有无裂纹、破损和放电痕迹;引线和导杆的连接螺栓是否变色。 (5)高、低压熔丝是否完好。低压熔丝熔断的可能原因是: ①低压架空线或地埋线短路; ②变压器过负荷; ③用电设备绝缘损坏; ④熔丝的容量选择不当,质量不好或安装不当。 高压熔丝熔断的可能原因是: ①变压器绝缘击穿;②低压设备发生故障,但低压熔丝未断; ③高压熔丝选择不当、质量不好、安装不当。 (6)变压器的接地装置是否完好。变压器外壳的接地线、中性点接地线和防雷装置的接地线必须紧密连在一起,并且完好接地。 4.变压器的并联运行如果一台变压器的容量不能满足负荷的需要,可以把两台变压器并联使用,如图35所示。 变压器并联运行,主要是为适应季节性高峰用电的特点,在负荷小的季节,可停用一台。变压器并联运行必须满足下列条件: ①高压侧和低压侧的额定电压必须相同;图35变压器并联运行示意图②阻抗电压大体相同;③连接组必须相同。三、低压配电线路(一)低压架空线路的基本结构 我们说的低压配电线路,是指线电压是380伏(相电压是220伏)的线路。低压配电线路有架空线路和地埋线两种。根据农村的实际情况,本书重点介绍低压架空线路,对地埋线只作简要介绍。 低压架空线路由电杆、导线、横担、绝缘子、金具和拉线等构成,如图36所示。 1.电杆电杆按照用途的不同,可分为直线杆、耐张杆、终端杆、转角杆、分支杆。 (1)直线杆。这种杆用在线路的直线部分,主要承受导线重量和侧面风力,杆顶结构比较简单,如图37所示。这种电杆一般不装拉图36架空线路的基本构件1.导线2.绝缘子3,横担4.金具5.拉线6.电杆线,但在台风和多雨地区,每隔两三档在杆的两侧打一对拉线,防止向两侧倒杆。图37直线杆(图注编号见表4) (2)耐张杆。耐张杆也叫承力杆或锚杆。为了限制倒杆或断线的事故范围,需要把线路的直线部分划成若干个耐张段,在耐张段的两端安装耐张杆,如图38所示。 耐张杆除承受导线重量和侧面风力外,还要承受邻档导线拉力差所引起的顺线路方向的拉力。通常在耐张杆的前、后方各装一根拉线,用来平衡这种力。 (3)终端杆。终端杆是安装在线路起点和终点的耐张杆,需要在导线的对面装拉线,用来平衡导线的拉力。 (4)转角杆。转角杆用在线路改变方向的地方。线路转角的角度小于15°时,仍用一根横担;转角在15°~30°时,可用两根横担;转角在30°~45°时,除用两根横担外,两侧图38耐张杆(图注编号见表4)导线应该用跳线连线;转角在时,应该用两对横担并用跳线连接两侧的导线。 转角在30°以内时,应在导线合成拉力的相反方向装一根拉线,用来平衡拉力。转角大于30°时,采用两根拉线来平衡拉力。 (5)分支杆。分支杆分丁字分支杆和十字分支杆两种。分支杆需安装拉线。 电杆若按材料分,一般有钢筋混凝土杆和木杆两种。钢筋混凝土杆有方形和圆形两种。方形杆的梢部一般尺寸为120毫米×140毫米或150毫米×150毫米。圆形杆的梢径一般是150毫米。杆长有7米、8米、9米、10米等规格。 木杆的梢径不宜小于100~120毫米,材质要好,不太弯曲,没有大的木疖或腐朽现象,并要刮去树皮。木杆裂纹表4各种低压杆型杆顶安装设备材料汇总表注:1.导线绑线等材料未列入表内; 2.转角杆杆型采用木横担(长柱)针式绝缘子。图39常见的几种横担(a)四线角铁横担(b)四线方木横担(c)低压瓷横担较大时用铁丝绑扎,木杆地下部和离地面300毫米处应作防腐处理(烧涂沥青)。两种杆都可根据实际情况选用。2.导线导线有裸导线和绝缘导线两种。架空线路一般采用裸导线,因它的散热条件比绝缘导线好,可输送较大的电流。 导线的材料有铜和铝两种。架空线路一般采用铝绞线。负荷较大和机械强度要求较高的线路,采用钢芯铝绞线。导线型号的表示法为:"L"表示铝,"G"表示钢,"J"表示绞;LJ表示铝绞线,LGJ表示钢芯铝绞线。常用铝绞线和钢芯铝绞线的规格如表5所示。表5常用铝绞线和钢芯铝绞线的规格 3.横担常用的横担有角铁横担和木横担两种,但低压瓷横担的使用越来越多。常见的几种横担如图39所示,农村可根据实际情况选用。 4.绝缘子常见的几种低压绝缘子如图40所示。图40常见的几种低压绝缘子(a)针式绝缘子(b)蝴蝶式绝缘子(c)拉线绝缘子(d)街码 针式绝缘子一般用在直线杆上;蝴蝶式绝缘子用在耐张杆、转角杆和终端杆上;拉线绝缘子用在拉线上;街码是线路沿墙敷设时所用的绝缘子。绝缘子表面应无损伤,铁脚和瓷件的连接应牢固,铁脚和铁支架应防腐(镀锌或涂漆)。 5.金具常用金具有圆形抱箍、带凸抱箍、支撑扁铁、穿心螺栓、横担垫铁、横担抱箍、花篮螺丝等。各种金具均是横担、绝缘子拉线等与电杆连接的紧固件。 圆形抱箍可把拉线固定在电杆上;横担垫铁和横担抱箍可以把横担装在电杆上;支撑扁铁的下端需要固定在带凸的抱箍上,从下支撑横担,可防止横担歪斜;花篮螺丝可以调节拉线的紧度;木横担安装在木电杆上时,需要用穿心螺栓拧紧。各种金具都应镀锌或涂漆,防止生锈。常见的低压金具如图41所示。图41常见的低压金具(a)圆形抱箍(b)带凸抱箍(c)支撑扁铁(d)穿心螺栓 (e)横担垫铁(f)横担抱箍(g)花篮螺丝 6.拉线为了加固电杆,使受力平衡,不倒杆,架空线的耐张杆、转角杆、终端杆都要用拉线。拉线有普通拉线、人字形侧面拉线、水平拉线、自身拉线,详见图42。 7.电杆的接腿电杆长度不够时,可采用接腿来解决。常用的接腿有水泥接腿和木接腿两种。接腿的一般方法如图43所示。(二)低压架空线路的简单设计1.架空线路的规划做低压架空线路规划时,应在各级政府和有关部门的领导下,根据乡、村工农业生产的发展规划,如农业生产规模、作物种类和分布、排灌网和路、林机电的布置、农副业产品的加工用电、乡镇企业部局和农村居民点的分布等,分析各类型用电指标和特点,提出供电发展方案,并充分考虑现有电力架空线的调整和改造。具体步骤和内容如下:(1)用电容量的调查。要调查研究负荷的中心和装机容量(包括电灯)。一般情况下同时用电的容量只有装机容量的70%~80%(同时率)。所以,实际用电的瓦数=装机总千瓦数×同时率。在用电容量的调查和规划中,也要考虑今后若干年的发展需要。 (2)变压器位置的选择。变压器应安装在负荷的中心(图44)并考虑管理和更换的方便。变压器容量应根据用电容量进行选择。 (3)线路路径的选择。路径的选择不仅影响到线路的建设费用,而且也会影响线路的运行和维修。选择线路路图42拉线 (a)拉线的种类(b)普通拉线的构造甲.普通拉线乙.人字形侧面拉线丙.水平拉线丁.自身拉线1.电杆2.横木3.拉线4.房屋5.拉桩6.坠线7.拉线绝缘子8.拉线抱箍9.上把10.腰把11.花篮螺丝12.底把(或拉线棍)13.加包混凝土 14.拉线盘(或地埋木)图43电杆的接腿 (a)木接腿(b)水泥接腿1.主杆2.紧固螺栓3.8号铁丝(木接腿缠5圈用卡钉钉紧,水泥接腿缠紧)4.瓦形垫5.木接腿6.水泥接腿径时,应注意以下几点: ①从供电点到用电点要尽量走近路,走直路,避免曲折迂回,减少交叉跨越。 ②尽量靠近公路,但不要造成机耕、交通和行人的困难。 ③地势越平坦越好,要尽量避开积水和水淹地区,避开山洪或雨水冲刷地带,避开有爆炸物、易燃物的场所,避开果树林、防护林等地方。 ④要尽量少占农田。图44配电变压器位置图 2.线路设计的内容线路设计主要包括:确定路径、确定杆位、确定杆型、选择导线、确定电杆的长度、绘制设计图纸、编制器材表、做出预算等。 (1)确定路径。这里主要是根据规划所选择的路径进行察看和丈量,认真考虑安全和经济两方面的因素,最后确定路径。 (2)测定杆位。在确定的路径上,根据实际情况,首先确定首端杆、终端杆和转角杆的位置并打好标桩作为挖坑和立杆的标记,这样线路就被划分为几个直线段。然后测出直线段的长度,均匀分配档距,一一确定直线杆的位置。 (3)导线截面的选择。选择导线截面时,一般应考虑以下三点:①导线应有足够的机械强度。为了防止断线事故,一般规定架空线用铝绞线,截面不宜小于16平方毫米。不能使用单股线,也不能用几根单股线去代替绞线,更不能把绞线破股使用。 ②导线的温度不应过高。电流通过导线时,导线温度会升高,但不能高于70℃。 ③导线的电压损失不宜太大。电流通过导线时,因电阻、感抗,会产生电压损失。其规律是线路越长,负荷电流越大,导线越细,电压损失越大。因此,选择导线截面时,对于220伏、380伏的电源,电压损失不能超过4%。 (4)电杆长度的确定。电杆长度的确定要考虑档距和弧垂。 两根相邻电杆之间的距离叫做电杆的档距。两根相邻电杆之间的导线叫做一档导线。电线的悬挂点到导线的最低点之间的垂直距离,叫做导线的弧垂(或叫驰度),图45所示。低压电杆的档距一般是40~60米。电杆长度的计算式为:图45档距和弧垂 电杆长度二其他设施的距离+导线的最大弧垂+横担到杆顶距离+电杆埋深 导线对地或其他设施的距离,可查有关资料,一般为4~6米;最大弧垂0.12~0.78米,贵州农村以0.24 ̄0.69米为宜;横担到杆顶的距离一般为1~1.5米;电杆埋深为地上部分总长的。如图46所示。图46电杆长度 (5)绘制简单的平面设计图。绘图的目的是为了方便施工,同时为线路的运行管理提供资料。在图上要画出线路沿线的简单地形、河流、道路、村寨、较大的用电户(乡镇企业、加工厂、提灌站等),标出杆位、杆型、档距等。 上述工作完成后,应编制建设线路所需要的材料表,按规定做出预算。 3.临时用电装置在农村由于农业生产的季节性强,因排涝、抗旱、突击收割脱粒、病虫害防治等临时性用电较多,常常架设临时用电装置,这是农村电工常遇到的事,在经供电部门同意后,必须按规定架设。对临时用电装置的要求主要有以下几点: ①临时架空线路的导线质量不得降低,不准用空中挂钩的方法从线路取电。 ②临时架空线路的档距,一般不应大于25米;线路总长度不应超过500米;导线最低点对地距离应保持3米;跨过道路的临时架空线离地面不得小于5.5米;不准使用"地爬线"。 ③临时架空线路的电杆应有足够的机械强度,并应竖立牢固,不应用细竹竿、木条等代替,不应将导线挂在树上。 ④在临时线路的电源处和用电处,都应装有开关和熔断器;开关的位置离地面不应小于1.5米;开关和熔断器均应装在防雨箱中。 ⑤电动机和其他电气设备的金属外壳都应有良好的接地装置,防止万一漏电时发生触电事故。(三)低压架空线路的施工 1.农村电工应熟悉的几种工艺 (1)登杆。掌握熟练的登杆本领,是电工杆上工作的前提。常用的登杆工具有:带齿的铁脚扣(一般登木杆用)、带胶皮的铁脚扣(登水泥杆用)和踏板(水泥杆和木杆都可用)。登杆工具和用踏板、脚扣登杆如图47、48、49所示。图47常用的登杆工具(a)铁脚扣(b)带胶皮的铁脚扣(c)踏板 (d)登杆携带的工具(e)安全带图48用踏板登杆(a)登杆情况(b)杆上操作情况图49用脚扣登杆(a)登杆情况(b)在杆上操作情况 (2)做导线接头。架空线路的导线连接,采用钳压法(导线穿入铝压接管,用压钳在管上压些坑,把导线挤在管中)比较好。如果没有压钳,可用插接或绑接。导线插接法如图50所示。图50导线插接线 (3)在绝缘于上绑导线。架线时,应该把导线牢固地绑在绝缘子上,注意不能磨伤导线。具体方法如图51、52、53所示。图51针式绝缘子的顶绑法(a)绑线先在导线上绕三圈(b)绕绝缘子一圈半(c)线上面绑十字(d)导线上面再绑十字(e)再在导线上绕三圈(f)第三次在导线上绑三圈(g)第四次在导线上绑三圈(h)拧小辫图52针式绝缘子的侧绑法图53蝴蝶式绝缘子的绑扎法 (4)做拉线鼻子。拉线和抱箍或拉线各段之间常常需要用拉线鼻子连接。做拉线鼻子以前,应先把镀锌铁线拉直,按需要的股数和长度剪断,然后排齐、合股(各股受力均匀,不要有死角),并且用细线绑孔,防止松股。其步骤见图54。图55为木杆上把的做法。图54做拉线鼻子图55木杆上把的做法1.卡钉2.木电杆 (5)结绳扣。在架设和检修线路时,常用绳索来起重或传递物件。为了保障安全,必须使用正确的绳扣。常用的绳扣有: ①接绳子用的绳扣,如图56所示。图56直扣和活扣(a)直扣(b)活扣②绳索和导线的连接(紧线时用)如图57所示。③绑在物体上的绳扣,如图58、59、60所示。图57紧线和拴腰绳用的绳扣图58纲丝绳扣图60结拴马扣的步骤④传递物体用的绳扣,如图61、62、63所示。⑤抬电杆用的绳扣,如图64所示。图61猪蹄扣图62背扣图63倒背扣图64结抬电杆绳扣的步骤 2.线路施工步骤施工前,应做好施工队伍的组织工作、安全教育工作、施工器材和施工工具的准备。 (1)施工准备。 ①复测线路设计时所打的木桩是否移动或被拔掉,如有,应根据图纸找正和补上。 ②把电杆和其他材料运到各自的桩位处。 ③配备一定数量的施工工具。 ④根据工作具体分工,明确规定每个人应做的工作和质量要求。 ⑤进一步讨论和制定施工中的安全措施和技术措施。 (2)挖杆坑。按设计时的深度和杆根直径挖坑。若用人工立杆要加挖马槽,如图65所示。若用车吊立杆可不必挖马槽。图65杆坑的形状 (3)组装电杆。杆短、轻,工人立杆不困难的,可先在地面将横担、绝缘子、金具等尽量在立杆前完成。杆长、重,用车吊立杆的,可先立杆,然后再上杆组装。 (4)立杆。对较轻、较短的木杆,用人力抬扶的办法就可以立起。对较重、较高的电杆可采用架腿立杆法,如图66所示。有条件的地方可用汽车吊立杆。立杆校直后,立即回填土,边回填边夯实。图66架腿立杆法(a)抬起(b)支架腿(c)倒架腿(d(立起后1.架腿2.临时拉线(5)做拉线,如图67所示。图67拉线施工(a)埋设底把(b)紧线器(c)紧拉线(d)绑扎拉线(6)架线。包括放线、挂线和紧线。(7)施工后的检查和试送电。(四)低压架空线路的运行和检修1.线路的运行管理(1)做好安全工作。主动掌握季节和环境特点,做好相应的预防事故工作。 ①清污:及时清扫绝缘子、紧固各种结构的螺栓,防止泄漏电流引起绝缘子表面闪烁和木杆燃烧事故。 ②防雷:在雷雨季节前做好防雷设备的检查和安装,更换损坏设备,如绝缘子、横担、金具等。 ③防暑:检查各相弧垂、交叉跨越距离等。④防寒:注意弧垂、导线覆冰,防止断线等。⑤防风:加固拉线、电杆基础,调整各相弧垂,使各项弧垂一致,去除沿线有妨碍的树木,清除周围的杂物等。 ⑥防汛:加固拉线,加固电杆基础,在易受冲刷处打围桩。 (2)制订送电计划。充分认识农电客观规律,订出相应的措施。根据气候特点和农业生产的季节性特点,大体分为以下几个阶段: ①迎峰备灌(约在4月份); ②高峰用电(约在5~6月份); ③繁忙季节(约在6~9月份); ④大面积脱粒后转入冬修。 (3)巡视和检查线路。 ①注意沿线周围环境情况,附近树木、草堆、天线、广播(电视)线及开挖沟渠、爆破土石方等是否会影响线路的安全运行。 ②注意电杆有无歪斜。对木电杆应注意杆身有无鸟洞、裂纹(或裂纹是否扩大),接腿螺丝和螺母有无丢失或松动,横担有无倾斜、腐朽或燃烧的痕迹等。 ③注意导线接头是否完好,导线在绝缘子上的绑扎是否牢固、完好,导线有无断股、烧伤、断落或挂有风筝、草绳、瓜藤等。 ④观察绝缘子表面有无破损、裂纹和闪烁的痕迹。 ⑤检查拉线的锈蚀情况,有无断落、过松现象。 ⑥检查接户线有无断落或碰屋檐以及和晒衣铁线绕连等不安全现象。 ⑦线路的巡视包括定期巡视、特殊巡视和故障巡视等。 定期巡视可按具体情况适当安排,一般每季不少于1次。雷雨季节增加巡视次数。 遇有特殊气候变化(如台风、雷雨)和农忙季节的灌溉、治虫、脱粒等用电高峰期,应进行特殊巡视,确保正常供电。 线路发生故障时,应及时进行故障巡视,查明故障情况。对足以威胁人身、设备安全的线路,应立即停电,并向有关部门报告,及时组织抢修。 在巡视检查过程中,往往不知道线路是否停电,所以在任何情况下,都不应攀登电杆接近导线。为了保证巡视工作的安全进行,在巡视检查时,应站在导线的上风侧,不宜在导线底下,防止万一断线时发生触电危险。 (4)建立和健全技术资料。除应做好上述各项工作外,还应建立和健全运行管理所需要的各种技术资料,以便掌握情况,做好分析,保证安全。技术资料一般有线路和设备分布示意图、线路交叉跨越图、缺陷记录、杆根检查记录、用户用电情况表、触电事故统计表等。2.线路检修 (1)恢复性检修。检修的目的在于恢复线路的完好、提高运行水平、延长使用年限、清除沿线不利于安全运行的因素、改善运行环境、保障安全和经济供电。根据各地的运行情况,应在每年春秋两季对线路进行全面检修。检修内容包括以下几部分: ①杆身部分:木杆根部涂刷防腐油,更换或加固腐朽的木杆及横担;修补露筋、裂纹的水泥杆;扶直倾斜的电杆,对电杆基础进行填土夯实,特别要加强位于水田或土质松软地带的电杆基础;紧固电杆各部分连接螺丝的螺母。②导线部分。修补或更换损伤的导线;调整导线的弧垂;处理接触不良的接头和松弛或脱落的绑线;调整交叉跨越距离;根据负荷增长情况,更换某些地段或支线的导线。 ③绝缘子部分:清扫全部绝缘子;更换劣质或损坏的绝缘子或瓷横担;更换锈蚀或损坏严重的金具或其他个别零件。 (2)日常维修。维修的目的是做好线路保养工作。其内容包括:锯断妨碍线路安全运行的树木;对基础下沉的电杆填士夯实;清除杆上的鸟巢;收紧松弛的拉线,加封花篮螺丝;修理接户线和进户线;装拆和修理场院或田头临时用电设备;修理动力线路和照明线路等。整个检修过程中,均应严格按安全操作规程进行,确保人身安全和设备安全。(五)低村地埋线简介 1.地埋线地埋线就是把塑料电线直接埋入地中,给用户送电。 2.地理线的优点由于地埋线埋入地中,所以不用电杆、绝缘子和横担等,可以节约大量水泥、钢材和木材。 使用地埋线可以不占用农田,便于机耕,利于备战,安全可靠,不受雷电、大风、雨、雪等自然灾害的影响。 地埋线不存在倒杆问题,消除了电力线与广播线、电话线、电视线等搭接的危险,人身触电事故也不易发生。 地埋线施工简单,便于施工,管理也十分方便。 3.地埋线的规格型号最初的地埋线是用普通塑料线,有的在普通塑料线外面再套上一层普通塑料管。现在已经生产出专供地埋线用的不带套的DBLV型和带护套的DBLVV型铝芯塑料线等,需用时可根据实际选购。地埋线的额定电压都是500伏。地埋线的截面有4、6、10、16、25平方毫米五种规格,每千米绝缘电阻20℃时为10兆欧。 4.在设施施工中应注意的问题因为地埋线埋入地中,不宜经常移动,所以在设计地埋线时应该密切结合农电发展(包括渠道和街道、小城镇建设)的需要。因为塑料的导热性能虽然比较差,但是大地的导热性能比空气好,所以地埋线导线截面的选择基本上和架空线路导线截面选择一样。 地埋线的接头是一个应注意的问题。导线连接可以采用压接、焊接或插接、绑接等方法,导线表面应干净,导线连接应紧密。接头宜用5~7层胶带包扎,用套管密封,保证足够的绝缘和防水能力。 地埋线施工时,应从供电点到用电点挖一条深到冻层以下的或深约0.8~1米的地沟,沟宽应便于开挖和布线,沟底应平直结实。敷设导线时不宜拉得很紧,防止导线受伤。线间水平距离一般为5~10厘米。 布线时应在导线接头处留出一段,以便重新接头。线路跨越小河、小溪时,不应有接头。回填土时,底层的土仍应填在底层,以减轻塑料氧化程度。填土应从一端填起,逐渐前进,不要同时从几处填起,防止导线受到拉力。在导线拐弯和接头处,地面上应设有准确的标志,以便查找线路的走向和检修接头。不应在地下有"丁"字分支接头。有的地区在线路分支处的地面上设置接线箱,接线箱应牢固不透水。也有的地区把线路分支箱装在配电房内,同样也应该考虑防水问题。 在线路出土部分应加强绝缘和防护能力,可在导线外面套上硬塑料管、竹管或用槽板等保护,管口等处应该封闭,不使杂物进去。 在线路敷设过程中应绘制符合实际的详细敷设线路图,以便日后管理线路。 在线路投入运行前应核对相序,并作出明显的标记。 线路敷设后,在线路两侧1米范围内不得深挖土,并应向群众宣传,不使线路受到外力损伤。 地埋线不能长期过负荷运行,并应定期检查试验。 地埋线的泄漏电流比架空线路大,在选装低压触电保安器时应该注意到这一点。 地埋线有很多优点,可是在运行维护方面也有自己的特点,例如:虽然没有鸟害,但是可能有鼠害和蚁害。有些地方为了防止鼠害,在地埋线周围埋上砂子,或采用黑色塑料线。检查故障需要使用地埋线故障探测仪等。 地埋线故障探测仪的类型不少,一般都是先用半导体振荡器把信号送入地埋线,再用半导体地埋线故障探测仪查找故障。探测仪可以查找开路、短路和接地故障,可根据需要选用。四、屋内、外布线(一)接户线和进户线 从架空线路的电杆到用户屋外第一个支持点之间的一段引线叫做接户线。从用户屋外第一个支持点到屋内第一个支持点(例如瓷珠)之间的一段引线叫做进户线。 接户线的档距不宜超过25米;超过25米时,应在档距中间加装辅助电杆。接户线的对地距离不应小于2.5米。如果进户点太低,应在进户点附近加装进户杆。 动力用接户线和进户线一般是四根橡皮绝缘导线。照明用接户线和进户线一般是两根橡皮绝缘导线。同一用电单位只应有一个进户点。从一个用户屋外的支持点到另一个用户屋外的支持点之间的一段引线,叫做套接线。套接线不宜过长,防止电压损失过大。如图68所示。 1.接户线接户线应从低压电杆上引接,不应在档距中间悬空连接。接户线在低压电杆(接户杆)的一端应采用木横担或角铁横担,另一端采用横担或曲脚绝缘子。接户线的杆顶组装如图69所示。 接户线横担在用户墙上的安装情况如图70所示。图68接户线和进户线图69接户杆的杆顶组装(a)直接连接(b)交叉横担连接(c)平行横担连接 接户线从电杆引下的一端和用户端,应根据导线拉力的大小,选用蝴蝶式绝缘子或针式绝缘子。接户线横担的长度应能满足线间距离的要求。线间距离不应小于15厘米。图70接户线在用户墙上的组装和进户线的进户方法(a)组装(b)进户方法 接户线长度若超过25米,应加辅助电杆,辅助电杆应有足够的机械强度,梢径宜小于8厘米。 接户线长度超过25米时,线间距离不应小于20厘米。 沿墙敷设低压架空线和接户线时,可选用绝缘子或街码。绝缘子或街码之间的距离不宜大于6米。导线水平排列时,零线应靠墙壁敷设;导线垂直排列时,零线应敷设在最下方。线间距离不应小于10厘米;档距超过6米时,线间距离不宜小于15厘米,在引线时,零线和相线交叉处应用绝缘套管隔离。如图71所示。 低压接户线和广播线、电视线及电话线的交叉距离不图71线路沿墙敷设应小于下列数值: 接户线在上面时,木应小于0.6米;接户线在下面时,不应小于0.3米。 接户线不得跨越铁路或公路,并应尽量避免跨越房屋。接户线与周围物体的最小距离为:到大车道中心的垂直距离5.5米;到小道中心的垂直距离3.5米;到屋顶的垂直距离2.5米;在窗户以上0.3米;在窗户或阳台以下0.8米;到窗户或阳台的水平距离0.75米;到墙壁或构架的距离5厘米;和树木的距离0,6米。 在雷电活动较多地区,应把接户线绝缘子的铁脚接地。 2.进户线进户线的进户点应尽量接近供电线路;进户点处的房屋应该牢固、不漏水,其位置应设在明显易见、便于施工和维修的地方。 进户线的长度不宜超过1米,超过时,应用绝缘子在中间固定。进户线穿墙时,应套上保护套管(瓷管、硬塑管或竹管等),并预防相间短路和对地短路。绝缘套管露出墙壁部分不应小于1厘米,绝缘套管在户外的一端应稍低,并在端部做上防水弯,使弯头向下,防止污水流入管内。进户线在屋内的相线应接到总保险盒,熔丝对地距离不应小于1.8米。总保险盒也可以装在户外,熔丝对地距离不应小于2.5米。进户线导线截面选择:采用橡皮或塑料皮的绝缘线,铜芯线不小于1平方毫米,铝芯线不小于2.5平方毫米。(二)屋内外布线的简单设计 1.线路的组成低压布线主要是屋内布线,有时需要在场院等处作屋外布线。屋内、外布线包括照明线路和动力线路两种。为了用电安全,在布线时还应考虑接地和接零。 照明线路的组成如图72所示。 动力线路的组成如图73所示。 为了电气设备正常运行所做的接地,叫做工作接地。变压器中性点接地就是工作接地。为防止触电事故,把电气设备的外壳接地,叫做保护接地。在中性点直接接地的系统中,为了防止触电事故,必须把电气设备外壳接到零线上,这种接法叫做保护接零。为了防止零线断裂以后在断裂点以外造成触电事故,必须把中性点直接接地系统的零线在多处接地,这种接地叫做重复接地。如图74所示。 2.导线的敷设方式和导线种类屋内布线的敷设方式有明敷和暗敷两种。明敷就是导线沿墙壁和屋梁敷设。暗图72照明线路的组成 (a)单线圈(b)电路组成示意图1.电源2.引入线3.配电箱4.总开关5.支路熔断器 6.支路线7.电灯开关8.电灯9.插座敷就是把导线敷设在墙内和地下等看不见的地方。 屋内布线,在农村一般采用明敷。常用的敷设方式有瓷珠布线、瓷夹布线、铝片卡布线、钢钉塑料电线卡布线、木槽板和塑料槽板布线等。 绝缘导线的类型很多,常用的几种如图75所示。 在农民家庭,学校教室、办公室等比较干燥的房屋,可图73动力线路的组成 (a)单线图(b)电路组成示意图.电源2.引入线3.配电盘4.总开关5.分支熔断器.分支线7.电动机电源控制盘8.电动机开关.电动机熔断器10.磁力启动器11.电动机支线 12.电动机13.控制线路14.控制按钮图74接地和接零(a)接地(b)接零采用塑料线等敷设在瓷夹板或瓷珠上(最好用瓷珠,以防漏电)。 在粉房、豆腐房和水泵房等比较潮湿的地方,要用橡皮绝缘线敷设在瓷珠上,防止漏电。电动机的屋内布线宜采用橡皮绝缘线。靠近地面部分宜用塑料管暗敷或使用地埋线。 突击性排灌、夜晚脱粒或打场等用的动力线路和临时照明线路,宜用橡皮绝缘线或橡套电缆。 3.导线截面的选择屋内布线导线截面选择分220伏照明线路和伏动力线路导线的选择。 (1)220伏照明线路(包括生活用电器具)。照明线路应使用额定电压不低于250伏的绝缘线。导线截面应按机械强度和安全载流量进行选择。如表6所示。图75常用绝缘导线表6屋内、外布线线芯最小允许截面 (2)伏动力线路。动力线路应使用额定电压不低于500伏的绝缘线。导线截面应按机械强度和安全载流量进行选择。同时考虑电压损失不超过电动机额定电压的5%。 4.照明线路熔丝的选择照明线路熔丝的额定电流应稍大于实际负荷电流(不宜超过负荷电流的两倍),但不应大于电度表的额定电流,导线的安全载流量不应小于熔丝的额定电流。(三)屋内外布线的施工 1.导线连接敷设线路的时候,往往需要在分接支路的地方或导线不够长的地方连接导线。线路故障多数发生在接头的地方,所以导线接头应紧密可靠,接头处的绝缘强度不应低于导线本身的绝缘强度。(1)线头切剥。做接头的时候需要把绝缘层剥掉,剥去的长度一般是5~10厘米。切剥时不应损伤线芯。常用的切剥方法有级段切剥(多层绝缘)和斜切剥(单层绝缘)两种,如图76所示。图76导线绝缘层的切剥法(a)级段切剥(b)斜切剥 1.绝缘层2.线芯(2)单股导线的连接。单股导线的连接有平接头(缠绕或绑接)、丁字接头、十字接头、终端接头等几种,见图77。 (3)多股导线的连接。多股导线的连接有平接头、丁字接头两种,见图78。 (4)软线和单股导线的连接。软线和单股导线连接时,应使软线先在单股导线上缠绕7~8圈,再把单股线向后弯曲夹紧,防止脱落,见图79。 (5)在接头缠包绝缘带。导线接好后,应用绝缘带包扎,不使导线裸露,并且要达到应有的绝缘强度。常用的绝缘带有橡胶带、黄蜡布带,带粘性的黑胶布带、塑料带等。缠绕时应用力拉紧,粘接可靠,不使潮气侵入。 2.布线方法 (1)瓷珠布线。布线常用的瓷珠有G30(直径30毫图77单股导线的连接(a)平接头(缠绕)(b)平接头(绑接)(c)丁字接头 (d)十字接头(e)终端接头图78多股导线的连接(a)平接头(b)丁字接头图79软线和单股线连接米)、(直径均为38毫米)、294(直径50毫米)等规格。常用的导线截面一般在10平方毫米以内。在具体施工中应根据导线的粗细来选择瓷珠的大小,使其配合适当。 瓷珠布线应符合以下要求: ①导线应横平竖直,并且不与房屋接触。水平敷设时,导线对地距离不应小于2.5米(屋外不应小于2.7米)。垂直敷设时,导线对地距离不应小于1.8米(屋外不应小于2.7米)。在小于上述距离的地方,应把导线装在木槽板里或穿在塑料管里。 ②绑线宜用绝缘线。如果用裸线绑扎,应先在导线上用胶布带缠两层后再绑。 ③不得在隐蔽的吊棚内敷设,不得把瓷珠拧在不坚固的底子上。如图80、81所示。图80瓷珠布线示意图1.受力瓷珠2.加档瓷珠3.终端瓷珠4.导线5.瓷套管6.穿墙瓷套管7.硬塑料管8.插座 9.拉线开关10.导线接头11.绑线 (2)瓷夹布线。图82是瓷夹布线的组成情况。常用的瓷夹有两线式()和三线式()两种。瓷夹布线的敷设要求和施工方法与瓷珠布线相同。瓷夹间距一般控制在0.6~0.8米。 (3)木槽板布线。当导线敷设在容易触及的地方时,宜用槽板布线。木槽板布线还适用于户外或潮湿的场所。木槽板有两线式和三线式两种。木槽板宜干燥,板外涂带色油漆,槽内应涂绝缘油,槽底应涂防腐油。安装时必须和墙壁贴紧。塑料槽板的布线方式与木槽板相同。图81瓷珠布线在不同平面转角及穿墙 (a)转角(b)绕梁1.瓷珠2.导线3.穿墙套管4.绑线5.墙壁6.顶棚图82瓷夹布线示意囹1.瓷夹2.导线3.瓷套管4.穿墙瓷套管 5.木槽板保护6.插座7.拉线开关(4)铝片卡(钢精扎头)布线。铝片卡布线的组成如图83所示。配电盘和配电箱常用这种布线方式,通讯线路和电力线路也有用这种方式布线的。图83铝片卡布线1.铝片卡2.导线3.铁钉 (5)钢管或塑料管布线。动力线路有时要用钢管或塑料管布线,这种布线有明敷和暗敷两种。明敷的方法和木槽板布线相似,暗敷就是把管子埋入墙内,然后抹平。 3.照明配电盘盘面一般用干燥优质木材制成,盘面涂油漆,盘底涂沥青防腐,盘下边离地距离1.4~1.8米。在固定配电盘时,不应挤压导线。详见图84。(四)常用照明设备 1.白炽灯白炽灯由灯头、灯丝和玻璃壳三部分构成。玻璃壳有透明的和磨砂的两种。一般壳内抽成真空,大瓦数的灯泡壳内充有惰性气体。常用的有15瓦、20瓦、40瓦、60瓦、100瓦,一般灯泡的额电压是220伏。灯头有卡口和螺口两种。照明灯的开头必须安在火线上,螺口灯头内中心的灯头舌头必须接在火线上,这样才安全,不易发生触电事故。 2.日光灯日光灯由灯管、启辉器、镇流器和灯座组成。同样瓦数的日光灯比白炽灯的发光强度大3~5倍,效图84照明配电盘(a)盘面电器的距离示意(b)盘后接线示意1.盘面2.电度表3.胶盖闸4.瓷插式保险5.导线6.瓷嘴(或塑料嘴)7.电源引入线 8.电源引出线9.导线固定卡 (单位:厘米)率高2~3倍,但价格比较高。灯管由灯头、灯丝和玻璃管三部分构成。灯丝上徐发射电子的物质。玻璃管内壁涂荧光粉,管内充有水银和氟气。 镇流器的瓦数范围要和使用日光灯管的瓦数相符。日光灯的接线可参照镇流器上标注的接线图进行。 此外,还有高压水银灯、碘钨灯、黑光灯和各种节能照明灯具,可根据实际生产、工作和生活需要选用。(五)照明线路的常见故障 照明线路常因安装不合乎要求或维护检修不及时,以致发生这样或那样的事故。故障种类主要有短路、断路和漏电三种。 1.短路引起短路的原因大致有以下几点:①用电器具接线不好,接头碰在一起;或用电器具内部损坏,导线碰到金属外壳。 ②不用插头,直接把线头插入插座,造成混线。 ③灯头或开关进水,螺口灯头内部松动,造成内部短路。 ④导线纶绝缘餐皮受压、受磨或受到外界损伤,在破损处碰线或接地。 ⑤房屋失修或漏水,造成线头松脱后相碰或接地。 发生短路时,由于短路电流很大,可以把熔丝烧断。如果熔丝选得太粗,就可能烧坏电线,甚至引起火灾。 2.断路产生断路的原因很多,主要有熔丝烧断、线头松脱、断线。开关没接通、铝线接头腐蚀造成不通等。 3.漏电漏电也是一种常见的故障。人接触漏电的地方,会感到发麻。电路中出现漏电以后,用电的度数比平时要多。漏电主要是由绝缘不良引起的。电线和电气设备长期使用以后,绝缘会逐渐老化变质,因而产生漏电。电气设备的绝缘部分受潮被污染以后,也容易漏电。 漏电不但浪费电力,还会危害人身安全,所以要勤检查线路,定期测试绝缘状况,设法恢复绝缘性能。检查漏电时,应先从灯头、开关、插座等处查起,然后进一步检查电线。检查时应特别注意电线的穿墙、转弯、交叉、铰合、容易腐蚀和容易受潮的地方。五、三相鼠笼式异步电动机引言 电动机的种类很多,但三相鼠笼式异步电动机结构简单、坚固耐用、维护方便、成本较低,故应用最广泛。本书仅介绍这种电动机。(一)电动机的构造和工作原理 1.三相鼠笼式异步电动机的构造三相鼠笼式异步电动机由定子和转子构成。如图85所示。图85三相鼠笼式异步电动机的构造 (1)定子。定子由机座、铁芯和绕组三部分组成。 ①机座:机座是电动机的支架,一般用铸铁或铸钢制成。在机座内圆中固定着铁芯。机座两头的端盖是支持转子用的。轴承盖是保护轴承用的。电动机运行中所产生的热量通过铁芯传给机座,再从机座表面散发到空气中去。封闭式电动机的机座表面上有散热片,可以增加散热面积。风扇起轴向通风散热作用,风扇罩是作安全防护用的。 ②铁芯:定子铁芯是用厚0.35~0.5毫米的圆环形硅钢片叠压成的(硅钢片表面徐有绝缘漆或带有氧化膜,使硅钢片间相互绝缘,以减少涡流损失)。铁芯内圆冲有均匀分布的槽,在槽中安装定子绕组。 ③绕组:三相异步电动机有三个独立的绕组,每个绕组包含若干线圈,每个线圈又由若干匝构成。中、小型电动机线圈的导线一般用高强度聚脂漆包圆铜线。线圈和铁芯间垫有青壳纸和聚脂薄膜(或黄蜡绸)作为槽绝缘。三相绕组六根引线连接在机座外壳上的接线盒中。(2)转子。转子由轴、铁芯和绕组等构成。①轴:轴一般是用中碳钢制成。轴的两端用轴承支持。在一个端盖外面,还在轴上装着风扇,进行轴向通风。 ②铁芯:转子铁芯是用厚0.35~0.5毫米的圆形硅钢片.叠压成的。在硅钢片外圆冲有若干个槽,在槽中铸有笼条。 ③绕组:鼠笼式转子的绕组是由转子槽内的笼条和笼条两端的端环构成,通常把转子笼条和转子两端的风翅用铝祷成一个整体。 在转子和定子之间有气隙。中、小型电动机的气隙为0.35~0.5毫米;大型电动机的气隙约1~1.5毫米。气隙的作用很大,定子绕组在气隙中产生旋转磁场,转子的笼条切割气隙中的磁力线时,在笼条中产生感应电势,感应电势在转子中产生电流,转子电流受气隙磁场的作用力,使转子旋转。电动机就是利用气隙磁场传递能量,把电能转换成机械能的。 2.电动机的接线国家标准规定用符号、、表示首端,用、表示尾端。三相异步电动机定子绕组有两种接线法:①星形接线:、、接在一起,、接电源,如图86(a)所示。 ②三角形接线:和和和连接后, 接电源,如图86(b)所示。图86电动机定子绕组6个线头在接 线盒上的连接(二)电动机和传动装置的选择 1.电动机的选择电动机在出厂时机上都有铭牌,标有型号、电压、频率、功率、电流、绝缘等级、转速、接法、工作方式、产品编号、重量、生产日期和生产厂名。农村电工应了解铭牌内容的意思,可根据实际工作的需要和具体情况选择适合的。这些项目中,比较重要的有下列几点: (1)型号的选择。在潮湿、多尘或面粉加工、饲料加工等场所,应选用封闭式电动机。在机械加工等比较干燥、飞灰较少的场所,可选用防护式电动机。潜水电泵应采用密封式电动机。易爆场所采用防爆型电劝机。在湿热带地区尽量采用湿热带型电动机。 (2)容量的选择。电动机的容量(功率)应当正确选择。如果电动机的容量选择得过小,就会造成"小马拉大车"的现象。容量太小时,电动机往往不能启动;即使能启动,电流也会超过额定值,以致电动机过热或烧坏。电动机容量选得过大,"大马拉小车"也不好。容量太大时,不能充分发挥电动机的作用,电动机的效率和功率因数不高,造成电力和资金的浪费。 电动机容量一般选得比负载功率稍大一些(大10%左右)为好。选择电动机容量时,还应考虑变压器的容量,即直接启动最大一台电动机的容量,不宜超过变压器容量的35%左右。 (3)转速的选择。电动机和它所拖动的生产机械都有自己的额定转速。选择电动机时,应先了解生产机械的额定转速和传动方式,以便确定电动机的额定转速,使电、机两者配套--电动机和生产机械都在额定转速下运行。电动机和生产机械采用直接传动,两者的转速应相等。如果采用皮带传动,两者的转速相差也不应太多。如果相差太多,皮带容易打滑,采用皮带传动时,一般选用型四级电动机,转速容易适合要求。 如果生产机械的转速很低,不宜选用低速电动机直接传动,因为电动机转速越低,极数越多,直径越大,价格越高,很不经济。可采用变速装置解决。 电动机的转速太高也不合适。因为高速机的启动转矩比较小,启动电流比较大,轴承容易磨损,传动也不方便。2.传动装置及其选择把电动机的转矩传递到生产机械上的设备叫做传动装置。常用的传动方式有直接传动和皮带传动两种。 如果电动机的转速和生产机械的转速相同,可用联轴器把电动机和生产机械直接连接起来传动,就叫做直接传动。如图87所示。直接传动方式的结构紧凑、设备简单、效率高、安全可靠。图87直接传动 如果电动机所带动机械的转速不同,可采用皮带传动。皮带传动有平皮带传动和三角皮带传动两种。平皮带传动的常用形式有开口式和半交叉式两种,如图88所示。图8平皮带传动(a)开口式(b)半交叉式 平皮带传动要按电动机皮带轮和生产机械皮带轮的轴距和皮带轮的直径来确定长度,然后用皮带扣对接和皮带螺丝搭接来连接,如图89和图90所示。89皮带扣对接示意图 三角皮带传动效率比较高。三角皮带都是标准件,可根据实际需要选用。使用三角皮带传动时,如果其中一根失效,应及时更换,否则其他皮带也会很快损坏。图90皮带螺丝搭接示意图(三)电动机的启动设备 1.电动机的启动方法电动机有两种启动方法:全压启动(又叫直接启动);减压启动。(1)全压启动。把电源电压直接加到电动机的接线端上,电动机启动时承受额定电压。直接启动的优点是设备简单、操作方便。缺点是启动电流大。 (2)减压启动。电动机启动时,先用减压设备把加到电动机上的电压适当减小,等电动机正常转动后,再改成额定电压下正常运行。减压启动可以减小启动电流,但设备要复杂些。 2.全压启动设备全压启动设备有三极胶盖瓷底闸刀开关、铁壳开关、交流接触器和磁力启动器等。 (1)三极胶盖瓷底闸刀开关。4.5千瓦及以下的电动机,一般用闸刀开关全压启动。安装和接线如图91所示。 (2)交流接触器。为了操作安全、方便和远距离操纵,常采用交流接触器代替闸刀开关和铁壳开关。其外形图和接线图如图92所示。 (3)磁力启动器。为了不使电动机因过负荷和缺相运行而过热或烧坏,可采用磁力启动器。磁力启动器应用广泛,型号繁多。图93为QC10型磁力启动器的外形和接线图。 3.减压启动设备常用的减压启动设备有星三角启动器、自耦减压启动器和电阻(或电抗)减压启动器几种。 图91闸刀开关的安装和接线图92交流接触器 (1)星三角启动设备。在额定电压下定子绕组应该接成三角形的电动机,可以采用星三角形启动设备。图93OC10型磁力启动器(a)外形图(b)接线图(接通状态)1.交流接触器2.JR15型热继电器3.调节旋钮 ①用两个单投三极闸刀开关就可实现星三角启动,如图94所示。图94用两个单投闸刀开关实行星三角启动 操作顺序:合电源开关;合启动开关,使电动机启动;等到电动机运转稳定后,拉(关)启动开关,迅速合运行开关,电动机便正常运行。 采用这种启动设备,要特别注意:一定要先拉启动开关,后合运行开关。否则,就会造成三相短路。 为了防止误操作,农村电工创造了一种简单可靠的联锁装置,如图95所示。此装置可防止两开关同时合上。图95用两个三相刀闸做星三角启动的联锁装置(a)直棍和底板平行时(b)直棍和底板不平行时 ②星三角启动器:国产的有手动空气式和油浸式两种。常用的空气式星三角启动器有QX113型(额定电压380伏,额定电流16安,电源接线端允许电流26安,13千瓦及以下电动机启动时间11~15秒),如图96所示。 用星三角启动器启动电动机时,先把手柄推到启动位置,等电动机转速稳定后,迅速把手柄拉到运行位置。停机时,把手柄扳到停止位置。 (2)自耦减压启动器。其原理图如图97所示。QJ3型自耦减压启动器的外形图、构造图和接线图,如图98所示。图96QX313型星三角启动器(a)外形图(b)接线图和触头接触图本书不详述,只供广大农村电工参考。 (3)电阻(或电抗)减压启动器。图99是此启动器原理接线图。启动时合开关(断开)在定子绕组电路中串入电阻(或电抗),以减少加到电动机上的电压。运行时,合开关,把电阻(或电抗)短路。国产电阻减压启动器有QJ140和QJ175两种,40和75表示额定电流数为40安和75安,额定电压380伏。 4.动力线路熔丝选择熔丝(俗称保险丝),每种熔丝都有一个额定电流值,在这个电流值内,熔丝不会烧断。熔丝还有一个熔断电流值,通过熔丝的电流超过熔断电流时,图97自耦减压起动器原理图熔丝才会烧断。熔丝的熔断电流一般为熔丝额定电流的1.3~2.1倍。当线路中某一设备产生故障(短路等),熔丝烧断,电路断电,保护设备不被烧坏,故熔丝可起到保险作用。 因此,熔丝的容量必须合理选择,选得太大,一旦电动机等用电设备短路时,熔丝不能烧断,继续通电就容易烧坏电动机和其他用电设备;选的太小,电动机启动和其他设备用电时,又会经常烧断,造成经常停机,影响工作。图98JO3型自耦减压启动器 (a)外形图(b)构造图(c)接线图1.转轴2.运行静触头3.油面线4.油箱5.热继电器6.自耦变压器7.箱体8.失压脱扣器9.手柄10.停止按钮11.防止直接启动的机构12.箱盖13.复位弹簧 14.起动静触头15.动触头16.搭扣图99用电阻(或电抗)减压启动器启动原理接线图(四)电动机的安装 1.机械部分的安装安装电动机时要做好选择安装地点、确定基础形式、打好基础和校正几项工作。 (1)安装地点的选择。电动机应安装在干燥、通风、灰尘较少和不易遭水淹的地方,电动机周围应比较宽敞。在安装时还应考虑电动机运行、维护、检修、拆卸和运输的方便。对安装在屋外的电动机,要采取防止日晒雨淋的措施。 (2)基础的形式和做法。电动机的基础有永久性的、流动性的和临时性的等形式。 电力排灌站、农机修配厂、农副产品加工厂等处的电动机,宜采用永久性基础。这种基础可用混凝土、砖、石条或石板等做成。基础面积应根据机组底座确定,每面都要比机组大10~15厘米,高出地面10~15厘米,如图100所示。永久性基础,要根据电动机和用电设备机座的螺丝孔尺寸,安装地脚螺丝,如图101所示。图100电动机的基础(a)电动机在基础上的安装(b)基础浇注模板图 临时抗旱、排涝、抢收脱粒等,宜采用流动性或临时性基础,如可把机组固定在木架上(一般用10厘米×20厘米方木制成,参见图102)。为了牢固、可靠,可把方木底部埋在地下,并打木桩固定。 (3)校正方法。主要用水平仪校正基础的水平;用拉线法校正皮带轮传动装置;用钢尺、塞尺校正联轴器传动装置。如图102、图103、图104所示。图101电动机基础的底脚螺丝的安装(a)人字形底脚螺丝(b)钩形底脚螺丝图102校正电动机组的水平示意图2.电气部分的安装电气部分的安装在这里主要指保图103皮带轮平行校正示意图(a)皮带轮宽度相同时(b)皮带轮宽度不同时图104测量联轴器的同心度和轴向间隙(a)测量同心度(b)测量轴间间隙护接地装置的安装。保护接地装置是由接地线和接地体构成的。如图105所示。 接地体可用圆钢、扁钢、角钢或钢管做成。头部做成尖形,以便垂直打入地中。接地体长度一般不小于2米。接地线长度不应小于0.5米;在土层厚的山区,不应小于0.3米。在容易腐蚀的地区,应采用较大的接地体。接地电阻不应大于4欧姆。接地线一端入地与接地体相连;另一端露出地面直接和电动机底脚螺丝连接。图105启动设备和接地装置的安装此外,启动设备和电动机引线的安装应采用绝缘导线。为了安全,地面上2.5米一段引线应用硬塑料管或木槽板防护。引线需要沿地面敷设时,可采用地埋线、埋管、电缆沟等。引线不应有裸露部分。(五)电动机的运行和维护 1.电动机的启动 (1)新安装或长期停用的电动机,启动前应做的检查。 ①电动机基础是否稳固,螺丝是否松动;轴承是否缺油;电动机接线是否符合电压等级的要求;绕组绝缘是否符合要求(用500伏兆欧表测量,不应小于0.5兆欧)等。 ②熔丝的额定电流是否符合要求;启动设备的接线是否正确;启动装置是否灵活,有没有卡住现象;触头的接触是否良好等。 ③电动机和启动设备的金属外壳是否可靠地接地(或接零)等。 (2)正常运行的电动机,在启动前的检查。 ①用验电笔检查三相电源是否有电;检查三相电压有无过低情况(不宜低于340伏)。②熔丝有无损坏,安装是否可靠。 ③联轴器的螺丝和销子是否紧固,皮带连接处是否良好,皮带松紧是否合适;机组转动是否灵活,有无摩擦、卡住、窜动、不正常的声音。 ④机组周围有没有妨碍运行的杂物或易燃物品等。 (3)启动电动机时的注意事项。 ①操作人员应检查自己的服装,防止卷入旋转机械;机组近旁不应有人。 ②拉合刀闸时,操作人员应站在一侧,防止电弧烧伤;拉合闸动作应迅速果断。 ③使用双闸刀启动、星三角启动器或自耦减压启动器时,必须遵守操作顺序。 ④几台电动机共用一台变压器时,应由大到小一台一台的启动。 ⑤一台电动机连续多次启动时,应按规定保留适当的间隔时间,防止启动设备和电动机过热;连续启动一般不宜超过3~5次。 ⑥合闸后如果电动机不转或转速很慢、声音不正常时,应迅速拉闸检查。检查的顺序和内容:电源是否有电;熔丝是否烧断;电动机引线是否断裂;负载是否过重;被带动的机械是否出故障;电动机绕组是否断线或短路;转子是否断条等。 2,电动机运行中的监视电动机投入运行后,要注意监视以下几方面情况: ①从电流表上观察电动机的电流是否超过铭牌上标定的额定电流。②电动机的电压。电压过低或三相电压不平衡都会使电动机过热。 ③电动机的温升。电动机运行后温度会逐渐升高,但不能超过允许温升,一般不能超过60℃。按温度计测试温度加15℃,就是允许温升。 ④轴承温度。滑动轴承温度一般不应超过70℃;滚动轴承温度不应超过80℃。 ⑤电动机有无振动,机组声音是否异常,是否出规不正常气味或冒烟等。 3.电动机两相运行的简易保护装置 (1)两相运行的危害。在两相运行即电动机运行中,因三相电源中有一相断路,其他两相电流维持运行。在额定负载下,电动机两相运行的电流约为额定电流的1.732倍,熔丝不易烧断。大电流较长时间在定子绕组中流动的结果,使定子绕组过热,甚至烧毁电动机。 (2)两相运行的简易保护装置。可用两个闸刀开关实行双保险。启动开关的熔丝按电动机额定电流的1.5~2.5倍选择;运行开关的熔丝按电动机的额定电流选择。发生一相断电时,运行开关熔丝烧断,电动机停止运行,达到保护作用。 4.电动机的维护电动机应保持干燥和清洁,防止外界损伤。屋外电动机停用时,应加防护罩。屋外开关箱应加锁。 使用皮带时,应注意保持皮带清洁,防止潮湿和油污,不使皮带受压。皮带打滑时,应涂皮带蜡,如图106所示。图106涂皮带蜡的方法皮带不用时,涂上滑石粉后挂起来。搬运电动机时,应注意人身和设备安全,防止电动机受潮。(六)电动机的拆装 (1)电动机的拆装步骤。电动机拆卸的一般步骤如下:卸下皮带;卸去电动机引线和接地线;卸下底脚螺母、弹簧垫圈和平垫圈;卸下皮带轮;卸下前轴承外盖;卸下前端盖;卸下风扇罩;卸下风扇;卸下后轴承外盖;卸下后端盖;卸下转子;卸下前后轴承和前后轴承的内盖。安装步骤和拆卸步骤顺序相反。如图107所示。 如果电动机的端盖和机座配合得很紧密,不易拆卸时,可按下列步骤进行拆卸:卸下风扇罩;卸下风扇;卸下前轴承外盖和后端盖螺丝;垫上厚木板,用手锤敲打轴端,使后端盖脱离机座;把后端盖连同转子抽出机座;卸下前端盖螺丝,用长木块顶住前端盖内部外沿,把前端盖打下。大电动机的转子太重,不宜采用这种拆卸方法。如图108所示。 (2)皮带轮的拆卸。皮带轮的拆卸步骤如下: ①用粉笔标上皮带轮的正反面,以免安装时装反。 ②测量皮带轮在轴上的位置,记下皮带轮和前端盖之间的距离。 ③卸下压紧螺丝,在螺丝孔内注入煤油,使皮带轮更易拆卸。 ④装上拉盘,扳动拉盘的丝杠,把皮带轮卸下来。拆卸时,不能用手锤直接敲打皮带轮,防止把轴打弯。如图109图107电动机拆卸的一般步骤1.卸下皮带2.拆去电动机引线和接地线3.卸下底脚螺母、弹簧垫圈和平垫圈4卸下皮带轮5.卸下前轴承外盖6.卸下前端盖7.卸下风扇罩8.卸下风扇9.卸下后轴承外盖10.卸下后端盖11.卸下转子12.卸下前后轴承和前后轴承的内盖 安装皮带轮时,应先用砂纸把电动机轴和皮带轮的轴孔打磨光滑,把皮带轮套在轴上并对准键槽位置,最后用铜板(或木板)垫在键的一端把键轻轻打入槽内,松紧适当。 其他部件的拆卸比较简便,不再详述。有时轴承的拆装比较麻烦,图110和图111提示轴承拆装方法,供参考。所示。图108难以拆卸的电动机的拆卸步骤 1.卸下风扇罩2.卸下风扇3,卸下前轴承外盖和后端盖螺丝4.垫上厚木板,用手锤敲打轴端,使后端盖脱离机座5.把后端盖连同转子抽出机座6.卸下前端盖螺丝,用长木块 顶住前端盖内部外沿,把前端盖打下图109皮带轮的拆卸图110轴承的拆卸(a)用拉盘拆卸轴承(b)用敲打的方法拆卸图111轴承的安装
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