Да будет свет (электричество в доме). Часть 3. Электродетали и электродвигатели
Электродетали
Электродеталями или электроустановочными устройствами называется целая группа электрических аппаратов, которых немало в каждой квартире. К ним относятся выключатели, переключатели, электрические соединители, то есть розетки и вилки, зажимы, патроны для ламп и стартеров, различного типа предохранители. В идеальном случае они служат очень долго, так как рассчитаны на исправную работу в течение 25-30 лет. К сожалению, чаще всего выходят из строя они гораздо раньше, что объясняется множеством причин, среди которых и производственные дефекты, и неудачная конструкция, и повышенная нагрузка, и ненадежное крепление.
Выйти из строя они могут и в самом начале эксплуатации (из-за скрытых дефектов), и через очень продолжительное время (из-за износа). Вам вовсе необязательно менять сломавшееся устройство на новое, гораздо проще, как правило, его отремонтировать или отрегулировать. Для этого достаточно понимать принцип из работы, устройство, допустимые режимы эксплуатации, а также причины поломок. В зависимости от конструктивных особенностей механизма выключатели делятся на клавишные, перекидные, поворотные, кнопочные и шнуровые. Тип выключателя зависит также и от его назначения, от числа цепей, на которые он рассчитан, от величины тока, который он способен пропускать. Самый привычный, самый распространенный выключатель — клавишный, но часто можно встретить выключатели в виде тумблера, а также шнуровые, применяемые для выключения бытовых электроприборов. Конструкции выключателей очень разнообразны и могут существенно отличаться друг от друга по своим кинематическим схемам.
Конструкция механизмов выключателей: а — качающийся механизм выключать с пружиной сжатия:
б — качающий механизм выключателя с пружиной растяжения
Конструкция механизмов выключателей (продолжение): в — кулачковый механизм выключателя с плоской пружиной (1 — ручка; 2 — пружина; 3 -— контактная пластина).
В качающемся механизме с пружиной сжатия при нажатии на клавишу 1 шарик 3, сжимая пружину 2, проходит через ось качания коромысла 4, и под действием пружины скользит по плечу коромысла, перекидывая его в противоположное положение, и тем самым разрывая или соединяя цепь. В качающемся механизме с пружиной растяжения рамка 2, которая закреплена на клавише выключателя и прижата к основанию 5 пружиной 4, может качаться вокруг оси и вступать в контакт с пластиной 1 или размыкать этот контакт. Пружина 4 посредством детали 3 при переходе рамки 2 через вертикальную плоскость перекидывает рамку на положение «включено» или обратно в зависимости от нажима на верхнюю или нижнюю часть клавиши.
Выключатели такой конструкции помещены в плоский корпус с одной, двумя или тремя крупными клавишами в одном блоке. Их возможно применять как для скрытой, так и для открытой проводки. Их контакт изготовлен из металлокерамики с добавление серебра, что обеспечивает надежную работу выключателя. Номинальный ток — до 4 А. Кулачковый выключатель с плоской пружиной устроен очень просто и так же как и тумблерный выключатель часто применяется в бытовых приборах.
Механизм выключателей (переключателей): а — кулачкового типа; б — тумблерного типа.
Наиболее вероятные «неприятности», которые могут подстерегать вас в выключателях, возникают из-за вольтовой дуги, возникающей в момент разрыва контактов или вибрации контактной пластины после удара контакта о контакт.
Это приводит к расклепыванию контактов, истиранию и оплавлению деталей выключателя.
Если вы выбираете новый выключатель, целесообразнее предпочесть конструкцию, которая обеспечивает быстрое разведение контактов на расстояние, не поддерживающее горение вольтовой дуги, поскольку при медленном разведении контактов, вольтова дуга продолжается значительное время и вызывает наибольший износ выключателя. Иногда бытовой прибор, например, настольная лампа, начинает мигать, а выключатель издает характерный треск, который легко услышать. Это точное свидетельство неисправности выключателя, который необходимо срочно отремонтировать или поменять. Треск происходит от постоянного искрения между контактами, из-за ненадежного их прилегания друг к другу во включенном состоянии. Такая неисправность может возникнуть из-за недостаточного усилия перекидной пружины, окисления или загрязнения контактов.
Надо отметить, что кулачковые механизмы в выключателях наиболее подвержены такой «болезни», поскольку не обеспечивают быстрого разрыва цепи, а также стабильного и достаточного усилия на контакт. Лучше заранее поменять такие выключатели на клавишные с качающимся механизмом с пружиной растяжения, не дожидаясь, когда они выйдут из строя. Конструкции розеток отличаются меньшим разнообразием. Наиболее надежны из них розетки с прижимной пружиной.
Конструкция розетки с прижимной пружиной: а — основание унифицированной розетки; б — контактный узел с прижимной пружиной.
В гнезда розеток часто попадают мелкие посторонние предметы, которые могут помешать надежному контакту, вызвать искрение или вольтову дугу. Поэтому часто розетки, особенно те, которые устанавливаются непосредственно у плинтуса, снабжаются перемещающейся заслонкой, надежно закрывающей отверстия гнезд, когда розетка не задействована под нагрузку. Чтобы свести к минимуму число изгибания провода при установке розеток и выключателей скрытой проводки, они выполняются таким образом, что их конструкция позволяет подключать к ним провода уже после закрепления выключателя или розетки в гнезде на стеновой панели.
Если проводка открытая, выключатели и розетки следует устанавливать на деревянных подрозетниках, к которым они крепятся двумя шурупами. Легко найти в темноте выключатель, с вмонтированной в его корпус неоновой лампочкой. Сделать это очень несложно, причем вмонтировать лампочку можно практически в любой тип выключателя. Для этого к выводам лампочки нужно подпаять отрезки изолированного провода и последовательно с гасящим сопротивлением (1~5 МОм) подсоединить к выводам выключателя.
Включение неоновой лампочки в цепь выключателя.
Чтобы светящуюся лампочку было видно, необходимо в непросвечивающей крышке корпуса выключателя просверлить отверстие диаметром 5-6 мм и вклеить в него кусочек оргстекла с полукруглой головкой. К оргстеклу изнутри корпуса выключателя прижимается баллончик неоновой лампочки. Если корпус выполнен из прозрачного материала, достаточно расположить лампочку под крышкой или в любом другом месте внутри корпуса выключателя. На обоях около выключателя постоянно появляются пятна от рук. Этого легко избежать, если между крышкой выключателя и обоями проложить тонкую (1-1,5 мм) пластинку из оргстекла с отверстием под механизм выключателя. Размер пластинки приблизительно 130х180 мм. Но чаще других электроустановочных элементов выходят из строя резьбовые патроны, поскольку работают они в наиболее тяжелых тепловых режимах. Лампочка во время свечения раскаляется до 200 и более °С, что приводит к ускоренному выходу патрона из строя.
Различаются резьбовые патроны прежде всего по размерам. Для цоколей различных ламп выпускаются соответствующего размера патроны. Если на цоколе пампы написано 14 мм, для нее должен использоваться патрон типа Е14, для ламп с резьбой 27 мм предназначена серия Е27. Она состоит из патронов различного функционального назначения: настенный патрон с наклонным фланцем, патрон с резьбовыми кольцами для крепления рассеивателя, потолочный патрон с фланцем и прямой подвесной патрон, для каждой из этих серий ламп определена, температура, которая считается повышенной. Для Е14 это более 110 °С, для Е27 — более 140 °С.
Корпуса патронов для работы в таких условиях выполняются из керамики или жаростойкой пластмассы. Такие режимы работы возникают при применении ламп с верхними значениями мощности внутри небольших закрытых плафонов. Единственная, пожалуй, причина повреждения патронов — плохой контакт зажимов провода или плохой контакт лампы с контактным лепестком, поврежденным искрой, часто возникающей в контактном соединении. Патроны разбираются прямо на месте, перед тем как их снять. Нужно отсоединить провода, ослабить стопорный винт внутри корпуса (в резьбе донышка) или отвернуть контргайку с резьбовой трубки. После этого уже снимать патрон с трубки светильника.
Предохранители относятся к устройствам защиты электрической цепи и разделяются на два основных типа — автоматические и предохранители с плавкими вставками. Предохранители с плавкими вставками состоят из пустотелого керамического корпуса с резьбой на цоколе и сменной трубчатой вставки, в которую впаяна тонкая легко перегорающая проволочка.
Автоматические предохранители и автоматические выключатели содержат электромагнитный расцепитель, защищающий сеть от коротких замыканий и биметаллический расцепитель — от длительных перегрузок по току. В последнее время почти повсеместно в новых домах на групповых щитках используются более совершенные автоматические выключатели. Однако в старых домах стоят чаше всего автоматические резьбовые предохранители, которыми заменяются старые плавкие предохранители. Они оборудованы устройством, быстро отключающим сеть при перегрузке. Они гораздо удобнее в эксплуатации, чем плавкие, поскольку не требуют замены.
Автоматические предохранитель и выключатель.
Для подключения обесточенного участка достаточно нажать на кнопку в головке предохранителя. Немало сохранилось и совсем старых плавких предохранителей, рассчитанных на однократное использование. После срабатывания такой предохранитель требует замены на новый. Состоит такой предохранитель из фарфоровой пробки, внутри которой находится проволочка, рассчитанная на силу тока в 6 или 10 А. Если вы включили в свою цепь слишком много электроприборов или в ней возникло короткое замыкание, проволочка внутри предохранителя тут же расплатится и отключит перегруженный или неисправный участок, предохранив счетчик от повреждений, а провода — от перегрева и порчи изоляции, помещение — от возможного пожара.
Среди домашних электриков слишком много, к сожалению, людей самоуверенных, считающих, что нарушение правил эксплуатации вполне допустимо, что несчастные случаи и всякого рода неприятности случаются с другими, но никак не могут произойти в их квартире. Это опасное заблуждение. Вам следует запомнить, что категорически запрещается производить ремонт вышедших из строя плавких предохранителей. В случае их перегорания ни в коем случае не наматывайте проволоку на пробку, так как через нее может пройти сильный ток, что послужит причиной пожара. Кстати, как утверждает статистика, треть пожаров в нашей стране происходит именно из-за применения в предохранителях «жучков». Необходимо всегда иметь запасные пробки на 6 или 10 А. Вообще самостоятельно ремонтировать и регулировать устройства защиты всех типов запрещается. Они опломбированы на заводе.
При сгорании плавкой вставки ее можно заменить только на вставку заводского производства. Наиболее простые виды ремонта электроустановочных устройств при соблюдении техники безопасности не представляют особой сложности или опасности для домашнего электрика любой квалификации. Сводятся они, как правило, к поверке надежности контакта провода с электроустановочным устройством и устранению обнаруженной неисправности. Во всех случаях, приступая к осмотру или поиску места повреждения, прежде всего вы должны обесточить сеть, то есть вывинтить пробки со счетчика или отключить аппараты защиты.
Ремонт выключателя и розетки принципиально не отличается друг от друга. Сначала вам необходимо снять крышку с выключателя или розетки, освободить от клемм концы проводов шнура и вывернуть шурупы, которыми закреплен корпус выключателя, если вам нужно поставить новый выключатель или новую розетку. Перед установкой обязательно нужно проверить состояние концов провода. Петли на концах проводов часто выходят из строя, жилки проводов оказываются порванными, изоляция — высохшей.
Обнаружив это, вы должны заделать концы проводов заново, и после этого уже ставить новое устройство. Концы проводов вы прикрепляете к клеммам корпуса выключателя и, поставив его на место, закрепляете шурупами. Затем проворачиваете крышку выключателя.
Если вам необходимо поменять патрон, вы так же должны не забыть отключить ток в цепи. Затем вы разбираете негодный патрон и отключаете его от проводов. Разобрав новый патрон, вы продеваете шнур в отверстие крышки, заделывайте концы проводов, изолируете их изоляционной лентой, присоединяете к клеммам корпуса и собираете патрон. Часто обрыв происходит в вилке, с помощью которой любой электроприбор подключается к сети. Может перетереться изоляция шнура у выхода из отверстия корпуса вилки, и жилы провода оборвутся. Вам придется только укоротить провода до места обрыва. Выверните зажимный винт в вилке и снимите крышку. Отвинтите винты и снимите с них концы проводов. Обрежьте до места обрыва, зачистите концы проводов и сделайте на них петли. Петли наденьте на винты и заверните.
При выполнении такого ремонта нужно следить за тем, чтобы изоляция доходила до самой клеммы, чтобы избежать возможности короткого замыкания от касания обнаженных проводов друг к другу. Вам осталось надеть крышку и закрепить ее зажимным винтом.
Отремонтировав вилку, проверьте ее контакт с розеткой. Вилка должна плотно входить в нее. Если контакт свободный и штыри болтаются в гнездах розетки, их надо сузить, или расширяют штырь. Это без особого труда можно сделать с помощью отвертки. Иногда в штепсельных розетках устанавливаются предохранители: в виде зажатой между контактами под крышкой плавкой вставки. Чтобы ее заменить, нужно предварительно вывернуть пробки из соответствующих патронов на квартирном распределительном щитке.
В радиоэлектронной бытовой аппаратуре — радиоприемниках, магнитофонах, телевизорах, и других электробытовых приборах применяются чаще всего плавкие предохранители в виде тонких проволочек, заключенных в стеклянные трубки — так называемые предохранители Возе. Менять их очень легко, однако, нужно внимательно следить за тем, чтобы ток, указанный на его колпачке (0,5 А; 1 А; 2 А и т. д.), соответствовал проходящему через цепь реальному току, величину которого можно выяснить в приложенной к прибору инструкции.
Как вы, наверное, уже убедились, ремонт электроустановочных устройств намного проще ремонта, скажем, скрытой электропроводки, и вам он вполне доступен. Не забывайте лишь следовать некоторым правилам, выполняя ремонтные работы и учитывайте полезные советы, которые вы смогли почерпнуть из этого сайта. Не забывайте, что работаете вы с электричеством, и получить удар током или электрическую травму легко, если вы будете относиться к этой работе без особого внимания и осторожности. Инструменты для ремонта применяйте только с изолированными ручками. Не склеивайте треснувшие пластмассовые детали выключателей, розеток или вилок, не связывайте их проволокой или изоляционной лентой. Такие устройства необходимо заменить новыми.
Производя замену выключателя или розетки, отключите ток в сети, вывинтите наружные винты устройства, освободите внутренние крепления и затем вытащите выключатель или розетку из гнезда в стене. После этого вы должны ослабить винты, закрепляющие провода. Делая колечко на конце провода, предназначенного для подключения к винтовому зажиму выключателя или розетки, сворачивайте его в направлении завинчивания винта. Провода необходимо привинчивать на внутренней стороне устройства до отказа. После этого заложите устройство в стену и закрепите наружными винтами.
При ремонте вилки в разъемном пластмассовом корпусе держите ее над столом, разделяя на две части: гайка, которой скрепляются половинки корпуса, всегда норовит закатиться в самое труднодоступное место. Иной раз можно дольше искать отлетевшую в сторону гайку, чем ремонтировать саму вилку. Неразборные вилки ремонтировать не следует, их просто меняют на новые.
Лампы
Казалось бы, что сложного в освещении квартиры? Электрические лампы знакомы каждому из нас с детства. Если лампа погасла, «перегорела», достаточно вкрутить новую в патрон светильника — вот и вся проблема. Однако есть и в этом геле свои маленькие хитрости, знать которые необходимо каждому домашнему мастеру, если он хочет, чтобы его жилище было освещено правильно с медицинской точки зрения и в то же время не требовало чрезмерных нерациональных расходов по оплате электроэнергии. А для этого необходимо хотя бы элементарное знакомство с нормами освещения и правилами размещения и эксплуатации электрических осветительных приборов.
Вряд ли кто не согласится с утверждением о том, что каждая комната должна быть освещена таким образом, чтобы создавать максимальный комфорт ее обитателю. Понятие рационального освещения включает в себя эстетический фактор и экономический, и технологический, зависящие от типа применяемых вами осветительных приборов. Прежде всего необходимо знать, что освещение может быть общим, местным и комбинированным в зависимости от функционального назначения того помещения, которое вы хотите осветить. Если вам нужно осветить все помещение равномерно, поместите наиболее мощные подвесные светильники в центре потолка.
При использовании светильника, направляющего основной световой поток вниз, вы получите под ним хорошо освещенную зону. Обычно это главная зона комнаты. Периферийные зоны окажутся освещены менее интенсивно. Если же вы хотите добиться равномерного, мягкого освещения всей комнаты, лучше использовать светильники, направляющие световой поток вверх, в потолок, отразившись от которого, свет становиться рассеянным и мягко, ровно освещает всю комнату. Такой тип освещения применяют обычно для спален, гостиных, комнат отдыха. Он, собственно, и носит название общего освещения.
Светильники, которые применяются для создания такого освещения так и называются — светильники общего освещения. В светильниках такого типа возможно применение как одной мощной лампы в 100—200 Вт, так и нескольких, общей мощностью 200-300 Вт. Многоламповые светильники разработаны именно с той целью, чтобы можно было изменять по своему выбору мощность светильника. Для этого лампы светильника разделены на две группы, каждая из которых выведена на свой выключатель. Они предусматривают, как правило, три режима мощности светильника. Если, например, в люстре пять ламп по 60 или 100 ватт, то одна из линий объединяет две лампы, к другой подключены оставшиеся три.
В результате вы можете по своему выбору изменять режим освещенности вашей комнаты: мягкий рассеянный свет — при включенных двух лампах, спокойное общее освещение — при трех работающих лампах и яркое праздничное освещение — при работе всех пяти ламп. Скорее всего, мягкий свет вы будете включать при отдыхе, средний, — при общении в кругу семьи, например, за ужином, а полное освещение — во время семейных торжеств, встрече гостей, на какие-нибудь праздничные мероприятия.
Схема включения ламп пятирожкового светильника.
Освещение остальных помещений вашей квартиры — коридоров, прихожих, ванных и туалетных комнат — требует достаточной яркости и четкости, однако вряд ли целесообразно устанавливать в них многоламповые светильники с двумя группами ламп. Традиционно в подобных помещениях применяются светильники с одной лампой, хотя часто можно встретить в коридоре, например, двух-трехламповые светильники. Следует учесть, что при одинаковой суммарной мощности, светильники с разным числом ламп дают разный световой поток. К примеру, две лампы по 60 ватт будут светить ярче, чем три по 40 ватт, а одна лампа в 120 ватт даст еще больший световой поток.
Учтите также, что люминесцентные лампы, в силу своих технологических особенностей, намного экономичнее ламп накаливания. Часто применяют светильники, оборудованные дополнительным электронным устройством, позволяющими урегулировать световой поток простым прикосновением пальцев к специальному сенсорному регулятору освещенности. Схема его включения показана показана далее.
Схема включения светильника с сенсорным регулятором: Н1, Н2 — лампы накаливания; Е — регулятор освещенности; 8 — сенсорный контакт; Г — основной предохранитель; Г2 — запасной предохранитель.
Сенсорный светорегулятор включает и отключает лампы накаливания путем кратковременного касания сенсорного контакта, а также регулирует уровень освещенности от минимума до максимума в зависимости от длительности прикосновения к сенсорному контакту. Установленный Вами, таким образом, уровень освещенности запоминается и может быть многократно воспроизведен при включении. Для включения или выключения такого светильника достаточно прикосновения длительностью в 1 секунду. Весь диапазон освещенности, от минимума до максимума, светильник набирает при касании сенсорного контакта в течении 5 секунд.
Мощность ламп, применяемых в таких светильниках, может быть различная, она зависит от конкретной электрической схемы электронного сенсорного светорегулятора; чаще других используется схема, предусматривающая использование двух ламп по 40 ватт каждая. Работа таких светильников зависит от полярности подающихся на вход потенциалов. Если при касании контакта лампы не включаются или освещенность не регулируется, вы должны вынуть вилку шнура светильника из розетки, перевернуть ее на 180°, то есть поменять полярность на ее штырях, и вновь включить в сеть, после чего еще раз коснуться контакта.
Светильник должен нормально работать. Если этого не происходит, дело плохо, неисправно, скорее всего, электронное устройство — сенсорный светорегулятор, ремонтировать который в домашних условиях достаточно сложно: это требует специальных знаний и навыков в ремонте радиоэлектронной аппаратуры. Но причина может быть и гораздо проще, поэтому прежде чем огорчаться из-за испортившегося светильника, проверьте, не сгорел ли предохранитель, которым снабжаются подобные светильники.
Для создания в одной из зон комнаты местного освещения используются чаще всего одноламповые светильники, которые могут быть стационарными — настенными чаще всего, или нестационарными — бра, настольные лампы, торшеры. Такое освещение в квартире требуется очень часто — для работы за письменным столом, для чтения, для приготовления пищи или рукоделья и т.п. В этом случае достаточный уровень освещения создается лишь на небольшом участке. Источник светового потока для подобных целей располагается обычно на расстоянии 50-90 см и может обладать различной мощностью, в зависимости от назначения — от 60 до 100 ватт и даже до 150 ватт при работах, требующих особой точности и тщательности, — например, для черчения.
В последнем случае особенно удобно пользоваться настольными лампами особого типа, местоположение светильника которых можно перемещать над столом, не перемещая при этом места крепления лампы на столе. Речь идет о лампах, укрепляющихся на крышках столов с помощью струбцины; они достаточно часто выпускаются отечественной промышленностью. Такие светильники оборудованы так называемой пантографной системой, позволяющей свободно перемещать световой поток над большой площадью, практически не загромождая ее при этом самим светильником. Держатель в подобных светильниках представляет собой струбцину, имеющую два отверстия: вертикальное и горизонтальное. Стойка пантографной системы имеет кронштейн, который вставляется в одно из этих отверстий и обеспечивает поворот светильника на 360°.
При креплении светильника к горизонтальной поверхности кронштейн вставляется в вертикальное отверстие струбцины, при креплении к вертикальной поверхности — в горизонтальное отверстие. Сама струбцина крепится к поверхности с помощью винта.
Схема крепления: а — к горизонтальной поверхности (1 — держатель; 2 — подвижная стойка; 3 — отражатель; 4 — зажим под винт; 5 — выключатель; 6 — крышка); б — к вертикальной поверхности.
Применяются в светильниках несколько типов электрических источников света. Самые распространенные, самые массовые источники оптического излучения — электрические лампы накаливая. Принцип их работы очень прост, подключение и эксплуатация — еще проще, они недороги и довольно несложны для производства. При отсутствии нарушений в технологии производства и правильной эксплуатации электрические лампы накаливания к тому же и весьма надежны. Вероятно, весь комплекс этих их особенностей и характеристик и обусловил их столь широкое распространение. Их работа основана на явлении разогрева проводника при прохождении по нему электрического тока.
Для изготовления нитей электрических ламп накаливания применяется вольфрам, который разогревается при прохождении через нить электрического тока до 2200-2800 °С и начинает ярко светиться. Конструкция лампы накаливания одинакова для ламп разной мощности, размеров и напряжения, при котором происходит номинальное свечение: она состоит из стеклянной колбы, электродов, которые заканчиваются крючками, вольфрамовой нити, укрепленной на этих крючках, а также цоколя с контактами.
Устройство лампы накаливания:
Лампа накаливания может прослужить вам 1000 часов, это ее номинальный срок службы.
Типы их разнообразны и отличаются между собой электрическими, светотехническими эксплуатационными характеристиками. Обозначаются лампы накаливания общего назначения буквами, которых может быть в названии четыре: В — означает вакуумная лампа; Г — наполненная смесью аргона (86%) и азота (14%); Б — биспиральная; БК — биспиральная, наполненная семью криптона (86%) и азота (14%); МТ — с матированной колбой; МЛ — в колбе молочного цвета; О — в опаловой колбе и др. Цифры, стоящие после букв, обозначают диапазон напряжения питания лампы в вольтах и ее номинальную мощность в ваттах.
Люминесцентные лампы низкого давления основаны на совершенно ином физическом явлении. В них используется так называемый тлеющий электрический разряд в газовой среде. Люминесцентные лампы имеют значительные преимущества по сравнению с лампами накаливания. Их коэффициент полезного действия примерно в 4 раза больше, они более экономичны, так как их нагревательные спирали включаются только на непродолжительный промежуток времени для того чтобы «зажечь» лампу, после начала разряда они отключаются с помощью стартера. К тому же они ярче горят, имеют улучшенный спектральный состав излучения и значительно больший срок службы.
Конструктивно люминесцентная лампа представляет собой длинную стеклянную трубку, снабженную электродами и покрытую изнутри слоем люминофора. Срок службы люминесцентных ламп — порядка 12 ООО часов. Однако в условиях низкой температуры и влажности они плохо «загораются» и выходят из строя.
Люминесцентная трубчатая лампа низкого давления:
Для их надежной работы требуются оптимальные «условия — это температура 18-25 °С и относительная влажность воздуха не более 70%. Такие лампы могут выпускаться цветными, причем в очень широком спектре, что зависит от состава использованного в них люминофора. Первая буква в их обозначении всегда Л, что означает — «люминесцентная». Следующие буквы (между Л и Ц, указывающими на характеристику цветности) информируют о спектральном составе и конструктивных особенностях лампы, поскольку колбы, в которых выпускаются эти лампы могу быть самого разнообразного вида и размера: Б — белая, Д — дневная, ТБ — тепло-белая, ХБ — холодно-белая, Е — естественная, БЕ — белая естественная, Ф — фотосинтетическая, Р — рефлекторная, К — кольцевая, А — амальгамная.
Лампы с указанием цветности (Ц) отличаются улучшенным спектральным составом излучения, обеспечивающим хорошую цветопередачу освещаемых предметов. Цифры, следующие после буквенного обозначения, указывают номинальную мощность лампы в ваттах. Мощность люминесцентных ламп имеет около пятнадцати номиналов: 6, 9, 11, 15, 18, 20, 30, 36, 40, 58, 65, 30, 125 и 150 Вт. Для освещения открытых площадок чаще всего применяются дуговые ртутные лампы высокого давления, основанные на давлении дугового разряда в парах ртути, при котором возникает мощное ультрафиолетовое излучение.
Лампа ДРЛ:
Такие лампы в несколько раз экономичнее, чем лампы накаливания. Они не дают высокого качества цветопередачи, но этого и не требуется при освещении наружных площадок — проезжих частей дорог, строительных площадок, промышленных предприятий и производственных территорий. ДРЛ включаются в сеть с номинальным напряжением 220 и 380 В. Выпускаются восьми типоразмеров: мощностью 50, 80, 125, 250, 400, 700, 1000, 2000 Вт. Разновидностью мощных ламп для открытых площадок являются и металлогалогенные лампы ДРИ, конструктивно мало чем отличающиеся от ртутных ламп высокого давления. В их маркировке буквы обозначают: Д — дуговая, Р — ртутная, И — излучающими добавками, 3 — зеркальная. Первое число после буквенного обозначения указывает номинальную мощность в ваттах. Выпускаются они шести видов: на 250, 400, 700, 1000, 2000, 3500 Вт.
У металлогалогенных ламп высок разброс средней продолжительности горения — от 600 часов до 10 000 часов. Наиболее просто включить в сеть лампу накаливания. Для этого ее подключают к фазному и нулевому проводам электропроводки. Выключатель при этом должен находиться на фазном проводе, иначе с лампы нельзя будет убрать напряжение, когда возникнет необходимость ремонта, замены лампы или смены люстры.
К верхнему контакту патрона лампы нужно подсоединить фазный провод, а боковой резьбе — нулевой. Все! Лампа готова к работе, осталось щелкнуть выключателем.
Если позволяет переключатель, можно комбинировать одновременное включение разных групп ламп, то есть, управляя режимами их работы, даже если они находятся в разных местах. Часто объединяют, например, выключатели освещение в ванной и туалетной комнатах в одном корпусе.
Схема включения электрических ламп накаливания: а — выключателем однополюсным; б — выключателем однополюсным на две цепи; в — управление из двух мест при помощи переключателей. EL1, EL2 — лампы накаливания; QS — выключатель; QSI— выключатель сдвоенный; SA1, SA2 — переключатели.
Включить в сеть люминесцентную лампу сложнее в силу того, что сложнее сам процесс, который протекает в колее этой лампы во время работы. Нужно создать напряжение зажигания, чтобы пробить газовый слой между электродами «зажечь» лампу. Но тут же необходимо выключить предварительный накал электродов, иначе ток в лампе возрастет выше допустимого уровня и электровесы могут просто сгореть. Поэтому в схеме включения используют стартер, дросселя и конденсатор.
Дроссель или ПРА (пускорегулирующий аппарат) — это обмотка, намотанная на сердечник из листовой электротехнической стали, включающаяся последовательно с самой лампой. С его помощью облегчается зажигание и ограничение тока, что обеспечивает ее устойчивую работу. Дроссель включается с лампой последовательно, стартер — параллельно.
Схема включения лиминесцентных ламп стартерная с дросселем: EL1 — лампа люминесцентная; КК — стартер; С — конденсатор; LL — дроссель.
В обозначении каждого дросселя зашифрованы его назначение, устройстве, исполнение и параметры. Например ПРА, на котором написано «2УБИ-40/22С-1 АВПП-900 ГОСТ 16809-71», представляет собой двухламповый индукционный стартерный аппарат с предварительным подогревом электродов к лампам мощностью 40 Вт для включения в однофазную сеть 120 В, со сдвигом фаз между токами ламп встроенного исполнения, с особо пониженным уровнем шума, номер разработки — 900.
Стартер всегда обозначается буквой «С» и цифрами, указывающими мощность лампы, для которой предназначен стартер и его номинальное напряжение (127 или 220 вольт). Например: 20С-127 — стартер для люминесцентных лап предельной мощностью 20 Вт включительно, то есть 4, 6, 8, 15, 18 и 20 Вт; 65С-220 — стартер для люминесцентных ламп мощностью 65 Вт; 80С-220 — стартер для люминесцентных ламп предельной мощностью 80 Вт включительно, за исключением ламп мощностью 65 Вт, то есть 13, 30, 36, 58 и 80 Вт. Если мощность ПРА не соответствует мощности самой лампы, она гореть не будет и даже не зажжется.
В случае выхода из строя дросселя, существует возможность заменить его лампой накаливания. Чтобы люминесцентная лампа зажигалась более надежно, можно использовать широкую металлическую полосу из фольги, которую располагают по поверхности лампы и присоединяют одному из выводов электродов.
Схема включения люминесцентных ламп с лампой накаливания в качестве балласта: ЕL1 — лампа люминесцентная; КК — стартер; С — конденсатор; ЕL2 — лампа накаливания.
Полосу можно не присоединять к электроду, а заземлить. Можно поступить и другим образом: один из монтажных токоведущих проводов проложить вдоль самой лампы и закрепить его по концам колбы проволокой. Контактные электроды лампы представляют собой расположенные на ее торцах штырьки.
Для установки лампы необходимо штырьки обоих цоколей лампы одновременно вставить до отказа в прорези в верхней части патрона и осторожно подвернуть лампу на 90°, стараясь при этом не оторвать колбу от цоколя. Стартер имеет такие же контактные штырьки, вставляется в специальное гнездо стартеродержателя и поворачивается до упора по часовой стрелке.
Надо отметить, что люминесцентные лампы достаточно капризны в отношении влажности и температуры окружающей из среды. При повышении относительной влажности до 75-80% они отказываются зажигаться, то же происходит при температурах, выходящих за интервал ниже 10 °С и выше 35 °С. В этих случаях помогает упомянутая уже тонкая токопроводящая полоса, которую приклеивают на колбу лампы и заземляют или зануляют. Вместо полосы можно использовать тонкий слой гидрофобного прозрачного лака, который также необходимо нанести на колбу лампы.
Может произойти отказ люминесцентной лампы и при понижении напряжения на 10%. Цоколь и контакт патрона лампы накаливания могут приржаветь друг к другу, и лампа не будет выворачиваться из патрона. В этом случае выворачивают нижнюю часть патрона вместе с лампой, отключив, конечно, предварительно напряжение. Колба лампы в этом случае может оторваться от цоколя. Чтобы подобная неприятность не произошла с люминесцентной лампой, ее вынимают из патрона с гораздо большей осторожностью, поскольку в колбе люминесцентной лампы находятся пары ртути — сильный и опасный яд.
При неисправности люминесцентного светильника вам вряд ли удастся отремонтировать своими силами саму лампу или даже стартер. Легкодоступные методы ремонта, которые домашний электрик может произвести собственными силами, сводятся к следующему. Если лампы не зажигаются совсем, это может быть вызвано несколькими причинами:
- Отсутствует напряжение в питающей цепи. В этом случае необходимо убедиться, действительно ли это так, для чего достаточно включить в розетку заведомо исправный электроприбор.
- Неисправен выключатель. Производится устранение неисправности или замена выключателя, после чего лампу пытаются включить снова.
- Нет электрического контакта между штырьками лампы и токопроводящими элементами патрона. Это можно проверить путем незначительного поворота лампы в патроне.
- Нет электрического контакта стартера в стартеродержателе. Чтобы проверить, есть ли контакт, можно попробовать снять стартер и вновь установить его на место. Если есть запасной, поставить его вместо стоявшего ранее.
- Неисправна сама лампа или стартер. При этом остается только поменять лампу и стартер, причем делается это поочередно, иначе вы так и не разберетесь в чем именно неисправность.
Лампа может и включиться, но не полностью. В этом случае она будет мигать возможно свечение одного электрода. Причина такой неисправности может быть такой же, что и предыдущая — вышла из строя сама лампа или стартер, и, следовательно, их надо заменить. Но в мигании лампы может быть повинно и пониженное напряжение сети при абсолютно исправных лампе и стартере. В этом случае необходимо включить светильник в сеть, напряжение которой точно соответствует номиналу лампы (127 В или 220 В).
Для его получения можно использовать автотрансформатор или стабилизатор напряжения.
Для включения в сеть дуговой ртутной лампы не требуется использование стартера, она включается параллельно конденсатором и последовательно с дросселем по схеме.
Схема включения ламп ДРЛ: FU — предохранитель; С — конденсатор; ЕL — лампа ДРЛ; LL — дроссель.
Еще несколько полезных советов домашнему электрику, приступающему к подвеске люстр или замене ламп в светильнике. Не забудьте отключить пробки в электропроводке прежде чем приступить к работе. Разумеется, что в этом случае нужно позаботиться об освещении места работы. Целесообразно начинать работу в светлое время суток, чтобы пользоваться естественным освещением.
Если же ремонт предстоит срочный, можно воспользоваться автономными источниками освещения: электрическими фонарями на батареях, осветительными лампами, подключенными к автомобильному аккумулятору и т.п. Заменяя неисправные лампы в светильнике, проследите за тем, чтобы тип и мощность новых ламп соответствовала тем, которые вы заменяете. Если вы установите в светильник лампы накаливания большей мощности чем те, на которые он рассчитан, это приведет к перегреву частей светильника и цоколя лампы, что может оказаться причиной новой неисправности, а то и пожара.
Прежде чем повесить люстру, нелишне будет оценить состояние подводки в месте подключения, а также крючка для люстры. Внимательно следите за тем, чтобы провода, подходящие к клеммам люстры были надежно изолированы друг от прута, так как клеммы контактов обычно расположены весьма близко одна к другой.
Если оголенная часть провода слишком длинна, ее укорачивают, после чего зажимают в клеммнике. Люстры имеют декоративные колпачки, укрепленные на стержне люстры, которые при подвеске или ремонте опускаются вниз по стержню, а по окончании работы поднимаются и прижимаются к потолку, закрывая провода, подвесной крюк и клеммник. Иногда колпачки фиксируются в верхнем положении винтом.
Подвесной крюк, к которому подвешивают люстру, должен иметь такую длину, чтобы колпачок люстры полностью закрывал клеммник и провода.
Крюки выпускаются нескольких видов для каждого типа перекрытия (монолитная конструкция, многопустотные плиты и т. д.).
Крюки модификации У623 используются для подвески светильников массой до 15 кг к многопустотным плитам перекрытий. В зависимости от размера плит поперечные опорные планки на крюке можно переставлять на оси крюка. Если концы крюка не имеют изоляционных колпачков, их следует обмотать изоляционной лентой.
Модификации У625 и У629 используются для подвески более легких светильников массой до 7 кг к монолитным плитам перекрытий.
Электродвигатели
В зависимости от вида используемого в электрической машине тока двигатели разделяются на постоянного и переменного тока. Каждый тип двигателей обладает своими достоинствами и своими недостатками. Двигатели переменного тока устроены, например, гораздо проще, с ними легче работать, но регулировать частоту вращения практически невозможно. Поэтому и применяют их большей частью в приборах, где регулировать частоту вращения нет необходимости, например в пылесосах, электропилах и т.п. В самом общем виде электрические двигатели переменного тока состоят из двух главных частей: неподвижной части — статора и вращающейся части — ротора. Выпускают их однофазными и многофазными, мощностью от 0,2 до 200 киловатт и более.
Электрический двигатель трехфазный с короткозамкнутым ротором серии 4А:
Двигатели постоянного тока также состоят из подвижной части, которая в этом случае называется якорем, и неподвижной части — статора. Обмотки статора якоря в них могут быть соединены последовательно, параллельно и комбинированно. Они намного сложнее в эксплуатации, но обладают несомненным преимуществом перед двигателями переменного тока, — позволяют регулировать частоту вращения.
Выпускаются также универсальные коллекторные двигатели, рассчитанные на работу как от переменного тока частотой 50 Гц (127 и 220 В), так и от постоянного тока напряжением в 110 и 220 В. Применяются они широко — в холодильниках, вентиляторах, пылесосах, соковыжималках и электрических мясорубках и других бытовых приборах. Такие двигатели обладают невысокой мощностью — до 600 Вт и развивают частоту вращения до 8000 оборотов в минуту. Регулировку частоты их вращения производят, изменяя величину подводимого к их обмоткам напряжения.
К недостаткам универсальных коллекторных двигателей следует отнести невозможность работы на малых нагрузках (двигатель в таком режиме идет «вразнос»), пониженный КПД при работе на переменном токе и возбуждение радиопомех при их работе. Последний недостаток уменьшается так называемым симметрированием обмотки возбуждения, которая включается с обеих сторон якоря, что позволяет снизить уровень создаваемых двигателем радиопомех.
Электрический двигатель любого типа имеет технический паспорт в виде металлической таблички, закрепленной на его корпусе. На ней указаны его основные технические характеристики. В паспорте двигателя обычно указываются: тип двигателя; его заводской номер; вид тока, на котором работает двигатель; номинальная частота переменного тока (50 Гц); номинальная полезная мощность на валу двигателя; коэффициент мощности; вид соединения обмотки статора и необходимое в каждом из этих случаев напряжение сети, а также потребляемый ток при номинальной нагрузке; режим работы по длительности; частота вращения при номинальной нагрузке; номинальный коэффициент полезного действия; степень защиты, а также ГОСТ, класс изоляции обмотки, масса и год выпуска.
Устройство двигателей каждого из типов достаточно сложно, и его доскональное знание вряд ли потребуется домашнему электрику. Однако часто возникают ситуации, которые требуют не ремонта двигателя, а включения исправно работающего двигателя в электрическую сеть. Главную трудность представляет количество выводов различного рода обмоток, разобраться в которых подчас довольно сложно. Помогают в этом условные обозначения, унифицированные, по крайней мере, для двигателей, выпускаемых или выпускавшихся.
Сложнее всего разобраться с обмотками двигателя постоянного тока, которых может быт больше десятка. Их принято обозначать начальными буквами слов, отражающих их функциональное назначение: Я1 и Я2 — начало и конец обмотки якоря; К1 и К2 — начало и конец компенсационной обмотки; Д1 и Д2 — начало и конец обмотки добавочных полюсов; С1 и С2 — начало и конец последовательной (сервисной) обмотки возбуждения; Ш1 и Ш2 — начало и конец параллельной шунтовой обмотки возбуждения; У1 и У2 — начало и конец уравнительного провода. Проще разобраться с двигателями переменного тока, у которых число выводов обмоток значительно меньше.
Если обмотки статора трехфазных двигателей переменного тока соединены звездой, то начало обмотки первой фазы обозначается как С1, второй — С2, третьей — СЗ, нулевая точка — 0.
Если выводов шесть, дальнейшая нумерация обозначает концы обмоток фаз, в той же последовательности: конец обмотки первой фазы — С4; второй — С5; третьей — С6.
Если применена схема соединения обмоток статора треугольником, зажим первой фазы обозначается С1, второй — С2, третьей — СЗ.
Для трехфазных асинхронных двигателей: Р1 — роторная обмотка первой фазы, Р2 — второй фазы, РЗ — третьей, 0 — нулевая точка.
У асинхронных многоскоростных двигателей выводы обмоток обозначаются для 4 полюсов — 4С1, 4С2 и 4СЗ; для 8 полюсов — 8С1, 8С2 и 8СЗ.
Для асинхронных однофазных двигателей начало главной обмотки обозначается С1, конец — С2; пусковой обмотки — соответственно П1 и П2.
Чтобы можно было легче разобраться с обмотками коллекторных машин постоянного и переменного тока, вывод конца обмотки всегда помечается добавленным к основному цвету обоих проводов черным цветом, таким образом, концы обмоток — двуцветные, начала — одноцветные. Выводы обмотки якоря — белого цвета последовательной обмотки возбуждения — красного цвета, она имеет дополнительный вывод, обозначенный красным с желтым цветом; параллельной обмотки возбуждения — зеленого цвета.
У синхронных машин, которые носят название индукторов, начала и конец обмотки возбудителя обозначаются соответственно как И1 и И2. Такой же принцип цветовой маркировки сохранен и для других типов двигателей, — конец обмотки всегда имеет двуцветную маркировку, причем один из цветов — всегда черный.
Электрические моторы малой мощности, недостаточная толщина провода обмоток которых не позволяет применить буквенное обозначение, маркируются только цветом. При соединении звездой желтый провод означает начало первой фазы, зеленый — начало второй, красный — начало третьей, черный — нулевую точку Если выводов шесть, начала фаз обмоток имеют такую же расцветку, как и при соединении звездой, концы фаз обозначены соответствующими цветами с добавление черного.
Пусковые конденсаторы работают всего несколько секунд, поэтому лучше использовать более дешевые электролитические конденсаторы ЭП. Следует помнить, что электролитические конденсаторы обладают большим током разряда и остаются заряженными после отключения напряжения. После каждого отключения конденсатор необходимо разрядить с помощью какого-либо сопротивления, например нескольких соединенных последовательно ламп накаливания.
Применение пусковых конденсаторов позволяет получить от двигателя мощность, составляющую 65-85 процентов от той, что указана в его паспорте, и потому этот метод считается весьма эффективным для эксплуатации. Но подобрать нужную емкость бывает сложно, поэтому часто используется другой метод подключения электродвигателя — с применением активных сопротивлений.
Схема включения трехфазного электродвигателя в однофазную сеть: а — при помощи конденсаторов при включении электродвигателя в звезду; б — при помощи конденсаторов при включении электродвигателя в треугольник.
Схема включения трехфазного электродвигателя в однофазную сеть: а — при помощи активного сопротивления при включении электродвигателя в треугольник; б — при помощи активного сопротивления при включении электродвигателя в звезду.
Перед тем как двигатель подключить к однофазной сети, включают пусковое сопротивление, которое отключают после того, как двигатель достигнет частоты вращения, близкой к номинальной. Двигатель будет продолжать работать с мощностью, составляющей примерно половину номинальной. Для включения в цепь электрического двигателя постоянного тока также существует несколько схем, принципиально отличающихся друг от друга.
Чаще других используется схема включения с помощью пускового реостата. Дело в том, что при включении двигателя возникает большой пусковой ток, который может быть выше номинального ив 10, ив 20 раз, что просто может вывести из строя и двигатель и другие элементы цепи, в которую он включен. Для того чтобы этот ток ограничить, применяют пусковой реостат, который включают последовательно с цепью якоря. Такая схема применяется обычно для двигателей мощностью более 0,5 киловатта. Величину пускового сопротивления реостата можно подсчитать по формуле:
Rп=(U/(1.8-2.5))*Rя
, где Rп — пусковое сопротивление реостата, измеряется в омах, U — напряжение сети (110 или 220) в вольтах, Iном — номинальный ток двигателя в амперах, Rя — сопротивление обмотки якоря в омах. Прежде чем включать двигатель, установите на реостате рычаг 2 на холостой контакт «0».Включив сетевой рубильник, переведите рычаг реостата на первый промежуточный контакт. Двигатель должен возбудиться, и в цепи якоря потечет пусковой ток, величина которого будет зависеть от большого сопротивления, складывающегося из всех четырех секций сопротивления Rп. Когда частота вращения якоря увеличится, пусковой ток должен уменьшиться, это позволяет уменьшать и сопротивление Rп, переводя рычаг реостата на второй, потом на третий контакт, и так до вех пор, пока он не окажется на рабочем контакте.
Следует помнить, что рычаг реостата нельзя долго держать на промежуточных контактах. Сопротивления реостата в таком режиме сильно нагреваются и могут перегореть, так как пусковые реостаты рассчитаны на непродолжительное время работы. Выключаются двигатели постоянного тока не сразу. Не спешите отключать двигатель от сети, прежде переведите рукоятку реостата в крайнее левое положение. Двигатель при этом, конечно, отключится, но обмотка возбуждения останется замкнутой на сопротивление реостата. Если этого не сделать, в ней в момент размыкания цепи может появиться очень большое напряжение, что выведет двигатель из строя.
Если вам приходилось уже иметь дело с двигателями постоянного тока, вы непременно должны были обратить внимание, что при их работе на коллекторе происходит постоянное искрение. Причины его могут быть различными, само по себе искрение еще не свидетельствует о неисправности двигателя или о невозможности его эксплуатации. Полностью избавиться от искрения на коллекторе вам не удастся, даже если щетки у вашего двигателя будут установлены абсолютно правильно по заводским меркам, если прилегать к коллектору щетки будут ровно и плотно, если коллектор двигателя будет незагрязненным и еще не выгоревшим, если щеточное устройство не будет вибрировать, если... Словом много еще может быть разных если: избежать их всех, как правило, не удается. Поэтому вам необходимо будет научиться правильно определять степень допустимого искрения на коллекторе.
Существуют определенные нормы искрения, в которых вам нужно научиться ориентироваться, если вы эксплуатируете подобный двигатель. Нормы определяются по степени искрения под сбегающим краем щетки и по специально разработанной для этой цели шкале, называемой классами коммутации.
- Класс 1: темная коммутация. Это отсутствие искрения. Определяют его по отсутствию почернения на коллекторе и отсутствию нагара на щетках.
- Класс 1,25: слабое точечное искрение под небольшой частью щетки.
- Класс 1,5: слабое искрение под большей частью щетки. Такое искрение оставляет на коллекторе следы почернения, которые легко устранит протирание коллектора бензином, остаются также следы нагара и на щетках.
- Класс 2: искрение под всем краем щетки. Эксплуатация двигателей с таким искрением возможна, если оно происходит лишь в моменты, когда резко увеличивается нагрузка, или в режиме перегрузки. При этом на коллекторе появляются следы почернения, которые уже невозможно устранить протиранием поверхности коллектора бензином, так же, как и следы нагара на щетках.
- Класс 3: значительное искрение под всем краем щетки с наличием крупных вылетающих искр. Двигатель можно эксплуатировать, если такое искрение появляется только в момент прямого включения без использования реостатных ступеней или реверсирования. И конечно, при том условии, что после такого искрения коллектор и щетки остаются в состоянии, пригодном для дальнейшей работы, поскольку на коллекторе такое искрение вызывает уже значительное неустранимое почернение, а щетки могут подгореть и разрушиться.
При постоянной эксплуатации двигателя такого типа можно научиться определять допустимую степень искрения по цвету образующихся искр. Совсем не опасно небольшое искрение голубовато-белого цвета. Оно практически всегда присутствуй на сбегающем крае щетки. Вывод о неправильной коммутации вы можете сделать, если заметите удлиненные искры желтоватого оттенка. И уж совсем плохо, если вы увидите искры зеленой окраски, а на рабочей поверхности щеток обнаружите частички меди. Это свидетельствует о механическом повреждении коллектора двигателя. И еще один совет домашним электрикам. Двигатели и переменного, и постоянного тока, — достаточно сложные механизмы, чтобы надеяться произвести удачный их ремонт без соответствующей квалификации. Если не чувствуете в себе уверенности, что справитесь с этой работой, лучше сразу отнести двигатель в мастерскую, чтобы им занялись специалисты-профессионалы, — в этом случае он, наверняка, прослужит вам еще долгое время. Берясь за ремонт самостоятельно, вы рискуете окончательно вывести его из строя.