Что такое лоток кабельный железобетонный и где его применяют

Железобетонные кабельные лотки — что это?

Кабельный лоток железобетонный широко распространен в строительной сфере для выполнения прокладки всевозможных инженерных коммуникаций. Благодаря использованию этого изделия гарантируется максимальная защита сетей от воздействий не только природного, но и техногенного характера.

Основные разновидности лотковых изделий

Лотки для коммуникаций выпускают разных типов. Они отличаются всевозможными параметрами. Конкретный тип потребители подбирают, руководствуясь требуемыми целями, условиями эксплуатации, нюансами монтажа коммуникационных сетей. Изделия классифицируют по следующим характеристикам:

• конструктивное исполнение;
• габариты;
• комплектация крышкой;
• функциональность;
• особенности установки.

Самые распространенные варианты лотков:

• П-образные конструкции, имеющие вид прямоугольного параллелепипеда. Такие изделия приобретают для сооружения каналов сложной формы, при необходимости отвода воды либо обустройства дренажа. Увеличенные габариты лотков позволяют укладывать в них разные типы кабелей на подставках. Прочность ЖБИ гарантирована благодаря устойчивости бетона к воздействию нагрузок и неблагоприятных факторов. Такие кабельные лотки рекомендовано укладывать во влажном либо промерзающем грунте.
• Трапециевидные изделия позволяют сооружать телескопические соединения, поскольку ширина лотка изменяется вдоль продольной его оси. Фиксированные размеры детали гарантируют точность сопряжения, существенно ускоряя монтаж. Элементы такого типа устанавливают, чтобы отводить воду с полотна автомобильных магистралей. Им не страшны неблагоприятные внешние факторы, они совершенно не поглощают влагу извне.
• Водопропускные желоба удобны для организации эффективного водоотвода — их устанавливают параллельно дорожному полотну с уклоном. Это позволяет воде быстро стекать с трассы. Изготовление деталей выполняют по особой методике. Арматуру используют предварительно напряженную, сушат ЖБИ при повышенной температуре, чтобы значительно улучшить механические характеристики.

Назначение железобетонных лотков обозначено в их маркировке:

• МЖБЛ — для монтажа водоотводящих каналов, дренажных систем;
• УБК — прокладка энергетических линий;
• МШЛ — обустройство железнодорожных линий;
• Л — сооружение теплотрасс, а также дорожных конструкций.

Герметичность лотку гарантируют крышка или дорожная плита, устанавливаемая, чтобы закрыть собой внутреннюю полость изделия. При этом все внутренние коммуникации надежно защищены от механических повреждений, они способны продолжительный период корректно функционировать.

Кабельные железобетонные лотки достоинства продукции

Перечисляя преимущества этого продукта, стоит отметить такие его параметры:

• прекрасная вентиляция кабельной трассы, расположенной внутри изделия;
• применение небронированных кабелей, что существенно экономит устройство коммуникаций;
• простой доступ к кабелям, достигаемый посредством снятия крышки;
• срок эксплуатации коммуникаций значительно возрастает;
• продукция имеет широкий ассортимент моделей, что позволяет прокладывать коммуникации любого вида.

Для чего предприятия ЖБИ производят лотки

Изделия применяют при сооружении всевозможных строительных объектов, жилых сооружений, парковочных комплексов, при обустройстве террас, монтаже коммуникаций и прокладке автотрасс. Актуальны они при проведении канализационных коллекторов, укладке силовых кабелей подстанций, телекоммуникационных линий, дренажных систем, водоотводящих и осушительных каналов, прокладке трубопроводов.

Изготовление таких лотков предприятия ЖБИ осуществляют, руководствуясь ГОСТ, а также проектной документацией. Все выпускаемые изделия имеют высокую прочность, поэтому так широка их сфера использования.

ЖБ лотки востребованы в таких отраслях жизнедеятельности:

• коммунальная отрасль;
• энергетическая сфера;
• строительство промышленное, жилое и дорожное.

Железобетонный лоток — практически универсальная конструкция, рекомендованная для использования в различных сферах. Изделие нередко комплектуется крышкой, оно проходит лабораторное испытание использующегося сырья, а затем скрупулезную проверку качества выпущенного продукта.

Как изготавливают лотки кабельные бетонные

Поскольку изделию суждено эксплуатироваться в неблагоприятных условиях, выпуск железобетонных лотков требует ответственности на каждой стадии технологического процесса. Решающее значение в прочности изделия играет состав бетона. Готовая затвердевшая смесь обязана иметь повышенную надежность, водостойкость, долговечность и морозостойкость.

Герметичность бетона — определяющий фактор, поскольку кабель не способен сопротивляться губительному влиянию влаги. В железобетонном тоннеле сухость гарантирована длительный период, воздушная же подушка, как естественный теплоизолятор, значительно смягчает температурные перепады.

Бетонный лоток гарантирует надежную защиту проложенным внутри него силовым кабелям. Подобный вариант прокладки коммуникаций оптимален, поскольку проверен временем.

Специфика применения

Аналогично электротехническим лоткам, железобетонные каналы применяют для прокладки сетей энергоснабжения, только в значительно большем масштабе. Первый вариант используют для укладки коммуникаций в подстанциях, а второй тип изделий — для мощных кабелей. Если необходимо соединить комплектом силовых кабелей подстанцию с атомной электростанцией, эту процедуру выполняют двумя вариантами:

• по воздуху, применяя дорогостоящие, нуждающиеся в регулярном техническом обслуживании линии ЛЭП;
• в земле, посредством расположения кабелей в снабженных крышками лотках.

Первый вариант слишком дорогой и более трудоемкий, а вот второй способ практичнее. Из-за этого все чаще для достижения цели применяют железобетонные лотки. Они обеспечивают быстрый доступ к силовым коммуникациям, который позволяет быстро организовать плановый ремонт. Достаточно только откопать немного грунта, а затем поднять крышки перекрытия.

Характерной чертой такой продукции является универсальность. Кроме прямого назначения изделия используют, чтобы организовать качественный водоотвод, применяя дренажные, водоотводные либо водосточные лотки. Эти ЖБИ также незаменимы при прокладке к месту строительства инженерных коммуникаций.

Сложно представить современную строительную площадку без кабельных лотков из железобетона. Использование таких конструкций помогает реализовать всевозможные задачи, гарантируя отменное качество, высокую надежность, а также долговечность монтажа. Выбирая определенный тип продукции, требуется уделять внимание ее габаритам, массе, характеристикам, быть уверенным, что производитель придерживается при изготовлении изделий всех стандартов.

Электротехнические железобетонные лотки

Для выполнения работ по прокладке различных инженерных сетей, сооружения тепловых трасс, дренажных систем и объектов гидротехнического назначения используют конструкции П-образного профиля из железобетона. После прокладки коммуникационных систем устанавливают крышки лотков, которые надежно защищают магистрали от влияния природных факторов и доступа посторонних. Лоток железобетонный кабельный отличается повышенной прочностью и надежностью. Он изготавливается согласно требованиям стандарта. Проложенные в нем коммуникации находятся в полной безопасности.

Для чего выпускают заводы ЖБИ лотковые изделия?

Изготовление коммуникационных каналов из железобетона осуществляется на специализированных предприятиях, согласно положениям нормативной документации.

Благодаря повышенной прочности и надежности железобетонных конструкций лоткового типа область использования изделий довольно обширная:

• сфера дорожного строительства;
• коммунальная отрасль;
• жилищное и промышленное строительство;
• энергетическая сфера.

Железобетонные лотки для кабеля востребованы при сооружении парковочных комплексов, промышленных и коммерческих объектов, жилых зданий, а также при прокладке автомобильных дорог и обустройстве террас.

Бетонный кабельный лоток предназначен для применения в энергетическом строительстве

Спектр решаемых задач:

• укладка электрокабелей от подстанций с трансформаторами и линий телекоммуникационной связи;
• строительство закрытых и открытых дренажных систем и сооружение закрытых водоотводящих каналов;
• прокладка магистралей подачи воды, а также размещение различных труб, в том числе канализационных.

Железобетонные каналы востребованы не только для прокладки кабелей связи. Они используются для обеспечения эффективного отвода воды на различных объектах:

• заводах и фабриках;
• железнодорожных линиях;
• автомобильных дорогах;
• аэродромных полосах;
• автомобильных стоянках;
• парках и скверах;
• жилых зданиях;
• гидротехнических строениях.

Лотковые каналы – универсальный вид строительной продукции, широко применяемой в областях промышленного и частного строительства. Технология изготовления продукции предусматривает лабораторный контроль входного сырья и проверку качества готовых изделий.

Они служат для защиты кабеля от давления почвы и воздействия грунтовых вод

Виды лотков из железобетона

Согласно классификации, кабельные железобетонные лотки отличаются следующими параметрами:

• конструктивным исполнением;
• возможностью комплектации крышкой;
• габаритными размерами;
• функциональным назначением;
• особенностями монтажа.

В строительной сфере применяют следующие разновидности лотковых каналов:

1. Изделия П-образного сечения, имеющие форму прямоугольного параллелепипеда. Они применяются для строительства составных каналов, в качестве дренажных и водоотводящих элементов. Увеличенные габариты железобетонных каналов позволяют уложить на подставках различные виды электрокабелей. Продукцию отличает увеличенная прочность, а также коррозионная устойчивость. Прочностные характеристики позволяют применять лотки во влажных и промерзающих почвах.
2. Продукцию трапециевидной формы. За счет изменения ширины канала вдоль продольной оси изделия обеспечивается возможность телескопического соединения. Фиксированные размеры телескопических лотков обеспечивают высокую точность сопряжения каналов и ускоряют монтажные работы. Изделия устанавливают по обочинам транспортных магистралей для отвода осадков с дорожного полотна. Продолжительный ресурс эксплуатации лотков телескопического типа обеспечивается за счет устойчивости изделий к поглощению влаги.

Маркировка изделий отличается в зависимости от назначения:

• аббревиатура УБК соответствует энергетическим лоткам;
• сокращение МЖБЛ применяется для дренажных каналов и водоотводящих лотков;
• маркировка Л используется для дорожных и теплотрассовых лотков;
• индекс МШЛ соответствует продукции, предназначенной для железнодорожных линий.

Так как изделие будет эксплуатироваться в особых условиях, производство лотков ЛК требует ответственного подхода ко всем этапам технологического процесса

В зависимости от конкретного исполнения лотка и его функционального назначения изделие может комплектоваться крышкой. Для обеспечения герметичности каналов также используют плиты дорожные, которыми закрывают внутреннюю полость.

Лоток бетонный: главные разновидности лотковых изделий

Кабельные лотки могут быть разными и отличаться теми или иными характеристиками. Конкретный тип подбирают в соответствии с поставленными задачами, условиями эксплуатации, особенностями монтажа элементов коммуникации.

Лотки делят по таким характеристикам:

• Габаритные размеры
• Конструктивное исполнение
• Наличие и возможность комплектации крышкой
• Особенности монтажа
• Функциональное назначение

Наиболее популярные виды лотковых каналов в современном строительстве:

1) Конструкции с П-образным сечением, выполненные в форме прямоугольного параллелепипеда. Их выбирают для сооружения составных каналов, обустройства дренажа, отвода воды. Увеличенные габариты каналов дают возможность укладывать на подставках разные виды электрических кабелей. Прочность каналов обеспечивается за счет устойчивости изделий к воздействию различных факторов, нагрузок. Кабельные ЖБ лотки данного типа подходят для монтажа в промерзающих и влажных почвах.

2) Трапециевидные – дают возможность выполнять телескопические соединения, что обеспечивается благодаря изменению ширины изделия вдоль его продольной оси. Благодаря фиксированным размерам элементов удается гарантировать высокую точность сопряжения каналов, значительно ускорить процесс монтажа.

Такие изделия часто устанавливают в обочинах автомобильных магистралей для отвода с дорожного полотна воды. Они не боятся воздействия внешних факторов, не поглощают влагу.

3) Водопропускные желоба – используются для эффективного водоотвода, монтируются вдоль дорожных полотен. Устанавливаются с уклоном, чтобы позволять воде стекать. Производство осуществляется по методике преднапряжения арматуры и сушки при высокой температуре для существенного улучшения механических параметров.

Если рассматривать именно маркировку кабельных железобетонных лотков, то она дает информацию об их назначении: изделие МЖБЛ применяется для сооружения дренажных и водоотводящих каналов, УБК обозначает энергетические лотки, Л для конструирования теплотрасс и дорожных конструкций, МШЛ для железнодорожных линий.

Герметичность лотка обеспечивается крышкой либо дорожными плитами, которые устанавливают для закрытия внутренней полости. В таком надежно защищающем их от повреждений коробе кабели, трубы, элементы разнотипного оборудования способны долго и корректно работать.

Лоток железобетонный кабельный – основные характеристики

Требованиями действующего стандарта регламентированы эксплуатационные характеристики, которыми обладают лотки кабельные бетонные:

• стойкость к воздействию отрицательной температуры;
• сохранение целостности при температурных перепадах;
• устойчивость арматурной решетки каналов к воздействию влаги;
• повышенный запас прочности железобетонной конструкции.

Нормативная документация содержит также требования по размерам лотковых изделий и их форме.

Конфигурация каналов отличается в зависимости от назначения:

• каналы трапециевидной формы используются в мостостроении и дорожной сфере, а также применяются при сооружении дренажных и канализационных линий;
• лотки с профилем поперечного сечения в виде квадрата или прямоугольника используются при прокладке теплотрасс, различных трубопроводов и кабельных сетей;
• продукция полукруглого или параболического профиля применяется для сооружения канализационных линий, организации водоотвода и строительства дренажных линий.

Затвердевшая смесь должна обладать повышенной прочностью, водостойкостью, морозостойкостью, долговечностью
Стандарт регламентирует следующие характеристики лотков:

• плотность применяемого бетона – до 2,4 т/м3;
• диаметр стальной арматуры – не меньше 0,6 см;
• класс арматурных стержней – AI-AIII;
• марка применяемого бетона – М300 и выше;
• крупность используемого заполнителя – не более 15 мм.

Соблюдение предприятиями-изготовителями требований стандарта и изготовление продукции в соответствии с технологией гарантирует качество железобетонных каналов.

Бетонные лотки электротехнического назначения

Электротехнические лотки представляют собой бетонную плиту особой конструкции, оптимально адаптированную для прокладки и поддержания рабочего состояния электрических кабелей.

Благодаря уникальной износостойкости и долговечности железобетона конструкция не подвержена воздействию влаги, промерзанию, подвижке грунта и прочим внешним воздействиям. Это означает, что нормальному функционированию кабелей ничего не помешает.

Бетонные лотки устанавливаются при подключении электричества, систем охранной и пожарной сигнализации, прочих автоматических систем к уже возведенным зданиям. При помощи таких лотков производят прокладку больших объемов кабелей, пролегающих под землей.

В зависимости от особенностей грунта — обычный, близость грунтовых вод, подвижный или глубоко промерзающий грунт — выбирается своя модификация лотка из ассортимента завода ЖБИ-4.

Какими преимуществами обладает лоток железобетонный кабельный?

До появления железобетонных лотков монтаж коммуникационных линий и трубопроводных магистралей выполнялся в каналах, сооруженных из кирпича. Однако кирпичные конструкции не обладают таким комплексом достоинств, как сборные лотки из армированного бетона. Каналы из кирпича обладают пониженной ремонтопригодностью и имеют недостаточно высокий срок эксплуатации. В связи с этим возникает потребность в использовании более надежного стройматериала.

Лоток железобетонный кабельный применяется для решения широкого комплекса задач и превосходит аналогичные конструкции из кирпича по комплексу показателей:

• повышенному запасу прочности и надежности. Изделия сохраняют целостность при подвижках грунта и способны воспринимать значительные нагрузки;
• возможности применения в сейсмически активных зонах. Бетон, усиленный арматурой, сохраняет характеристики при повышенной сейсмоактивности;

В железобетонном коробе сухость сохраняется на долгий срок, а воздушная подушка, являясь естественным теплоизолятором, смягчает перепады температур

• ремонтопригодности. Демонтировав защитную крышку лотка, несложно выполнить ремонтные и восстановительные мероприятия;
• темпам сооружения коммуникационных каналов. Из стандартных элементов быстро монтируются сборные лотки необходимой длины;
• герметичности. После цементирования стыковых участков сборной конструкции и установки защитной крышки обеспечивается надежная защита магистралей от проникновения грунтовых вод и осадков.

Кроме указанных плюсов, следует дополнительно отметить ряд преимуществ:

• возможность монтажа каналов во влажных почвах;
• ускоренный доступ к проложенным коммуникациям;
• снижение общего объема затрат по сравнению с конструкциями из кирпича;
• ускоренные темпы выполнения монтажных операций;
• увеличенный запас прочности;
• морозоустойчивость и влагостойкость;
• возможность эксплуатации в агрессивных средах.

В преимуществах использования кабельных лотков неоднократно убедились профессиональные строители. При выполнении ремонтных работ достаточно снять слой почвы, поднять крышку и заменить поврежденный кабель или трубу. После окончания ремонта наносится обмазочная мастика, устанавливается крышка и выполняется засыпка грунтом. При этом отсутствует необходимость в демонтаже железобетонных лотков, срок эксплуатации которых превышает несколько десятков лет.

Конструкция и типоразмеры лотковой продукции

Железобетонный лоток для кабеля изготавливается из следующих стройматериалов

1. Прочного бетона марки В20-В25. Для изготовления бетонной смеси используется цемент марок М400 или М500, перемешанный с очищенным песком и щебеночным наполнителем. Повышенная стойкость к воздействию влаги достигается благодаря использованию модифицирующих компонентов.
2. Арматурных прутков, соответствующих классу А1 и выше. Арматурная решетка повышает прочностные характеристики бетонного массива и собирается из стальных стержней, связанных отожженной проволокой.

Отличительной чертой этих изделий является их универсальность
Рецептура используемого бетонного раствора и конструктивные особенности продукции позволяют использовать лотки и поставляемые совместно с ними защитные крышки в условиях с различным климатом и сейсмической активностью. Железобетонные каналы отличаются увеличенной прочностью, морозоустойчивостью, влагостойкостью, а также четкими геометрическими размерами.

Габариты изделий изменяются в зависимости от исполнения:

• длина равна 740-3950 см;
• ширина составляет 280-2380 см;
• высота в интервале от 28 до 118 см.

Масса небольших лотков составляет 0,1 т и увеличивается до 2,7 т для изделий с максимальными габаритами.

Железобетонный лоток: конструктивные особенности и типоразмеры

Кабельные лотки ЖБ изготавливаются из бетона марки В20-В25, который готовится из бетонной смеси щебня, песка и цемента марок М400, М500. Раствор отличается повышенной стойкостью к воздействию влаги благодаря тому, что в него вводятся специальные модифицирующие компоненты. Упрочняется конструкция арматурными стержнями класса А1 и выше. Решетка монтируется из отдельных стальных прутьев, связанных вязальной отожженной проволокой.

Все изделия универсальные. Благодаря особой рецептуре кабельные лотки можно использовать в самых разных условиях, грунтах, климате, зонах с любой сейсмоактивностью. Геометрические размеры соблюдены точно, как и спецификации.

В зависимости от исполнения кабельные лотки железобетонные размеры могут иметь разные: длина в диапазоне 740-3950 сантиметров, ширина от 280 до 2380 сантиметров, высота в диапазоне 28-118 сантиметров. Вес небольших ЖБ лотков может быть равен 100 килограммам, изделия с максимальными габаритами весят до 2.7 тонн. Масса в кг обязательно указывается производителем.

О монтаже коммуникационных каналов – варианты размещения

Железобетонные лотки размещаются различным образом:

• выше уровня нулевой отметки. Они монтируются на спланированную поверхность. После монтажа магистралей устанавливаются защитные крышки. Данный метод установки отличается простотой и позволяет снизить объем расходов;
• ниже уровня грунта. Каналы располагаются в траншее, основание которой находится на заданной глубине. Крышки устанавливаются после монтажа коммуникаций, зазоры герметизируются, конструкция засыпается почвой.

Выбор оптимального метода монтажа определяется функциональным назначением лотковой конструкции и особенностями эксплуатации.

Кабельные лотки. Виды и монтаж. Применение и параметры

При производстве электромонтажных работ кабельные лотки необходимы для прокладки магистральной линии питания электроэнергией с большой нагрузкой на значительные расстояния.

Они защищают кабели от внешних повреждений, сохраняют эстетичность помещения, скрывают кабели, которые не подходят для интерьера помещения. Конструкция кабельных лотков не представляет сложности и выполнена в виде желоба из различных материалов, с крышками и перфорацией.

Внутренняя поверхность желоба обработана, во избежание повреждения кабеля при укладке. В такие лотки можно укладывать как один, так и несколько кабелей.

Виды лотков

Лотки разделяются на несколько видов по материалу изготовления:

• Металлические.
• Пластмассовые.
• Оцинкованные.
• Железобетонные.
• Бетонные.

Металлические кабельные лотки

Такие лотки изготавливают из низкоуглеродистой или нержавеющей стали, а также оцинкованного железа. Наиболее популярными стали лотки из оцинкованной стали, так как она имеет наилучшие эксплуатационные свойства и коррозионную стойкость, в сравнении с черным металлом. Их стоимость ниже лотков из нержавейки.

Кабельные лотки из оцинкованного железа

В свою очередь лотки из оцинковки разделяют на:

• Лестничные лотки.
• Неперфорированные лотки с крышкой.
• Перфорированные лотки.
• Проволочные лотки.

Лестничные

Лестничный тип лотков используется при условии установки опор для открытой укладки электрической проводки, действующей под напряжением до 1 кВ.

Лотки производят из оцинкованной стали толщиной 1,2 мм. Для удобства установки применяют поперечные перекладины, и другие дополнительные элементы.

В лотки разрешается укладка как силовых, так и маломощных кабелей. К кабелям, расположенным в лотках, имеется свободный доступ для ремонта и техобслуживания.

Неперфорированные лотки с крышкой

Такие лотки рассчитаны для установки силовых и маломощных проводов в виде пожарных, охранных или информационных проводов, в любых помещениях. Лотки состоят из крышки и основания.

При монтаже основание жестко фиксируется на поверхности, в лотки укладываются провода и кабели, сверху закрывается крышка. Такие лотки дают возможность создания электрической сети, при этом сохранив все достоинства наружной сети: мобильность, удобство установки, малая стоимость, изменение формы, высокая безопасность, сохранение внешнего вида помещения.

Перфорированные лотки

Такие лотки выполнены из оцинкованного металла с перфорированной основой. Его еще называют кабельным коробом или металлическим кабель-каналом. Перфорированный лоток можно монтировать с крышкой и без крышки, которая позволяет повысить защиту проводки, и расширяет область использования такой конструкции. Перфорированный вариант является оптимальным для кабелей напряжением до 1000 вольт.

Основной особенностью конструкции является боковая перфорация в виде отверстий по всей длине лотка. Это облегчает монтаж кабелей. Через отверстия удобно закреплять кабели в лотке. Перфорация предотвращает перегрев кабеля.

Другой особенностью являются штампованные края, помогающие быстро соединять конструкцию внахлест. На крышке лотка имеется заземление, что создает безопасность для человека.

Существует три вида перфорированных лотков по материалу изготовления из:

• Нержавеющей стали.
• Оцинкованного металла.
• Металла горячего цинкования.

Проволочные лотки

Кабельные лотки из проволоки изготавливают из оцинкованной стальной проволоки, и используются для монтажа открытых линий кабелей на промышленных объектах и жилых домов.

Силовые кабели допускается прокладывать вместе с проводами малой мощности. Проволочные модели лотков допускается монтировать в замкнутых и открытых пространствах.

Достоинства

• Малая масса сочетается с необходимой надежностью и прочностью.
• Возможность вентиляции кабелей.
• Удобный доступ для контроля кабеля.

Пластиковые кабельные лотки

В жилых помещениях, офисах чаще всего используют кабельные лотки, выполненные из ПВХ пластика. Их допускается использовать для укладки кабелей до 400 вольт, а также проводов телекоммуникаций внутри помещений для открытой проводки.

Пластиковые каналы для кабелей состоят из пластикового желоба с крышкой, которая закрывается на защелку. Желоб лотка бывает полым, либо со съемными разделителями.

Пластиковые лотки для кабелей делятся на виды, в зависимости от уровня размещения:

• Простые. Служат для разводки сетей, сохранения их от повреждений.
• Парапетные. Их установка осуществляется на рабочем уровне (на уровне рабочего стола). Внутренняя часть лотка может иметь разделители, для изоляции проводов разных функций. В таком случае имеется возможность монтажа розетки непосредственно на пластиковый лоток.
• Плинтусные. Предназначены для монтажа кабелей по низу помещения.
• Напольные. Служат для защиты кабелей, проложенных по полу.
• Карнизные. Их монтаж производится наверху под потолком.

Подобные лотки из пластмассы имеют некоторые достоинства и недостатки.

Преимущества

• Имеют невысокую стоимость.
• Малый вес, что облегчает процесс монтажа линии.
• Простая и легкая корректировка конструкции.
• Эстетичность после монтажа.
• Удобный уход и обслуживание.

Недостатки

• Значительная подверженность износу, в отличие от металлических лотков.
• Не выдерживают повышенной температуры, деформируются при нагревании проводов, что приводит к преждевременной замене.
• Пластиковые лотки используются только для внутренних работ, наружный монтаж не рекомендуется.

Размеры

Все лотки для кабелей делятся по размерам, и имеют большую классификацию для любых размеров. Высота лотка составляет от 35 до 110 мм, толщина стали от 0,75 до 1,25 мм, ширина лотка от 50 до 600 мм. У лотков стандартная длина 3005 мм. Перфорация чаще всего равна 9 х 22 мм.

Монтаж

При укладке кабелей необходимо разместить в лотке наибольшее количество кабелей и проводов. Значительная нагрузка на лотки для кабелей может привести к падению конструкции, поэтому необходимо особое внимание уделить методу фиксации и укладки проводников в канале.

Существует несколько способов крепления лотков, рассмотрим из них основные.

Фиксация на вертикальной стене

Популярным методом крепления стало использование кабельных полок и кронштейнов. Полки можно зафиксировать к стене на стойки из профиля. Достоинством полок считается возможность прокладки разных уровней каналов отдельной установки, параллельных друг другу.

Особенность применения кронштейнов и полок

• Простая установка.
• Надежная конструкция.
• Установка в горизонтальном и вертикальном положении.
• Большое количество видов изделий.

Заземление

Современные стандарты обязывают монтировать заземление при установке лотков для кабелей. Если сеть проходит по наружным границам здания, то необходимо выполнять молниезащиту лотков для обеспечения защиты человека от удара молнии, предохранения устройств от замыкания, для противопожарной безопасности.

Кронштейны для фиксации лотков

Кронштейн для лотков – это металлическая конструкция, служащая для удержания лотков для кабеля, разных видов при закреплении их на стенах и потолке.

При установке трассы в горизонтальной и вертикальной поверхности чаще всего применяют кронштейны, консоли и полки. Они могут монтироваться непосредственно на стену, либо на вспомогательные профили, для создания надежной, долговечной конструкции.

На потолке кабельные лотки крепятся аналогично стене. Отличие состоит в том, что полки для трассы монтируются к монтажному профилю и потолочным опорам, стойкам. Кабельные лотки крепятся к потолку с помощью потолочных кронштейнов.

Фиксация лотков к потолку

Железобетонные

Такие лотки применяются для подземной и поверхностной установки. Они приобрели большую популярность, так как электрические сети нуждаются в защите от вредного действия грунта. На изделия из железобетона грунт не оказывает никакого влияния.

Через железобетонные лотки можно легко контролировать состояние кабелей, проводов, а также менять их, подняв плиты перекрытия. Основным достоинством их является надежная защита кабелей.

Такая конструкция изготавливается из стальной обрешетки и тяжелого бетона. Чтобы в полость лотка не попадала грязь, применяют плиты перекрытия, которые лоток закрывают сверху в качестве крышки. Плиты также изготавливают из бетона.

Бетонные

Бетонные кабельные лотки используются для укладки энерготрасс и силовых кабелей, а также различных коммуникаций. Они защищают от вредного воздействия внешней среды линию сети.

Каналы из бетона изготавливают из тяжелых типов бетона, без применения металлической арматуры. Этот специальный материал имеет высокую прочность и сохраняет свои качества при любых температурах, не пропускает воду.

Железобетонные кабельные лотки: используем для прокладки коммуникаций

Железобетонный кабельный лоток представляет собой конструкцию, которая применяется достаточно широко. Обычно подобные изделия используются по прямому назначению — для прокладки электропроводки и кабелей связи, но в некоторых случаях в них размещают и трубы малого диаметра.

В статье мы расскажем об основных разновидностях железобетонных лотков, а также конкретно остановимся на тех из них, которые лучше всего подходят для решения нашей задачи.

Чтобы защитить проводники, используют конструкции из прочного бетона

Основные разновидности лотковых изделий

При проведении строительных работ, а также при прокладке дорог очень часто необходимо выделять территории, по которым будут проходить коммуникации – провода, трубы и т.д. При этом важной задачей является сохранение целостности прокладываемых объектов, и потому для их защиты используются самые разные конструкции (узнайте здесь, как бетонировать в мороз).

Элементы сборного канала

Наиболее распространенным изделием в этом случае является железобетонный лоток.

На сегодняшний день в промышленности и строительстве применяются такие разновидности:

• Изделия для сборных каналов. Отличаются наибольшими габаритами, применяются для сооружения систем водоотведения и ливневой канализации. Для этих конструкций характерна высокая прочность и стойкость к коррозионным воздействиям.

Обратите внимание! При покупке подобных изделий важно обращать внимание на такой параметр как цена. Лотки, произведенные в фабричных условиях, стоят дороже, однако для их изготовления используется более качественный тяжелый бетон, кроме того, они значительно лучше сопрягаются друг с другом за счет точных размеров.

• Телескопические конструкции. Представляют собой трапециевидные изделия, которые устанавливаются сериями по нескольку штук на обочинах дорог для обеспечения максимально эффективного водоотведения. Для материала характерно низкое водопоглощение, что существенно увеличивает срок службы лотков данного типа.

Фото телескопической конструкции

• Водопропускные желоба. Монтируются для эффективного водоотвода вдоль кромки асфальтного покрытия. Обычно их устанавливают с уклоном, чтобы не препятствовать движению стока. Для производства применяется методика преднапряжения арматуры и высокотемпературной сушки, что существенно улучшает механические параметры.

Большинство разновидностей, перечисленных выше, используются исключительно профессиональными строителями. А вот наземные и подземные короба для кабельной продукции можно устанавливать и своими руками. Они отличаются меньшими габаритами по сравнению с водопропускными лотками, но в то же время не уступают им по прочности.

В следующем разделе мы подробно рассмотрим этот тип железобетонных изделий.

Каналы для кабелей

Конструкция и типоразмеры

Желоба для монтажа проводки производятся в форме открытых емкостей П-образной формы.

Для их изготовления используется:

• Бетон марок В15, В20 или В25.
• Стальное армирование класса А1 или А2.

Данные изделия способны выдерживать значительные перепады температуры благодаря тому, что при их изготовлении в состав раствора добавляют компоненты, препятствующие растрескиванию.

Сам лоток и крышка

Как правило, при монтаже коммуникационных каналов используются целые изделия, благо в ассортименте большинства производителей есть значительное количество доборных элементов.

Размеры кабельных железобетонных лотков, которые используются чаще всего, приводятся в таблице ниже:

Наименование	Масса, кг	Длина, мм	Ширина, мм	Высота, мм
ЛК3	270	1990	1100	150
ЛК4	220	1990	850	150
ЛК5	170	1990	600	150
УБК1А	275	1990	1000	160
УБК2А	175	1990	500	160
Л 20-5	125	1990	500	160
Л 20-10	275	1990	1000	160

Однако в некоторых ситуациях возникает необходимость подгонки изделия под конкретный размер. При этом используется резка железобетона алмазными кругами, поскольку материал желоба отличается высокой прочностью, и попытки его обработки другими инструментами приводят к их быстрому износу.

Особенности использования

Модель с полимерной крышкой

Как следует из названия, инструкция рекомендует применять подобные изделия для наземной прокладки коммуникационных проводов.

Это обеспечивает следующие преимущества:

• Кабели находятся в корпусе, надежно защищающем их от повреждений как вследствие механических воздействия, так и вследствие влияния погодных факторов.

Обратите внимание! Конструкция корпуса не предусматривает наличие запорных элементов, потому риск хищения остается. Именно по этой причине наружная установка желобов оправдана только в пределах охраняемых территорий.

• При необходимости доступа к проводникам достаточно просто открыть желоб. Конечно, плиты сами по себе весьма тяжелы, но все равно это будет куда менее затратным, чем в случае с размещением проводов в траншее, засыпанной землей.
• Наконец, на участках со сложными грунтами (вечная мерзлота, плывун, каменный монолит) это единственный вариант размещения кабелей.

Заглубление в грунт

Однако в некоторых случаях производится заглубление подобных конструкций в грунт.

При этом мы получаем такие преимущества:

• Во-первых, все коммуникации находятся в относительно сухом пространстве без контакта с почвенной влагой. Это позволяет экономить за счет использования кабелей с меньшим классом влагозащиты.
• Во-вторых, облегчается соединение нескольких кабельных магистралей. Для заведения дополнительного провода в лоток используется алмазное бурение отверстий в бетоне.

Обратите внимание! Пробуренные отверстия, через которые пропускают провод, стоит тщательно герметизировать.

• Наконец, при правильной организации внутреннего пространства (разделение проводов по напряжению и назначению с помощью перегородок и систем настенного крепления) существенно упрощается сортировка. Согласитесь, куда проще снять крышку с бетонного лотка и искать нужный кабель, чем раскапывать яму, рискуя перерубить проводник лопатой или ковшом экскаватора.

Схемы размещения проводников в полости желоба

В принципе, оба варианта установки являются допустимыми и активно применяются в современном строительстве.

Вывод

Железобетонные лотки для кабелей, несмотря на всю свою громоздкость, весьма полезны. Их использование дает возможность сохранить провода в целости, а также облегчает проведение манипуляций после укладки (см.также статью «Пластификаторы для бетона и другие модифицирующие добавки»).

Видео в этой статье содержит дополнительную информацию о данных изделиях.

Асинхронный двигатель- Принцип работы и устройство

В какой бы сфере не участвовал человек, повсюду применяются электрические моторы. Сегодня изделия задействованы как в промышленности, так и в быту. Механизмы несут массу положительных качеств: простота, надёжность, долговечность, экологическая чистота. Характеристики дают моторам охватывать большее количество незанятых ниш, изделия уже вплотную используются в автомобилестроении.

Среди разновидностей, по количеству произведённых электрических машин, асинхронный двигатель занимает первое место. Относительная дешевизна и универсальность мотора при эксплуатации стали решающим фактором, повлиявшим на массовость выпуска. Перспективы развития агрегатов увеличиваются, поскольку сегодня нет, чище способа получить механическую работу, чем использовать электричество. В реалиях, целесообразность экологических аспектов растёт с каждым годом в геометрической прогрессии, поэтому рассмотрим установку детально.

Асинхронный двигатель в разрезе:

История асинхронного двигателя

Начало развития асинхронных двигателей было положено в 88 году девятнадцатого века, когда итальянский электротехник Галилео Феррарис опубликовал в Турине статью о теоретических основах асинхронного электродвигателя. Ошибочные выводы итальянца о небольшом коэффициенте полезного действия асинхронных двигателей вызвало большой интерес среди других инженеров. Силы большинства учёных направлены на усовершенствование изделия.

Итальянский электротехник Галилео Феррарис (1847-1897 года жизни):

После того, как в том же году статью перепечатал английский журнал, её прочитал выпускник Дармштадтского технического училища, М.О. Доливо-Добровольский. Через год, талантливый выходец из Российской Империи получил патент на трёхфазный асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором.

Русский электротехник Доливо-Добровольский (1862-1919 года жизни):

Труды изобретателя положили начало массовому применению электрических двигателей. Так, в Новороссийске в третьем году двадцатого века, под руководством учёного, построен первый в мире элеватор, использовавший промышленную сеть переменного трёхфазного тока с трёхфазными трансформаторами и синхронными двигателями с фазным ротором. Сегодня, трёхфазный асинхронный двигатель Добровольского, самая распространённая электрическая машина.

Устройство асинхронного двигателя

Назначение асинхронного двигателя, это преобразование энергии электричества в механическую работу. Выполнить эту задачу установке помогают две детали: статор и ротор.

Устройство статора представлено в виде неподвижной части мотора, которая взаимодействует с подвижной частью, ротором. Между ротором и статором воздушный зазор, разделяющий механизмы. Активной частью механизмов является обмотка и детали сердечника, проводящие магнитный поток, возбуждаемый электрическим током, проходящим по обмотке. С целью минимизировать магнитные потери, при перемагничивании сердечника, деталь набирают из пластин, изготовленных из электротехнической стали. Обмотка статора конструктивно равномерно укладывается проводниками в пазы сердечника, угловое расстояние 120°. Схема соединения фаз обмотки статора «треугольник» или «звезда». В целом, статор представляет собой большой электрический магнит, цель которого, создать магнитное поле.

Статор и ротор асинхронного двигателя:

Схема подключения «звезда» или «треугольник» выбирается в зависимости от напряжения питания сети. Существенную роль играют такие понятия:

Фазное напряжение, соответствует разности потенциалов между началом и концом одной фазы, или разница потенциалов между линейным и нейтральным проводом.
Линейное напряжение, разность потенциалов между двумя линейными проводами (фазами)

Iл, Iф – ток (линейный и фазовый), А;

;

;

;

;

Важно! Мощность для соединения «звезда» и «треугольник» рассчитывается по одной формуле. Однако, подключение одного и того же асинхронного двигателя разными соединениями в одну и ту же сеть, приведёт к разной потребляемой мощности. Неправильное подключение способно расплавить обмотки статора.

Поскольку асинхронный двигатель широко распространён повсеместно, на его долю приходится потребление от 45% до 50% вырабатываемой электроэнергии. Что бы снизить расход электроэнергии (почти на 50%) и не потерять в мощности и цене двигателя, в конструкции механизма используют применение совмещённых обмоток. Принцип заключается в схеме подключения нагрузки к сети. Совмещение обмоток «звезда» «треугольник» при последующем подключении к трёхфазной сети даёт в итоге систему из шести фаз, угол между магнитными потоками в которой равен 30°. Метод сглаживает кривую магнитного поля между ротором и статором, это положительно сказывается на показателях электродвигателя.

В зависимости от конструкции ротора, асинхронный двигатель условно делят на виды: короткозамкнутый ротор, фазный ротор. Статор обоих механизмов одинаков, отличительная черта, обмотка. Сердечник ротора так же выполнен из электротехнической стали, методом комбинирования прямых и косых стыков пластин.

Составные детали двигателя размещаются в корпусе. Для небольших моторов корпус делают цельнолитым, материал изделия, чугун. Кроме того, применяют сплав алюминия, либо сталь. Некоторые корпуса в маленьких двигателях совмещают функцию сердечника, в мощных двигателях корпус выполняется из составных частей.

Поскольку асинхронный мотор относится к электрической машине, изделие применяется как в режиме двигателя, так и в режиме генератора. Однако, как генератор, асинхронный механизм имеет ряд недостатков, которые не позволили машине использоваться массово в этом качестве.

Тип подвижной части

Как уже упоминалось, в зависимости от того, в каком виде выполнена подвижная часть, асинхронные двигатели делят:

• Асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором.

Такая конструкция носит название «беличья клетка» за внешнюю схожесть. Конструктивно механизм состоит из стержней, которые замкнуты по торцам кольцами. Материал детали, медь или алюминий. В двигателях малой и средней мощности конструкцию выполняют, заливая расплавленный алюминий в пазы сердечника ротора, заодно выполняются кольца и торцевые лопасти. Назначение лопастей, вентилировать мотор. В мощных двигателях стержни клетки делают из меди, торцы стержней приваривают к кольцам.

Наличие зубцов с низким магнитным сопротивлением, в сравнении с сопротивлением обмотки, вызывает пульсацию магнитного потока. Пульсация приводит к росту гармонических токов напряжения электродвижущей силы. Чтобы снизить это явление, а так же уменьшить шум, пазы ротора или статора делают скошенными.

Недостаток короткозамкнутого ротора в том, что пусковой момент двигателя этой конструкции небольшой, наряду со значительным показателем пускового тока. Применение этих моторов целесообразно в случаях, если не требуются большие пусковые моменты. Достоинство: простота изготовления, низкая инерция, нет контакта со статической частью, как следствие, долговечность и приемлемая стоимость обслуживания.

Короткозамкнутый ротор асинхронного двигателя:

• Асинхронный двигатель с фазным ротором.

Чаще конструкция имеет трёхфазную обмотку, иногда многофазную. Как правило, обмотка соединена по схеме «звезда» с выводом на кольца контакта, вращающиеся с валом двигателя. По кольцам контакта скользят щётки, выполненные из металла и графита. С помощью этих щёток, в цепь обмотки ротора встраивают реостат, отвечающий за регулировку пуска. Регулировка возможна, поскольку реостат играет роль добавочного активного сопротивления для каждой фазы.

Фазный ротор асинхронного двигателя:

Фазный ротор двигателя при включении максимально увеличивает момент пуска и уменьшает ток, это возможно из-за применения реостата. Такие характеристики приводят в действие механизмы, для которых характерна большая нагрузка в момент пуска.

Принцип работы

Рассмотрим асинхронный двигатель принцип работы и устройство. Для корректного подключения агрегата к сети, обмотки соединяются по схеме «звезда» или «треугольник». Действие механизма основано на использовании вращающегося магнитного поля статора. Частота вращения многофазной обмотки переменного поля (n1) определяется по формуле:

• f – частота сети в Герцах;
• p – Количество пар полюсов (как правило, 1-4 пары, поскольку чем их больше, тем ниже мощность и КПД, использование полюсов даёт возможность не применять редуктор, при низкой частоте вращения).

Магнитное поле, пронизывающее статор с обмоткой пронизывает и обмотку ротора. За счёт этого индуцируется электродвижущая сила. Электродвижущая сила самоиндукции в обмотке статора (Е1) направлена навстречу приложенному напряжению сети, ограничивая величину тока в статоре. Поскольку обмотка ротора замкнута, или идёт через сопротивление (короткозамкнутый ротор в первом случае, фазный ротор во втором случае), то под действием электродвижущей силы ротора (Е2) в ней образуется ток. Взаимодействие индуцируемого тока в обмотке ротора и магнитного поля статора создаёт электромагнитную силу (Fэл). Направление силы определяется по правилу левой руки.

Согласно правилу: левая рука устанавливается таким образом, что бы магнитно силовые линии входили в ладонь, а вытянутые четыре пальца направлялись вдоль движения тока в обмотке. Тогда отведённый большой палец покажет направление действия электромагнитной силы для конкретного проводника с током.

Совокупность электромагнитных сил двигателя будет равна общему электромагнитному моменту (М), который приводит в действие вал электродвигателя с частотой (n2). Скорость ротора не равна скорости вращения поля, поэтому эта скорость называется асинхронной скоростью. Вращающий момент в асинхронном двигателе развивается только при асинхронной скорости, когда скорость вращения ротора не равна скорости вращения магнитного поля. Важно, что бы при работе двигателя скорость ротора была меньше скорости поля (n2 Таким образом, частота вращения ротора (обороты) будет равна:

Принцип работы асинхронного электрического двигателя легко объясняется с помощью устройства, называющегося диск Арго – Ленца.

Постоянный магнит закрепляют на оси, которая устанавливается в устройстве, способном обеспечить её вращение. Перед полюсами магнита (N-S) помещают диск, выполненный из меди. Диск так же крепится на оси и свободно вращается вокруг неё.

Если вращать магнит за рукоятку, диск тоже будет вращаться в том же направлении. Эффект объясняется тем, что магнитные линии поля, создаваемые магнитом, замыкаются от северного полюса к южному полюсу, пронизывая диск. Эти линии образуют в диске вихревые токи, которые взаимодействуя с полем, приводят к возникновению силы, вращающей диск. Закон Ленца гласит, что направление всякого индукционного тока противодействует величине, вызвавшей его. Вихревые токи пытаются остановить магнит, но поскольку это не возможно, диск следует за магнитом.

Примечательно, что скорость вращения диска всегда меньше скорости вращения магнита. В асинхронных электродвигателях магнит заменяет вращающееся магнитное поле, созданное токами трёхфазной обмотки статора.

Подключение двигателя

До того, как подключить асинхронный двигатель, ознакомьтесь с его паспортом. Обмотки статора двигателя соединены «звездой» или «треугольником», в зависимости от напряжения сети. Если в паспорте указано, что механизм рассчитан на применение 220/380В, это означает, что при подключении мотора на 220В обмотки соединяют схемой «треугольник», если напряжение сети 380В, обмотки соединяют схемой «звезда».

Маркировка на коробке для клемм:

Сбор схем проводится в коробке для клемм, расположенной на корпусе электродвигателя, перед выполнением работ, коробку разбирают. Начало каждой обмотки именуется U1, V1, W1 соответственно. Концы обмоток подписываются так же U2, V2, W2. При отсутствии в коробке для клемм маркировки выводов, начало и конец обмотки определяют, используя мультиметр.

Процедура выполняется следующим образом:

• Подписываем бирки, которыми будем маркировать выводы обмоток;
• Определяем принадлежность шести выводов к трём обмоткам. Для этого берём мультиметр, переключаем в положение «200 Ом». Один щуп подключаем к любому из шести проводов, второй щуп используем, что бы прозвонить оставшиеся пять выводов. При нахождении искомого провода показания прибора будут отличными от «0».
• Эти два провода — первая обмотка двигателя. Надеть на провода бирки (U1, U2) в произвольном порядке.

• Проделываем аналогичную процедуру со второй и третьей обмоткой. Выводы второй обмотки маркируем (V1, V2), выводы третьей обмотки маркируем (W1, W2).
• Определяем вид подключения обмоток (согласованный или встречный).

Важно! Согласованное подключение создаёт электродвижущую силу, которая будет равна сумме сил обмоток. Встречное подключение даст электродвижущей силе нулевое значение, поскольку силы будут направлены друг навстречу другу.

• Катушку (U1, U2) соединяем с катушкой (V1, V2), после чего на выводы (U1, V2) подаём переменное напряжение 220 вольт.
• На выводах (W1, W2) меряем переменное напряжение. Если значение напряжения равно нулю, то обмотки подключены встречно, если прибор показывает некоторое значение, обмотки (U1, U2) и (V1, V2) подключены согласованно.
• Аналогичным образом определяем правильность подключения третьей обмотки.
• В зависимости от типа двигателя подключаем промаркированные концы проводов схемой «звезда» или «треугольник».
• Подаём питание на двигатель, проверяем работу.

При необходимости обратного вращения асинхронного двигателя, для этого меняют местами два провода подключаемого источника трёхфазного напряжения.

Подключение двигателя на одну фазу

Для бытовых нужд использование трёхфазного мотора проблематично, поскольку отсутствует требуемое напряжение. Решение проблемы, использовать однофазный асинхронный двигатель. Такой мотор оснащен статором, однако конструктивно изделие отличается количеством и расположением обмоток, а так же схемой их запуска.

Схема подключения однофазного двигателя:

Так, однофазный асинхронный двигатель со статором из двух обмоток будет располагать их со смещением по окружности под углом 90°. Соединение катушек будет параллельным, одна — пусковая, вторая — рабочая. Что бы создать вращающееся магнитное поле, дополнительно вводят активное сопротивление, или конденсатор. Сопротивление создаёт сдвиг фаз токов обмотки, близкий к 90°, что помогает создать вращающее магнитное поле.

При использовании статором асинхронного двигателя одной катушки, подключение источника питания в одну фазу создаст пульсирующее магнитное поле. В обмотке ротора появится переменный ток, который создаст магнитный поток, как следствие работа двигателя не произойдёт. Для запуска такого агрегата создают дополнительный толчок, подключив конденсаторную схему пуска.

Асинхронный двигатель, рассчитанный на подключение к трёхфазному источнику питания, работает и от одной фазы. Пользователей интересует вопрос, как подключить асинхронный двигатель на 220В. Помните, что подключение снизит коэффициент полезного действия двигателя, а так же повлияет на мощность и показатели пуска. Для выполнения задачи надо из трёх обмоток статора собрать схему, сделав так, что бы обмоток было две. Одна обмотка будет рабочей, вторая используется для запуска агрегата. Как пример, предположим, что есть три катушки с начальными выходами (U1, V1, W1) и конечными выходами (U2, V2, W2). Создаём первую рабочую обмотку, объединив концы (V2, W2), а начало (V1, W1) подключаем к сети в 220В. Пусковой обмоткой будет оставшаяся катушка, которую подключают к питанию через конденсатор, соединив её с ним последовательно.

Асинхронный двигатель с двумя скоростями

Иногда необходимо изменить скорость асинхронного двигателя. Механизмы с управлением от электронного блока дорогие, поэтому применяют двухскоростной асинхронный двигатель. Принцип такого механизма в том, что обмотку в этом моторе подключают особым образом, по схеме Даландера, что меняет скорость вращения.

Схема подключения Даландера:

Подключая выводы U1, V1, W1 к напряжению в три фазы, двигатель вписывается в схему «треугольник» и работает на пониженной скорости. Если выводы (U1, V1, W1) замкнуть, а питание кинуть на (U2, V2, W2), то получится двухскоростной электродвигатель, работающий по схеме «двойная звезда», увеличивающей скорость в два раза.

Устройство, виды и принцип действия асинхронных электродвигателей

Наука в области электричества в XIX и XX веках стремительно развивалась, что привело к созданию электрических асинхронных двигателей. С помощью таких устройств развитие промышленной индустрии шагнуло далеко вперед и теперь невозможно представить заводы и фабрики без силовых машин с использованием асинхронных электродвигателей.

История появления

История создания асинхронного электродвигателя начинается в 1888 году, когда Никола Тесла запатентовал схему электродвигателя, в этом же году другой ученый в области электротехники Галлилео Феррарис опубликовал статью о теоретических аспектах работы асинхронной машины.

В 1889 году российский физик Михаил Осипович Доливо-Добровольский получил в Германии патент на асинхронный трехфазный электрический двигатель.

Все эти изобретения позволили усовершенствовать электрические машины и привели к тому, что в промышленность стали массово применяться электрические машины, которые значительно ускорили все технологические процессы на производстве, повысили эффективность работы и снизили её трудоемкость.

В настоящий момент самый распространенный электродвигатель, эксплуатируемый в промышленности, является прототипом электрической машины, созданной Доливо-Добровольским.

Устройство и принцип действия асинхронного двигателя

Главными компонентами асинхронного электродвигателя являются статор и ротор, которые отделены друг от друга воздушным зазором. Активную работу в двигателе выполняют обмотки и сердечник ротора.

Под асинхронностью двигателя понимают отличие частоты вращения ротора от частоты вращения электромагнитного поля.

Статор – это неподвижная часть двигателя, сердечник которой выполняется из электротехнической стали и монтируется в станину. Станина выполняется литым способом из материала, который не магнитится (чугун, алюминий). Обмотки статора являются трехфазной системой, в которой провода уложены в пазы с углом отклонения 120 градусов. Фазы обмоток стандартно подключают к сети по схемам «звезда» или «треугольник».

Ротор – это подвижная часть двигателя. Роторы асинхронных электродвигателей бывают двух видов: с короткозамкнутым и фазным роторами. Данные виды отличаются между собой конструкциями обмотки ротора.

Асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором

Такой тип электрической машины был впервые запатентован М.О. Доливо-Добровольским и в народе называется «беличье колесо» из-за внешнего вида конструкции. Короткозамкнутая обмотка ротора состоит из накоротко замкнутых с помощью колец стержней из меди (алюминия, латуни) и вставленные в пазы обмотки сердечника ротора. Такой тип ротора не имеет подвижных контактов, поэтому такие двигатели очень надежны и долговечны при эксплуатации.

Асинхронный двигатель с фазным ротором

Такое устройство позволяет регулировать скорость работы в широком диапазоне. Фазный ротор представляет собой трехфазную обмотку, которая соединяется по схемам «звезда» или треугольник. В таких электродвигателях в конструкции имеются специальные щетки, с помощью которых можно регулировать скорость движения ротора. Если в механизм такого двигателя добавить специальный реостат, то при пуске двигателя уменьшится активное сопротивление и тем самым уменьшатся пусковые токи, которые пагубно влияют на электрическую сеть и само устройство.

Принцип действия

При подаче электрического тока на обмотки статора возникает магнитный поток. Так как фазы смещены относительно друг друга на 120 градусов, то из-за этого поток в обмотках вращается. Если ротор короткозамкнутый, то при таком вращении в роторе появляется ток, который создает электромагнитное поле. Взаимодействуя друг с другом, магнитные поля ротора и статора заставляют ротор электродвигателя вращаться. В случае, если ротор фазный, то напряжение подается на статор и ротор одновременно, в каждом механизме появляется магнитное поле, они взаимодействуют друг с другом и вращают ротор.

Достоинства асинхронных электродвигателей

С короткозамкнутым ротором	С фазным ротором
1. Простое устройство и схема запуска	1. Небольшой пусковой ток
2. Низкая цена изготовления	2. Возможность регулировать скорость вращения
3. С увеличением нагрузки скорость вала не меняется	3. Работа с небольшими перегрузками без изменения частоты вращения
4. Способен переносить перегрузки краткие по времени	4. Можно применять автоматический пуск
5. Надежен и долговечен в эксплуатации	5. Имеет большой вращающий момент
6. Подходит для любых условий работы
7. Имеет высокий коэффициент полезного действия

Недостатки асинхронных электродвигателей

С короткозамкнутым ротором	С фазным ротором
1. Не регулируется скорость вращения ротора	1. Большие габариты
2. Маленький пусковой момент	2. Коэффициент полезного действия ниже
3. Высокий пусковой ток	3. Частое обслуживание из-за износа щеток
4. Некоторая сложность конструкции и наличие движущихся контактов

Асинхронные электродвигатели являются очень эффективными устройствами с отличными механическими характеристиками, и благодаря этому они являются лидерами по частоте применения.

Режимы работы

Электродвигатель асинхронного типа универсальный механизм и по продолжительности работы имеет несколько режимов:

• Продолжительный;
• Кратковременный;
• Периодический;
• Повторно-кратковременный;
• Особый.

Продолжительный режим — основной режим работы асинхронных устройств, который характеризуется постоянной работой электродвигателя без отключений с неизменной нагрузкой. Такой режим работы самый распространенный, используется на промышленных предприятиях повсеместно.

Кратковременный режим – работает до достижения постоянной нагрузки определенное время (от 10 до 90 минут), не успевая максимально разогреться. После этого отключается. Такой режим используют при подаче рабочих веществ (воду, нефть, газ) и прочих ситуациях.

Периодический режим – продолжительность работы имеет определенное значение и по завершении цикла работ отключается. Режим работы пуск-работа-остановка. При этом он может отключаться на время, за которое не успевает остыть до внешних температур и включаться заново.

Повторно-кратковременный режим – двигатель не нагревается максимально, но и не успевает остыть до внешней температуры. Применяется в лифтах, эскалаторах и прочих устройствах.

Особый режим – продолжительность и период включения произвольный.

В электротехнике существует принцип обратимости электрических машин — это означает, что устройство может, как преобразовывать электрическую энергию в механическую, так и совершать обратные действия.

Асинхронные электродвигатели тоже соответствуют этому принципу и имеют двигательный и генераторный режим работы.

Двигательный режим – основной режим работы асинхронного электродвигателя. При подаче напряжения на обмотки возникает электромагнитный вращающий момент, увлекающий за собой ротор с валом и, таким образом, вал начинает вращаться, двигатель выходит на постоянную частоту вращения, совершая полезную работу.

Генераторный режим – основан на принципе возбуждения электрического тока в обмотках двигателя при вращении ротора. Если вращать ротор двигателя механическим способом, то на обмотках статора образуется электродвижущая сила, при наличии конденсатора в обмотках возникает емкостный ток. Если емкость конденсатора будет определенного значения, зависящего от характеристик двигателя, то произойдет самовозбуждение генератора и возникнет трехфазная система напряжений. Таким образом короткозамкнутый электродвигатель будет работать как генератор.

Асинхронный электродвигатель: устройство, принцип работы, виды

Одним из наиболее распространенных типов электрических машин в мире является асинхронный электродвигатель. За счет высокой надежности и неприхотливости в работе такие агрегаты получили широкое распространение в самых различных отраслях промышленности и сельского хозяйства, они помогают решать бытовые и общепроизводственные задачи любой сложности. Поэтому в данной статье мы детально рассмотрим особенности асинхронных двигателей.

Устройство

Конструктивно простейшая асинхронная машина представляет собой рамку, вращающуюся в переменном магнитном поле. Однако на практике данная модель носит скорее ознакомительный характер и практического применения в промышленности не имеет. Поэтому на рисунке 1 ниже мы рассмотрим устройство действующей модели асинхронного электродвигателя.

Рис. 1. Устройство асинхронного электродвигателя

Весь двигатель располагается в корпусе станины 7, ее основная задача состоит в обеспечении достаточной механической прочности, способной выдерживать достаточные усилия. Поэтому чем выше мощность агрегата, тем большей прочностью должна обладать станина и корпус.

Внутрь корпуса устанавливается сердечник статора 3, выступающий в роли магнитного проводника для силовых линий рабочего поля. С целью уменьшения потерь в стали магнитопровод выполняется наборным из шихтованных листов, однако в ряде моделей применяется и монолитный вариант.

В пазы сердечника статора укладывается обмотка 2, предназначенная для пропуска электрического тока и формирования ЭДС. Число обмоток будет зависеть от количества пар полюсов на каждую фазу. Также в части уложенных обмоток электродвигатели подразделяются на:

• трехфазные;
• двухфазные;
• однофазные.

Внутри статора располагается подвижный элемент – ротор 6. По конструкции ротор может быть короткозамкнутым или фазным, на рисунке приведен первый вариант. В состав ротора входит сердечник 5, также набранный из шихтованной стали и беличья клетка 4. Вся конструкция насажена на металлический вал 1, передающий вращение и механическое усилие.

Принцип работы

Заключается в формировании электромагнитного поля вокруг проводника, по которому протекает электрический ток. Для асинхронного электродвигателя данный процесс начинается сразу после подачи напряжения на обмотки статора, после чего в роторе наводится ЭДС взаимоиндукции, индуцирующей вихревые токи в металлическом каркасе. Наличие вихревых токов обуславливает генерацию собственной ЭДС, которая формирует электромагнитное поле ротора. Наиболее эффективный КПД асинхронной электрической машины получается при работе от трехфазной сети.

Конструктивно обмотки статора имеют смещение в пространстве друг относительно друга на 120°, что показано на рисунке 2 ниже:

Рис. 2. Геометрическое смещение фаз в статоре

Такой прием позволяет отстроить магнитное поле рабочих обмоток в строгом соответствии с напряжением трехфазной сети, которое имеет аналогичную разность кривых электрической величины.

Рис. 3. Принцип формирования магнитного потока асинхронного двигателя

На рисунке 3 выше все три фазы изображены в разных цветах для упрощения понимания процесса, также здесь изображена кривая токов, протекающих в фазах асинхронного электродвигателя. Теперь рассмотрим физические процессы в обмотках двигателя для трех позиций показанных на рисунке:

• I – в этой позиции максимальный ток протекает в красной обмотке электродвигателя, а значение силы тока в желтой и синей равны. Основной поток силовых линий формируется красной фазой, а два других дополняют его.
• II – в данной точке желтая синусоида равна нулю, поэтому никакого потока не создает, а сила тока красной и синей равны. Поток формируется сразу двумя фазами и смещается по часовой стрелке вправо, совершая поворот.
• III – третья точка характеризуется максимумом токовой нагрузки для синей кривой, а красная и желтая имеет равную амплитуду, но противоположную по направлению. В результате чего максимум магнитных линий южного и северного полюса сместиться еще на 30°.

По данному принципу магнитное поле статора вращается в асинхронной электрической машине в течении периода. За счет магнитного взаимодействия с полем статора асинхронного электродвигателя происходит поступательное движение ротора вокруг своей оси. Можно сказать, что ротор пытается догнать поле статора. Именно за счет разницы во вращении полей данный тип электрической машины получил название асинхронной.

Отличие от синхронного двигателя

Наряду с простыми асинхронными электрическими машинами в промышленности также используются и синхронные агрегаты. Основным отличием синхронного двигателя является наличие вспомогательной обмотки на роторе, предназначенной для создания постоянного магнитного потока, что показано на рисунке 4 ниже.

Рис. 4. Отличие асинхронного от синхронного электродвигателя

Эта обмотка создает магнитный поток, не зависящий от наличия электродвижущей силы в обмотках статора электродвигателя. Поэтому при возбуждении синхронного электродвигателя его вал начинает вращаться одновременно с полем статора. В отличии от асинхронного типа, где существует разница в движении, которая физически выражается как скольжение и рассчитывается по формуле:

где s – это величина скольжения, измеряемая в процентах, n₁ – частота, с которой вращается поле статора, n₂ – частота, с которой вращается ротор.

Синхронные электродвигатели применяются в тех устройствах, где важно соблюдать высокую точность синхронизации подачи питания и начала движения. Также они обеспечивают сохранение рабочих характеристик в момент пуска.

На практике существует огромное количество разновидностей асинхронных электродвигателей, отличающихся как сферой применения, так и мощностью согласно ГОСТ 12139-84 . В связи с тем, что все вариации перечислить невозможно, мы рассмотрим наиболее значимые критерии, по которым асинхронные аппараты разделяются на виды.

По количеству питающих фаз выделяют:

• трехфазные – используются в сетях, где есть возможность подключиться сразу ко всем фазам, но в частных случаях могут запускаться и в однофазной сети;
• двухфазные – применяются во многих бытовых приборах, состоят из двух рабочих обмоток, одна из которых питается напряжением сети, а вторая подключается через фазосдвигающий конденсатор.
• однофазные – как и предыдущая модель содержат две обмотки, одна из которых рабочая, а вторая пусковая.

По типу ротора различают:

• с короткозамкнутым ротором – имеет тяжелый пуск, но и меньшую стоимость;
• с фазным ротором – на роторе устанавливается вспомогательная обмотка, делающая работу электродвигателя более плавной.

Рисунок 5: асинхронный двигатель с короткозамкнутым и с фазным ротором

По способу подачи питания:

• статорные – классические модели, в которых рабочие обмотки устанавливают на статор;
• роторные – рабочие обмотки помещаются на вращающемся элементе, широкое применение на практике получили асинхронные двигатели Шраге-Рихтера.

Способы пуска и схемы подключения

Асинхронный электродвигатель с короткозамкнутым ротором обладает низкой себестоимостью, большими пусковыми токами и низким усилием на старте. Поэтому для различных целей могут применять различные способы пуска, снижающие бросок тока в обмотках и улучшающие рабочие характеристики:

• прямой – напряжение на электродвигатель подается через пускатели или контакторы;
• переключение схемы соединения обмоток электродвигателя со звезды на треугольник;
• понижение напряжения;
• плавный пуск;
• изменение частоты питающего напряжения.

Однофазного асинхронного двигателя.

Для асинхронного однофазного электродвигателя могут использоваться три основных способа пуска:

• С расщеплением полюсов – используется в электродвигателях особой конструкции, но недостатком методы является постоянная потеря мощности.

• С конденсаторным пуском – вводит пусковой конденсатор в момент запуска асинхронного двигателя и убирает его со схемы через несколько секунд после начала работы. Обладает максимальным вращательным моментом.
• С резисторным пуском электродвигателя – обеспечивает начальный сдвиг между векторами ЭДС обмоток для скольжения в асинхронной машине.

Трехфазного асинхронного двигателя.

Трехфазные асинхронные агрегаты могут подключаться такими способами:

• Напрямую в цепь через пускатель или контактор, что обеспечивает простоту процесса, но формирует максимальные токи. Этот способ не подходит в случае больших механических нагрузок на вал.
• Переключением схемы со звезды на треугольник – применяется для снижения токов в обмотках электродвигателя за счет уменьшения питающего напряжения с линейного на фазное.
• Путем подключения через преобразователь напряжения, реостаты или автотрансформатор для снижения разности потенциалов. Также используется изменение числа пар полюсов, частоты питающего напряжения и прочие.

Помимо этого трехфазные асинхронные двигатели могут использовать прямую и реверсивную схему включения в цепь. Первый вариант применяется только для вращения вала электродвигателя в одном направлении. В реверсивной схеме можно переключать движение рабочего органа в прямом и обратном направлении.

Рис. 9: прямая схема без возможности реверсирования

Рассмотрим нереверсивную схему пуска асинхронного электродвигателя (рисунок 9). Здесь, через трехполюсный автомат QF1 питание подается на пускатель KM1. При нажатии кнопки SB2 произойдет подача напряжения на обмотки электродвигателя, его остановка осуществляется кнопкой SB1. Тепловое реле KK1 применяется для контроля температуры нагрева, а лампочка HL1 сигнализирует о включенном состоянии контактора.

Рисунок 10: схема прямого включения с реверсом

Реверсивная схема (смотрите рисунок 10) устроена аналогичным образом, но в ней используются два пускателя KM1 и KM2. Прямое включение асинхронного электродвигателя производиться кнопкой SB2, а обратное SB3.

Применение

Область применения асинхронных электродвигателей охватывает достаточно большой сегмент хозяйственной деятельности человека. Поэтому их можно встретить в различных типах станочного оборудования – токарных, шлифовальных, фрезерных, прокатных и т.д. В работе грузоподъемных кранов, талей, тельферов и прочих механизмов.

Их используют для лифтов, горнодобывающей техники, землеройного оборудования, эскалаторов, конвейеров. В быту их можно встретить в вентиляторах, микроволновках, хлебопечках и прочих вспомогательных устройствах. Такая популярность асинхронных электродвигателей обусловлена их весомыми преимуществами.

Преимущества и недостатки

К преимуществам асинхронных электродвигателей, в сравнении с другими типами электрических машин следует отнести:

• Относительно меньшая стоимость, в сравнении с другими типами электродвигателей, за счет простоты конструкции;
• Высокая степень надежности, благодаря отсутствию вспомогательных элементов редко выходят со строя;
• Способны выносить кратковременные перегрузки;
• Могут включаться в цепь напрямую без использования дополнительного оборудования;
• Низкие затраты на содержание в ходе эксплуатации.

Основными недостатками асинхронного электродвигателя являются относительно большие пусковые токи и слабый пусковой момент, что в определенной степени ограничивает сферу прямого включения. Также асинхронные электродвигатели обладают низким коэффициентом мощности и сильно зависят от параметров питающего напряжения.