Установка металлических опор освещения технология

Установка металлических опор освещения технология

Установка опор освещения – ответственный и трудоемкий процесс, обусловленный работой с массивными конструкциями, специальной техникой и оборудованием. Основные способы монтажа приведены в ГОСТ 32947-2014. В соответствии с этим документом опоры делятся на фланцевые и прямостоечные. Сам монтаж опор освещения ведется уже по типовым технологическим картам, где описывается общий объем всех работ, а также требования и правила, которые необходимо соблюдать. У каждой технологии свои особенности:

• Фланцевая. По этой технологии устанавливают опоры, разделенные на две части: подземную и надземную. Они соединяются между собой через фланец с помощью болтового крепления. По фланцевой технологии устанавливают как силовые, так и несиловые опоры.
• Прямостоечная. В этом случае опора имеет цельный ствол. По такой технологии тоже монтируют силовые и несиловые опоры, в том числе декоративные.

К моменту начала монтажа должна быть готова и получена вся рабочая документация, с которой нужно ознакомиться всей бригаде рабочих. Если работы будут вестись на действующей проезжей части, то дополнительно должен быть разработан проект по организации дорожного движения на время установки.

Еще на этапе подготовки осуществляются земляные работы. Они заключаются в рытье траншей под кабели и котлованов под сами опоры. Не менее важно подготовить опоры. Они должны быть доставлены с завода-производителя и аккуратно уложены на деревянные подставки, которые позволяют не повредить защитный цинковый слой.

Установка опор по фланцевой технологии

Основной особенностью фланцевой технологии монтажа опор освещения выступает более длительное время, необходимое для выполнения всех операций (в сравнении с прямостоечным методом). С такой технологией есть возможность при необходимости сместить ствол опоры и выполнить установку на инженерных сооружениях (мостах). В первом случае используются специальные выносные фундаменты и закладные детали в виде анкерных блоков, применяемых для высокомачтовых опор. С помощью этих конструкций можно организовать освещение в местах со сложным рельефом и уже проложенными инженерными сетями.

Как осуществляется установка фланцевых опор освещения:

1. В выбранном месте подготавливаются траншеи для кабеля и котлован для опоры.
2. В котлован устанавливается фундаментный блок с закладной деталью (нижняя часть опоры освещения).
3. Фундаментный блок бетонируется, его оставляют на время до затвердевания бетона. Бетонная смесь утрамбовывается с помощью строительных вибраторов.
4. Монтируют верхнюю часть опоры, фиксируя ее на нижней с помощью надежного закручивания болтов.

Монтаж прямостоечных опор

Установка металлической опоры освещения по прямостоечной технологии обладает большей надежностью. Это обусловлено цельным стволом конструкции. Степень надежности зависит от длины той части опоры, которую помещают в грунт и в дальнейшем бетонируют. При подобном способе монтажа опора приобретает особенно высокую устойчивость к ветровым нагрузкам.

Общая технология установки по прямостоечной технологии:

1. На месте монтажа выкапывают котлован. Его распространенные размеры – 100х100х120 см.
2. В центре котлована пробуривается скважина, в которую можно свободно поставить ствол опоры. Чтобы это выполнить, достаточно разницы в диаметре скважины и опоры около 10 см.
3. С помощью растяжек, которые жестко фиксируют положение конструкции, ствол центрируют, после чего скважину бетонируют – заливают бетон в пространство между опорой и скважиной.
4. На следующем этапе также заливают часть котлована – примерно на высоту 20 см. Это не дает вырвать конструкцию из земли, например, при сильном порывистом ветре.
5. По окончании, когда уже подведен питающий кабель (в случае подземной прокладки), выполняют обратную засыпку грунта, заполняя им оставшуюся часть котлована.

Монтаж опор наружного освещения прямостоечным методом требует меньше времени, чем фланцевым. Такие конструкции ставят на длительный срок, поскольку их нельзя быстро заменить, просто сняв и установив новую верхнюю часть ствола.

Компания «Атрида» в рамках услуг по организации комплексного освещения предлагает не только монтаж опор, но и проектирование осветительной системы объекта. Мы начинаем с экспертизы и аудита, выполняем расчет и визуализацию, делаем коммерческое предложение и подбираем оборудование. Оно поставляется на ваш объект и устанавливается нашими специалистами. На всю продукцию распространяется гарантийная поддержка, поэтому вы можете быть уверены в качестве оказываемых нами услуг.

Выбор и установка опор уличного освещения

Прилегающий к строению участок должен хорошо освещаться. Причем систему освещения нужно организовать таким образом, чтобы охватить как можно большую территорию. Для этой цели используют опоры уличного освещения.

Данные конструкции принято подразделять, в первую очередь, по материалу, из которого они изготовлены. Наилучшими характеристиками отличаются металлические опоры. Однако и конструкции из других материалов обладают некоторыми преимуществами и по-прежнему широко используются при организации освещения.

Классификация

Опоры принято классифицировать по ряду признаков. В частности, по методу ввода токоведущих кабелей столбы делят на силовые и несиловые. Первые используют при организации воздушных линий, вторые — подземных.

Силовые конструкции применяют там, где подземная проводка по каким-либо причинам невозможна. Внутренняя часть конструкции включает питающий кабель. Высота расположения воздушных сетей определяется Строительными нормами и правилами (СНиП).

Для установки используют кронштейны для светильников. Помимо кронштейнов, составной частью опор являются цоколи, выполняющие защитные (предохраняют кабель от повреждений и воздействия внешней среды) и эстетические функции.

Несиловые опоры предназначены для подземной прокладки кабелей. Максимальная разрешенная высота для такого рода столбов — 12 м. Кабель следует заглублять в грунт не меньше чем на 80 см. Если же речь идет о прокладке под автомагистралью, глубина закладки устанавливается в 125 см.

Обратите внимание! Несиловые столбы не применяют для монтажа высоковольтных линий.

По методу установки опоры подразделяют на прямостоечные и фланцевые. Установка последних начинается с размещения закладного элемента в грунт и его дальнейшего бетонирования. Когда закладная установлена, к ней при помощи анкерного крепежа фиксируется наземная часть конструкции.

Прямостоечные опоры — целостная конструкция, монтаж которой осуществляется в заранее подготовленную нишу в грунте. Затем отверстие заливают бетоном.

Обратите внимание! Соотношение вкопанной в грунт и наружной частей колонны определяется производителем. Данная информация сообщается в маркировке столба.

По форме различают следующие типы опор:

• конические граненые;
• конические круглые;
• трубчатые цилиндрические;
• трубчатые складывающиеся.

Назначение

По сферам применения опоры делят на такие разновидности:

1. Высокомачтовые. Применяются для наружного освещения очень больших территорий (например, стадионов, аэропортов, горнолыжных трасс). Высокомачтовые конструкции предлагаются в самых разных исполнениях, отличающихся размерами, типами корон, количеством секций, видом поверхности (граненая, гладкая).
2. Уличные конструкции для освещения пешеходных дорожек.
3. Декоративные опоры. Используются для освещения локальных участков в садах, парках, на детских площадках и т.д. Декоративные столбы всегда являются несиловыми по своему исполнению. Могут выполняться с гранеными или округлыми поверхностями. Светильники также могут значительно разниться по своему внешнему виду и конструкции, поэтому и ГОСТ, применяемый к ним, будет отличаться. Высота установки декоративных систем обычно колеблется между 2 и 4 м.
4. Магистральные опоры. Основное качество таких столбов — высокая устойчивость против механических и ветровых нагрузок.
5. Специальные опоры. Используются для освещения отдельных объектов (например, площадей). Конструкции этого типа использовались сразу после появления электрических сетей. Изготавливаются чаще всего из сосны ввиду ее оптимальных рабочих характеристик и дешевизны.

Виды опор

Опоры выполняют из различных материалов: металл, древесина, бетон, железобетон. В последние годы распространение получили изделия из композитов.

Металлические опоры

Для изготовления опор такого типа используют сталь, чугун, алюминий и оцинковку. Особенно популярны оцинкованные столбы, поскольку для них характерна высокая устойчивость к негативному воздействию факторов внешней среды.

Металлическим опорам свойственны следующие положительные характеристики:

1. Небольшой вес и размеры. Самые легкие столбы весят порядка 150 кг, а фланцевые конструкции (без закладных) — около 40 кг. Благодаря компактности облегчается перевозка столбов: за одну поездку можно доставить 40 или более комплектов на объект.
2. Высокие прочностные свойства. Для изготовления используют листовой прокат толщиной от 3 до 15 мм. Этого достаточно, чтобы сопротивляться серьезным нагрузкам механического характера.
3. Отсутствие сложностей с внесением изменений в конструкцию. Чтобы увеличить или сократить высоту опоры, не понадобится отказываться от имеющейся конструкции, ее можно просто нарастить.
4. Быстрота монтажных и демонтажных работ. Для установки конструкции достаточно организовать отверстие нужного диаметра, в которое поставить опору, и залить бетоном. Для фланцевых стоек вначале нужно установить закладку фундамента и объединить с ней столб болтовым соединением.
5. Длительный срок эксплуатации. Опоры для наружного освещения обрабатывают цинковым покрытием, обладающим антикоррозионными характеристиками. Толщина такого слоя составляет 80 мкм или больше — в зависимости от потребностей. Срок службы покрытия — от 50 до 80 лет.
6. Привлекательный внешний вид. Вне зависимости от предназначения, о декоративном ли столбе идет речь или о мачтовом, опоры не вызывают своим видом отторжения.

Есть у металлических столбов и недостатки:

1. Конструкцию нужно периодически красить, поскольку в противном случае имеется высокая вероятность ржавления материала.
2. Стоимость металлических опор выше в сравнении с конкурирующими системами.

Деревянные опоры

К достоинствам деревянных столбов относят следующие качества:

1. Небольшой вес. Благодаря данной особенности деревянные конструкции несложно перевозить и устанавливать, что заметно сказывается на общей стоимости системы освещения.
2. Простота в установке. Зачастую для монтажа деревянных опор нет необходимости в применении специализированной техники.
3. Доступная стоимость материала.
4. Устойчивость к механическим нагрузкам (удары, изгибание).
5. Влагостойкость. Длительный срок эксплуатации. Однако указанные качества достижимы лишь при пропитывании материала специальным защитным составом.
6. Изоляционные качества, позволяющие предотвратить поражение электричеством.

К недостаткам деревянных конструкций причисляют такие свойства:

1. Сложности с выбором равнозначных по габаритам бревен.
2. Возможность разрушения опор при сильном обледенении.
3. Склонность к гниению необработанного защитным составом материала.

Бетонные опоры

Относятся к наиболее распространенным на постсоветском пространстве. Особенно часто применялись в 70-80-е годы.

Среди достоинств бетонных столбов следует выделить такие качества:

• низкая стоимость;
• продолжительный срок службы (до полувека);
• простота ухода (содержание сетей обходится недорого).

Есть у бетонных конструкций и недостатки:

• неустойчивость к воздействию влаги (речь идет прежде всего о грунтовых водах);
• непривлекательный внешний вид.

Обратите внимание! Качество бетонных столбов определяется маркой бетона и способом изготовления изделия.

Железобетонные опоры

Столбы из железобетона представляют собой каркасную металлическую конструкцию, покрытую бетоном.

К преимуществам железобетонных опор относятся следующие характеристики:

• способность выдерживать серьезные нагрузки;
• долговечность;
• приемлемая стоимость;
• стойкость к температурным перепадам, что позволяет использовать столбы в районах с холодным климатом;
• устойчивость к коррозии.

Есть у железобетонных изделий и недостатки:

• непривлекательная наружность отталкивает покупателей, стремящихся получить декоративный эффект от осветительной системы;
• слабая устойчивость к ударным нагрузкам.

Выпускают железобетонные изделия с округлыми и гранеными поверхностями. В последние годы изделия из железобетона активно замещаются опорами из более функциональных материалов.

Габариты опор

Высота, ширина и масса изделий определяются материалом, из которого они произведены. В качестве примера можно привести такие данные:

1. Столбы из дерева выпускают в пяти вариантах: 6,5 м, 7,5 м, 9,5 м и 11 м. Диаметр опор колеблется между 14 и 24 см. По весу деревянные опоры разделяют на три группы: легкие, средние и тяжелые.
2. Бетонные столбы отличаются большой массой. В зависимости от размеров, изделие может весить от 300 кг до тонны. Ширина столба — от 10 до 40 см. Высота конструкции — в пределах 4-11 м.
3. Железобетонные опоры предлагаются таких же размеров, как и бетонные. Однако весят изделия из железобетона значительно больше, поскольку имеют металлическую составляющую. Вес стандартной конструкции может быть в рамках 450-1200 кг.
4. Для металлических изделий принята минимальная высота в 1,5 м (в случае с торшерными светильниками). Толщина, диаметр и масса осветительной системы определяются ее задачами и конфигурацией.

Количество секций в металлической мачте освещения зависит от ее высоты. Трехсекционная мачта имеет 21-метровую высоту. Мачты с четырьмя секциями имеют высоту 28 м, на пять секций — 35 м, 6 секций — 45 м.

Правила монтажа

Перед установкой опор необходимо разработать проект с учетом следующих обстоятельств:

• рельеф участка;
• нужный уровень освещения;
• потребляемая мощность;
• система контроля и защиты;
• количество источников света;
• способ установки несущих элементов и электрического оборудования;
• возможность подключения к энергосети.

Во время выполнения монтажных работ нужно придерживаться некоторых правил, прямо влияющих на безопасность системы и срок ее эксплуатации:

• для выполнения электромонтажа должны быть получены все необходимые разрешения контролирующих органов;
• к монтажу фланцевых колонн приступают лишь после окончательного застывания бетона (придется ждать 4-5 суток — в зависимости от влажности и температуры воздуха, марки бетона);
• чтобы фланцевое крепление было надежным, желательно применять корончатые гайки со шплинтом;
• столбы из металла рекомендуется обрабатывать защитным грунтовочным составом и лакокрасочным материалом;
• если установку проводят в мягкий грунт, понадобится создание подушки, состоящей из песочно-щебневой массы.

Установка металлических опор

Установка опорных конструкций из металла — вне зависимости от их разновидности — отличается лишь объемом работ и небольшими деталями. В целом же технологический процесс очень похож.

Подготовительные работы

Прежде чем приступать к работе, подготавливают траншею для укладки силового кабеля. Углубление должно иметь квадратное сечение, где сторона будет равна 1 м. Глубина ямы — 80 см или больше (зависит от разновидности устанавливаемого столба).

Далее пробуривают скважину на дне траншеи. Глубина ее определяется типом опоры и должна примерно на 100 мм превышать ее в диаметре.

Дно ямы засыпают слоем песка, смешанного со щебнем. Если используют только песок, его смачивают водой. Такую основу легче утрамбовывать.

Прокладка силового кабеля

Следующий этап — подводка к осветительному прибору силового кабеля. Делается это подземным или наземным способом. Чаще всего кабель подводят под землей. Под него подсыпают прокладку из чистого песка. Сверху укладывают сигнальную ленту. Ее наличие позволит предотвратить случайное повреждение магистрали и поражение электричеством.

Крепление кронштейнов

В нижней части опоры имеется специальное отверстие. Через него заводят силовой кабель, протягивая его затем вверх. Когда эта операция выполнена, вверху опоры закрепляют кронштейны под светильники. Количество рожков на кронштейне подбирают заранее — до начала монтажа. Далее светильники подключают и монтируют в них лампочки.

Монтаж металлических опор

В скважину устанавливают столб, центрируют его, выравнивают по вертикали и закрепляют временными распорками. Правильность установки проверяют при помощи строительного уровня. Заполняют имеющиеся в скважине пустоты бетоном. Когда он полностью высохнет, убирают подпорки. Опорная конструкция для уличного освещения установлена.

Однако прежде чем запустить опору в эксплуатацию, необходимо провести еще ряд работ, в том числе проверить целостность кабеля. Также необходимо создать заземление. Без него систему нельзя считать безопасной в эксплуатации.

Для организации заземления понадобится заземляющий трос. Один его конец прикрепляют к болту (находится в нижней части столба), куда осуществляется ввод силового кабеля. Второй конец фиксируют к заземлительному контуру.

Обратите внимание! Сопротивление контура заземления должно составлять не менее 40 Ом.

Наиболее востребованы на сегодняшний день два типа заземлительных систем:

1. Трехфазные сети с наглухо заземленными нейтралями. TN-S качественно защищают от удара электрическим током. Такие системы монтируют рядом со школами и многолюдными улицами.
2. Для уличного освещения рекомендуется использовать изолированные проводники с четырьмя жилами сечением 25 мм. Внутри кабеля находится стальная оцинкованная лента, выступающая в качестве заземляющего устройства.

Столбы устанавливают таким образом, чтобы они находились на не слишком сырых участках земли. Дистанция между опорами выбирается так, чтобы осветительные приборы полностью освещали все нужные зоны. При этом светильники не должны отдавать мощные потоки света в окна близлежащих зданий. Следует избегать перехлестов световых потоков от разных светильников. Во-первых, это напрасная трата электричества, во-вторых, на таких участках освещение будет слишком ярким.

Установка фланцевых опор

После установки закладных блоков (фланцевых опор) их центрируют. Делают это с использованием арматуры, забиваемой в стенки траншеи. Далее в отверстия заливают бетон, уплотняемый вибратором. К закладным прикрепляют стойку на болты. Завершается установка креплением кабеля сип к сфг (силовая фланцевая граненая).

Стоимость установки

Чтобы рассчитать стоимость столбов, необходимо иметь информацию об их размерах и типе конструкционного материала. Цены на опоры из древесины варьируются в пределах 2-7 тыс. рублей. Бетонные конструкции стоят от 4 до 13 тыс. рублей, ж/б изделия — от 5 до 15 тыс. рублей. Металлические опоры оцениваются дороже всего — до 20 тыс. рублей.

На этом расходы не заканчиваются, так как опоры еще нужно установить. Затраты на стяжку, бурение скважин и монтаж могут составить в районе 3-4 тыс. рублей за один столб. Также нужно приобрести уличный светильник, стоимость которого может колебаться от нескольких сотен до тысяч рублей.

Технология установки опор уличного освещения

Данные конструкции принято подразделять, в первую очередь, по материалу, из которого они изготовлены. Наилучшими характеристиками отличаются металлические опоры. Однако и конструкции из других материалов обладают некоторыми преимуществами и по-прежнему широко используются при организации освещения.

Классификация

Опоры принято классифицировать по ряду признаков. В частности, по методу ввода токоведущих кабелей столбы делят на силовые и несиловые. Первые используют при организации воздушных линий, вторые — подземных.

Силовые конструкции применяют там, где подземная проводка по каким-либо причинам невозможна. Внутренняя часть конструкции включает питающий кабель. Высота расположения воздушных сетей определяется Строительными нормами и правилами (СНиП).

Для установки используют кронштейны для светильников. Помимо кронштейнов, составной частью опор являются цоколи, выполняющие защитные (предохраняют кабель от повреждений и воздействия внешней среды) и эстетические функции.

Несиловые опоры предназначены для подземной прокладки кабелей. Максимальная разрешенная высота для такого рода столбов — 12 м. Кабель следует заглублять в грунт не меньше чем на 80 см. Если же речь идет о прокладке под автомагистралью, глубина закладки устанавливается в 125 см.

Обратите внимание! Несиловые столбы не применяют для монтажа высоковольтных линий.

По методу установки опоры подразделяют на прямостоечные и фланцевые. Установка последних начинается с размещения закладного элемента в грунт и его дальнейшего бетонирования. Когда закладная установлена, к ней при помощи анкерного крепежа фиксируется наземная часть конструкции.

Прямостоечные опоры — целостная конструкция, монтаж которой осуществляется в заранее подготовленную нишу в грунте. Затем отверстие заливают бетоном.

Обратите внимание! Соотношение вкопанной в грунт и наружной частей колонны определяется производителем. Данная информация сообщается в маркировке столба.

По форме различают следующие типы опор:

• конические граненые;
• конические круглые;
• трубчатые цилиндрические;
• трубчатые складывающиеся.

Назначение

По сферам применения опоры делят на такие разновидности:

1. Высокомачтовые. Применяются для наружного освещения очень больших территорий (например, стадионов, аэропортов, горнолыжных трасс). Высокомачтовые конструкции предлагаются в самых разных исполнениях, отличающихся размерами, типами корон, количеством секций, видом поверхности (граненая, гладкая).
2. Уличные конструкции для освещения пешеходных дорожек.
3. Декоративные опоры. Используются для освещения локальных участков в садах, парках, на детских площадках и т.д. Декоративные столбы всегда являются несиловыми по своему исполнению. Могут выполняться с гранеными или округлыми поверхностями. Светильники также могут значительно разниться по своему внешнему виду и конструкции, поэтому и ГОСТ, применяемый к ним, будет отличаться. Высота установки декоративных систем обычно колеблется между 2 и 4 м.
4. Магистральные опоры. Основное качество таких столбов — высокая устойчивость против механических и ветровых нагрузок.
5. Специальные опоры. Используются для освещения отдельных объектов (например, площадей). Конструкции этого типа использовались сразу после появления электрических сетей. Изготавливаются чаще всего из сосны ввиду ее оптимальных рабочих характеристик и дешевизны.

Габариты опор

Высота, ширина и масса изделий определяются материалом, из которого они произведены. В качестве примера можно привести такие данные:

1. Столбы из дерева выпускают в пяти вариантах: 6,5 м, 7,5 м, 9,5 м и 11 м. Диаметр опор колеблется между 14 и 24 см. По весу деревянные опоры разделяют на три группы: легкие, средние и тяжелые.
2. Бетонные столбы отличаются большой массой. В зависимости от размеров, изделие может весить от 300 кг до тонны. Ширина столба — от 10 до 40 см. Высота конструкции — в пределах 4-11 м.
3. Железобетонные опоры предлагаются таких же размеров, как и бетонные. Однако весят изделия из железобетона значительно больше, поскольку имеют металлическую составляющую. Вес стандартной конструкции может быть в рамках 450-1200 кг.
4. Для металлических изделий принята минимальная высота в 1,5 м (в случае с торшерными светильниками). Толщина, диаметр и масса осветительной системы определяются ее задачами и конфигурацией.

Количество секций в металлической мачте освещения зависит от ее высоты. Трехсекционная мачта имеет 21-метровую высоту. Мачты с четырьмя секциями имеют высоту 28 м, на пять секций — 35 м, 6 секций — 45 м.

Правила монтажа

Перед установкой опор необходимо разработать проект с учетом следующих обстоятельств:

• рельеф участка;
• нужный уровень освещения;
• потребляемая мощность;
• система контроля и защиты;
• количество источников света;
• способ установки несущих элементов и электрического оборудования;
• возможность подключения к энергосети.

Во время выполнения монтажных работ нужно придерживаться некоторых правил, прямо влияющих на безопасность системы и срок ее эксплуатации:

• для выполнения электромонтажа должны быть получены все необходимые разрешения контролирующих органов;
• к монтажу фланцевых колонн приступают лишь после окончательного застывания бетона (придется ждать 4-5 суток — в зависимости от влажности и температуры воздуха, марки бетона);
• чтобы фланцевое крепление было надежным, желательно применять корончатые гайки со шплинтом;
• столбы из металла рекомендуется обрабатывать защитным грунтовочным составом и лакокрасочным материалом;
• если установку проводят в мягкий грунт, понадобится создание подушки, состоящей из песочно-щебневой массы.

Организация и порядок выполнения работ

На первый взгляд может показаться, что работы по установке столбов с фонарями не требуют больших усилий. У многих создается впечатление, что достаточно применить кран, поднять им опоры и закрепить их в заранее проделанных скважинах, но на практике ситуация выглядит иначе.

Существует масса норм и технологических карт, по которым выполняется монтаж опор.

Использование технологической карты

Самая распространенная технологическая карта предназначена для установки и демонтажа опор и других подобных конструкций с помощью краново-буровой машины «BOSCHUNG DELPHI S-111».

С помощью бурильной установки проделывается скважина, после чего туда фиксируется столб. При демонтаже опоры из земли применяется аналогичная техника.

Если технологическая карта адаптирована к отдельной строительной площадке, следует определить объем работ, провести расчеты и составить приблизительный график. С помощью карты можно организовать автоматизированное рабочее место для специалистов, которые будут участвовать в строительном процессе.

Монтаж опор

Перед тем как приступить к монтажу опор освещения, нужно реализовать несколько подготовительных действий:

1. С учетом Правил о договорах подряда на проведение строительных работ подготавливаются нужные документы.
2. После этого происходит согласование графиков поставки исходного сырья и техники. На этом этапе учитывается последовательность монтажных работ, которые будут выполняться на строительной площадке.
3. Согласно СНиПу, необходимо предусмотреть все требования противопожарной безопасности.
4. На последнем этапе осуществляется разработка проекта и подготовка документации для инженеров и бригадиров.

В случае если подключение уличных светильников осуществляется на проезжей части или загородной автомобильной магистрали, нужно разработать проект по организации движения автомобилей. Перед монтажом фонарных столбов проводится геодезическая разбивка осей трассы.

В конце происходит составление акта со всеми сопутствующими документами и технологической картой.

Демонтаж опор освещения

Необходимость извлечения опоры уличного освещения возникает в случае повреждения конструкции или изменения технологической карты. Подобный процесс требует повышенного внимания и осторожности, а в его выполнении принимают участие специалисты. Изначально они проводят обследование линий напряжения, определяют состояние столбов и определяют план действий.

Для демонтажа опор мастерам нужно обладать навыками промышленного альпинизма и применять автомобильный кран.

Технология демонтажа определяется способом крепления столба освещения. Сегодня применяются такие варианты фиксации: сварка, крюки, специальные крепежные элементы. Порой удается осуществить демонтаж своими усилиями, но в основном приходится задействовать профессиональную технику. Но независимо от специфики крепления, работы по демонтажу столбов осуществляются на большой высоте и требуют особой ответственности.

Демонтаж проводится после отключения проводов и состоит из следующих этапов:

1. Предварительная оценка участка и состояния столбов.
2. Создание плана действий по демонтажу.
3. Задействование специальной техники и оборудования.
4. Снятие электрических проводов.
5. Демонтаж опоры и фундамента (если он имеется).
6. Установка нового столба или засыпка углубления.
7. Вывоз образованного в процессе демонтажа мусора на свалку.

Установка металлических опор

Установка опорных конструкций из металла — вне зависимости от их разновидности — отличается лишь объемом работ и небольшими деталями. В целом же технологический процесс очень похож.

Подготовительные работы

Прежде чем приступать к работе, подготавливают траншею для укладки силового кабеля. Углубление должно иметь квадратное сечение, где сторона будет равна 1 м. Глубина ямы — 80 см или больше (зависит от разновидности устанавливаемого столба).

Далее пробуривают скважину на дне траншеи. Глубина ее определяется типом опоры и должна примерно на 100 мм превышать ее в диаметре.

Дно ямы засыпают слоем песка, смешанного со щебнем. Если используют только песок, его смачивают водой. Такую основу легче утрамбовывать.

Прокладка силового кабеля

Следующий этап — подводка к осветительному прибору силового кабеля. Делается это подземным или наземным способом. Чаще всего кабель подводят под землей. Под него подсыпают прокладку из чистого песка. Сверху укладывают сигнальную ленту. Ее наличие позволит предотвратить случайное повреждение магистрали и поражение электричеством.

Крепление кронштейнов

В нижней части опоры имеется специальное отверстие. Через него заводят силовой кабель, протягивая его затем вверх. Когда эта операция выполнена, вверху опоры закрепляют кронштейны под светильники. Количество рожков на кронштейне подбирают заранее — до начала монтажа. Далее светильники подключают и монтируют в них лампочки.

Монтаж металлических опор

В скважину устанавливают столб, центрируют его, выравнивают по вертикали и закрепляют временными распорками. Правильность установки проверяют при помощи строительного уровня. Заполняют имеющиеся в скважине пустоты бетоном. Когда он полностью высохнет, убирают подпорки. Опорная конструкция для уличного освещения установлена.

Однако прежде чем запустить опору в эксплуатацию, необходимо провести еще ряд работ, в том числе проверить целостность кабеля. Также необходимо создать заземление. Без него систему нельзя считать безопасной в эксплуатации.

Для организации заземления понадобится заземляющий трос. Один его конец прикрепляют к болту (находится в нижней части столба), куда осуществляется ввод силового кабеля. Второй конец фиксируют к заземлительному контуру.

Обратите внимание! Сопротивление контура заземления должно составлять не менее 40 Ом.

Наиболее востребованы на сегодняшний день два типа заземлительных систем:

1. Трехфазные сети с наглухо заземленными нейтралями. TN-S качественно защищают от удара электрическим током. Такие системы монтируют рядом со школами и многолюдными улицами.
2. Для уличного освещения рекомендуется использовать изолированные проводники с четырьмя жилами сечением 25 мм. Внутри кабеля находится стальная оцинкованная лента, выступающая в качестве заземляющего устройства.

Столбы устанавливают таким образом, чтобы они находились на не слишком сырых участках земли. Дистанция между опорами выбирается так, чтобы осветительные приборы полностью освещали все нужные зоны. При этом светильники не должны отдавать мощные потоки света в окна близлежащих зданий. Следует избегать перехлестов световых потоков от разных светильников. Во-первых, это напрасная трата электричества, во-вторых, на таких участках освещение будет слишком ярким.

Установка фланцевых опор

После установки закладных блоков (фланцевых опор) их центрируют. Делают это с использованием арматуры, забиваемой в стенки траншеи. Далее в отверстия заливают бетон, уплотняемый вибратором. К закладным прикрепляют стойку на болты. Завершается установка креплением кабеля сип к сфг (силовая фланцевая граненая).

Основные принципы размещения

Существует несколько принципов и норм, в соответствии с которыми устанавливаются опоры уличного освещения. Перед определением расстояния между столбами освещения нужно разобраться с их конструктивными особенностями. Подобное изделие состоит из 2 частей:

1. Основной элемент, который является опорой. Высота столбов зависит от его назначения и условий эксплуатации. При установке конструкций в малонаселенных пунктах принято придерживаться такой технологии, чтобы падающие лучи формировали своеобразный конус на земле.
2. Источник светового потока. Прибор устанавливается в самой верхней части осветительного столба и может обладать разной формой и рабочими параметрами. Они определяются местом монтажа линии освещения. Так, если нужно обустраивать иллюминации автомобильных дорог, понадобится установить мощное оборудование, поэтому его размер будет достаточно большим. При освещении парков отдыха, скверов или открытых площадей основной акцент ставится на декоративность осветительных приборов.

Нередко столбы с лампами предназначаются не только для обеспечения улиц светом, но и фиксации различных коммуникационных проводов и линий электропередач. Расстояние между ними увеличивается в соответствии с установленными нормами.

Стоимость установки

Чтобы рассчитать стоимость столбов, необходимо иметь информацию об их размерах и типе конструкционного материала. Цены на опоры из древесины варьируются в пределах 2-7 тыс. рублей. Бетонные конструкции стоят от 4 до 13 тыс. рублей, ж/б изделия — от 5 до 15 тыс. рублей. Металлические опоры оцениваются дороже всего — до 20 тыс. рублей.

На этом расходы не заканчиваются, так как опоры еще нужно установить. Затраты на стяжку, бурение скважин и монтаж могут составить в районе 3-4 тыс. рублей за один столб. Также нужно приобрести уличный светильник, стоимость которого может колебаться от нескольких сотен до тысяч рублей.

Материалы и инструментарий

Для создания конструкций понадобятся следующие стройматериалы и инструменты:

листы фанеры либо доски из древесины;металлический прут;пленка из полиэтилена;аппарат для сварочных работ;молот;шурупы.

Для возведения забора высотой в полтора метра потребуются столбы освещения, которые будут выше забора на двадцать-тридцать сантиметров. После заготовки конструкции следует установить в бетонном фундаменте. Для этого потребуются:

Сейчас читают: Искусственный мрамор из бетона

строительный уровень;мелкая щебенка;арматура, специальная проволока;цементная смесь;лопата;песок;заготовленные опорные конструкции;кувалда;бур;болгарка. Вернуться к оглавлению

Инструкция по установке опор освещения ОГК, ОТФ, ОГС

Данные конструкции принято подразделять, в первую очередь, по материалу, из которого они изготовлены. Наилучшими характеристиками отличаются металлические опоры. Однако и конструкции из других материалов обладают некоторыми преимуществами и по-прежнему широко используются при организации освещения.

Классификация

Опоры принято классифицировать по ряду признаков. В частности, по методу ввода токоведущих кабелей столбы делят на силовые и несиловые. Первые используют при организации воздушных линий, вторые — подземных.

Силовые конструкции применяют там, где подземная проводка по каким-либо причинам невозможна. Внутренняя часть конструкции включает питающий кабель. Высота расположения воздушных сетей определяется Строительными нормами и правилами (СНиП).

Для установки используют кронштейны для светильников. Помимо кронштейнов, составной частью опор являются цоколи, выполняющие защитные (предохраняют кабель от повреждений и воздействия внешней среды) и эстетические функции.

Несиловые опоры предназначены для подземной прокладки кабелей. Максимальная разрешенная высота для такого рода столбов — 12 м. Кабель следует заглублять в грунт не меньше чем на 80 см. Если же речь идет о прокладке под автомагистралью, глубина закладки устанавливается в 125 см.

Обратите внимание! Несиловые столбы не применяют для монтажа высоковольтных линий.

По методу установки опоры подразделяют на прямостоечные и фланцевые. Установка последних начинается с размещения закладного элемента в грунт и его дальнейшего бетонирования. Когда закладная установлена, к ней при помощи анкерного крепежа фиксируется наземная часть конструкции.

Прямостоечные опоры — целостная конструкция, монтаж которой осуществляется в заранее подготовленную нишу в грунте. Затем отверстие заливают бетоном.

Обратите внимание! Соотношение вкопанной в грунт и наружной частей колонны определяется производителем. Данная информация сообщается в маркировке столба.

По форме различают следующие типы опор:

• конические граненые;
• конические круглые;
• трубчатые цилиндрические;
• трубчатые складывающиеся.

Назначение

По сферам применения опоры делят на такие разновидности:

1. Высокомачтовые. Применяются для наружного освещения очень больших территорий (например, стадионов, аэропортов, горнолыжных трасс). Высокомачтовые конструкции предлагаются в самых разных исполнениях, отличающихся размерами, типами корон, количеством секций, видом поверхности (граненая, гладкая).
2. Уличные конструкции для освещения пешеходных дорожек.
3. Декоративные опоры. Используются для освещения локальных участков в садах, парках, на детских площадках и т.д. Декоративные столбы всегда являются несиловыми по своему исполнению. Могут выполняться с гранеными или округлыми поверхностями. Светильники также могут значительно разниться по своему внешнему виду и конструкции, поэтому и ГОСТ, применяемый к ним, будет отличаться. Высота установки декоративных систем обычно колеблется между 2 и 4 м.
4. Магистральные опоры. Основное качество таких столбов — высокая устойчивость против механических и ветровых нагрузок.
5. Специальные опоры. Используются для освещения отдельных объектов (например, площадей). Конструкции этого типа использовались сразу после появления электрических сетей. Изготавливаются чаще всего из сосны ввиду ее оптимальных рабочих характеристик и дешевизны.

Габариты опор

Высота, ширина и масса изделий определяются материалом, из которого они произведены. В качестве примера можно привести такие данные:

1. Столбы из дерева выпускают в пяти вариантах: 6,5 м, 7,5 м, 9,5 м и 11 м. Диаметр опор колеблется между 14 и 24 см. По весу деревянные опоры разделяют на три группы: легкие, средние и тяжелые.
2. Бетонные столбы отличаются большой массой. В зависимости от размеров, изделие может весить от 300 кг до тонны. Ширина столба — от 10 до 40 см. Высота конструкции — в пределах 4-11 м.
3. Железобетонные опоры предлагаются таких же размеров, как и бетонные. Однако весят изделия из железобетона значительно больше, поскольку имеют металлическую составляющую. Вес стандартной конструкции может быть в рамках 450-1200 кг.
4. Для металлических изделий принята минимальная высота в 1,5 м (в случае с торшерными светильниками). Толщина, диаметр и масса осветительной системы определяются ее задачами и конфигурацией.

Количество секций в металлической мачте освещения зависит от ее высоты. Трехсекционная мачта имеет 21-метровую высоту. Мачты с четырьмя секциями имеют высоту 28 м, на пять секций — 35 м, 6 секций — 45 м.

Конструктивные особенности

Алюминиевый или стальный столб под уличный фонарь всегда имеет внутри полость и довольно небольшую высоту. В верхней ее части имеются отверстия, которые позволяют хорошо закрепить кронштейны для опор, на который будет подвешен фонарь. Декоративные части для таких конструкций изготавливают из чугуна. Наружная часть основания под освещение покрывается на металлических конструкциях оцинковкой, что защищает ее от коррозии.

Для хорошей освещенности в вечернее время больших пространств в городе используют мачты, высота которых зависит от назначения уличного освещения. Форма таких конструкций может быть граненой, трубчатой или в виде металлической фермы. На них устанавливается стационарная или мобильная подсветка. В первом случае мачты оборудуют лестницами или подъемником для проведения технического обслуживания. Мобильные фонари могут опускаться на специальной лебедке.

Правила монтажа

Перед установкой опор необходимо разработать проект с учетом следующих обстоятельств:

• рельеф участка;
• нужный уровень освещения;
• потребляемая мощность;
• система контроля и защиты;
• количество источников света;
• способ установки несущих элементов и электрического оборудования;
• возможность подключения к энергосети.

Во время выполнения монтажных работ нужно придерживаться некоторых правил, прямо влияющих на безопасность системы и срок ее эксплуатации:

• для выполнения электромонтажа должны быть получены все необходимые разрешения контролирующих органов;
• к монтажу фланцевых колонн приступают лишь после окончательного застывания бетона (придется ждать 4-5 суток — в зависимости от влажности и температуры воздуха, марки бетона);
• чтобы фланцевое крепление было надежным, желательно применять корончатые гайки со шплинтом;
• столбы из металла рекомендуется обрабатывать защитным грунтовочным составом и лакокрасочным материалом;
• если установку проводят в мягкий грунт, понадобится создание подушки, состоящей из песочно-щебневой массы.

Типы монтажных технологий

Для установки фонарных столбов и мачт используют прямостоячую или фланцевую технологию. В ходе монтажных работ кладут кабель, проводят установку заземлителей, устанавливают систему включения и выключения света.

Монтажные работы состоят из нескольких этапов:

• бурения скважин глубиной не менее 1,2 метра;
• прокладки траншеи для силового кабеля;
• установки столба или мачты в скважину;
• для металлических столбов проводят дополнительное армирование;
• прокладывают кабель;
• бетонируют скважину
• Устанавливают светильники.

Фланцевая технология монтажа начинается с рытья котлована, в который потом устанавливают опорный элемент для фонаря. После этого производят заливку бетона. Опора монтируется к основанию после застывания бетона. Такой способ монтажа позволяет быстро провести демонтажные работы. Для этого нужно будет только открутить опору от забетонированного основания.

Установка металлических опор

Установка опорных конструкций из металла — вне зависимости от их разновидности — отличается лишь объемом работ и небольшими деталями. В целом же технологический процесс очень похож.

Подготовительные работы

Прежде чем приступать к работе, подготавливают траншею для укладки силового кабеля. Углубление должно иметь квадратное сечение, где сторона будет равна 1 м. Глубина ямы — 80 см или больше (зависит от разновидности устанавливаемого столба).

Далее пробуривают скважину на дне траншеи. Глубина ее определяется типом опоры и должна примерно на 100 мм превышать ее в диаметре.

Дно ямы засыпают слоем песка, смешанного со щебнем. Если используют только песок, его смачивают водой. Такую основу легче утрамбовывать.

Прокладка силового кабеля

Следующий этап — подводка к осветительному прибору силового кабеля. Делается это подземным или наземным способом. Чаще всего кабель подводят под землей. Под него подсыпают прокладку из чистого песка. Сверху укладывают сигнальную ленту. Ее наличие позволит предотвратить случайное повреждение магистрали и поражение электричеством.

Крепление кронштейнов

В нижней части опоры имеется специальное отверстие. Через него заводят силовой кабель, протягивая его затем вверх. Когда эта операция выполнена, вверху опоры закрепляют кронштейны под светильники. Количество рожков на кронштейне подбирают заранее — до начала монтажа. Далее светильники подключают и монтируют в них лампочки.

Монтаж металлических опор

В скважину устанавливают столб, центрируют его, выравнивают по вертикали и закрепляют временными распорками. Правильность установки проверяют при помощи строительного уровня. Заполняют имеющиеся в скважине пустоты бетоном. Когда он полностью высохнет, убирают подпорки. Опорная конструкция для уличного освещения установлена.

Однако прежде чем запустить опору в эксплуатацию, необходимо провести еще ряд работ, в том числе проверить целостность кабеля. Также необходимо создать заземление. Без него систему нельзя считать безопасной в эксплуатации.

Для организации заземления понадобится заземляющий трос. Один его конец прикрепляют к болту (находится в нижней части столба), куда осуществляется ввод силового кабеля. Второй конец фиксируют к заземлительному контуру.

Обратите внимание! Сопротивление контура заземления должно составлять не менее 40 Ом.

Наиболее востребованы на сегодняшний день два типа заземлительных систем:

1. Трехфазные сети с наглухо заземленными нейтралями. TN-S качественно защищают от удара электрическим током. Такие системы монтируют рядом со школами и многолюдными улицами.
2. Для уличного освещения рекомендуется использовать изолированные проводники с четырьмя жилами сечением 25 мм. Внутри кабеля находится стальная оцинкованная лента, выступающая в качестве заземляющего устройства.

Столбы устанавливают таким образом, чтобы они находились на не слишком сырых участках земли. Дистанция между опорами выбирается так, чтобы осветительные приборы полностью освещали все нужные зоны. При этом светильники не должны отдавать мощные потоки света в окна близлежащих зданий. Следует избегать перехлестов световых потоков от разных светильников. Во-первых, это напрасная трата электричества, во-вторых, на таких участках освещение будет слишком ярким.

Установка фланцевых опор

После установки закладных блоков (фланцевых опор) их центрируют. Делают это с использованием арматуры, забиваемой в стенки траншеи. Далее в отверстия заливают бетон, уплотняемый вибратором. К закладным прикрепляют стойку на болты. Завершается установка креплением кабеля сип к сфг (силовая фланцевая граненая).

Стоимость установки

Чтобы рассчитать стоимость столбов, необходимо иметь информацию об их размерах и типе конструкционного материала. Цены на опоры из древесины варьируются в пределах 2-7 тыс. рублей. Бетонные конструкции стоят от 4 до 13 тыс. рублей, ж/б изделия — от 5 до 15 тыс. рублей. Металлические опоры оцениваются дороже всего — до 20 тыс. рублей.

На этом расходы не заканчиваются, так как опоры еще нужно установить. Затраты на стяжку, бурение скважин и монтаж могут составить в районе 3-4 тыс. рублей за один столб. Также нужно приобрести уличный светильник, стоимость которого может колебаться от нескольких сотен до тысяч рублей.

МАРКИРОВКА

Наименование и маркировка высокомачтовых опор с мобильной короной крайне разнообразна. Они могут называться: мачта ВМО, опора ВМО, мачта с короной, мачта с мобильной короной, мачта с опускаемой короной, опора металлическая, опора освещения, мачта освещения, система освещения, граненый столб, металлический столб и др.

Маркировка может отличаться по буквенному обозначению: ВМ, ВОУ, МГФ-М, ВГМ, ОМПО, ОММР, ЭКВГМК. По маркировке мачты определяются ее основные параметры. В используется маркировка высокомачтовых опор с мобильной короной как ВМО-H(N), где: ВМО – обозначение самой мачты и типа короны (мобильная); H – высота опоры в метрах; N – число светильников, которые можно установить. К примеру, мачта ВМО-16(6) имеет высоту 16 м, и на нее можно установить 6 прожекторов.

Высокомачтовые опоры ВМО прочно вписались в нашу современную урбанистическую жизнь, в которой насыщенная деятельность городов не прекращается ни днем, ни ночью. Выполняя утилитарную функцию, мачты освещения обеспечивают безопасность и комфорт для персонала и жителей в темное время суток. Они незаменимы при освещении больших открытых пространств и масштабных сооружений. Однако выполнить работы по проектированию, изготовлению и установке высокомачтовых опор способны только настоящие профессионалы своего дела.

«Компания Лайт Проф» имеет многолетний опыт в проектировании освещения, производстве инновационной светотехники. Мы производим мачты освещения любой сложности с учетом индивидуальных потребностей.

Электронные усилители. Назначение, классификация, параметры и модель усилительного каскада.

Усилитель электрических сигналов – это электронное устройство, предназначенное для увеличения мощности, напряжения или тока сигнала, подве­денного к его входу, без существенного искажения его формы. Электрическими сигналами могут быть гармонические колебания ЭДС, тока или мощности, сигналы прямо­угольной, треугольной или иной формы. Частота и форма колебаний являются существенными факторами, опреде­ляющими тип усилителя. Поскольку мощность сигнала на выходе усилителя больше, чем на входе, то по закону со­хранения энергии усилительное устройство должно включать в себя источ­ник питания. Т.о., энергия для работы усилителя и нагрузки подводится от источника питания. Тогда обобщенную структурную схему усилительного устройства можно изобразить, как показано на рис. 1.

Рисунок 1. Обобщенная структурная схема усилителя.

Электрические колебания поступают от источника сигнала на вход усилителя, к выходу ко­торого присоединена нагрузка, энергия для работы усилителя и нагрузки подводится от источника питания. От источника питания усилитель отбирает мощность Ро – необходимую для усиления входного сигнала. Источник сигнала обеспечивает мощность на входе усилителя Р_вх выходная мощность Р_вых выделяется на активной части нагрузки. В усилителе для мощностей выполняется неравенство: Р_вх Рисунок 2. Схема многокаскадного усилителя.

Входной каскад и предварительный усилитель предназначены для усиления сигнала до значения, необходимого для подачи на вход усилителя мощно­сти (выходного каскада). Количество каскадов предварительного усиления оп­ределяется необходимым усилением. Входной каскад обеспечивает, при необ­ходимости, согласование с источником сигнала, шумовые параметры усилителя и необходимые регулировки.

Выходной каскад (каскад усиления мощности) предназначен для отдачи в нагрузку заданной мощности сигнала при минимальных искажениях его формы и максимальном КПД.

Источни­ками усиливаемых сигналов могут быть микрофоны, счи­тывающие головки магнитных и лазерных накопителей информации, различные преобразователи неэлектрических парамет­ров в электрические.

Нагрузкой являются громкоговорители, электриче­ские двигатели, сигнальные лампы, нагреватели и т. д.Источники питания вырабатывают энергию с заданными параметрами — номинальными значениями напряжений, токов и мощности. Энергия расходуется в коллекторных и базовых цепях транзисторов, в цепях накала и анод­ных цепях ламп; используется для поддержания задан­ных режимов работы элементов усилителя и нагрузки. Нередко энергия источников питания требуется и для работы преобразователей входных сигналов.

Классификация усилительных устройств.

Усилительные устройства классифицируют по различным признакам. Основными являются: диапазон усиливаемых частот, функциональное назначение, характер и полоса усиливаемого сигнала. Основнымколичественным параметром усилителя является его коэффициент усиления (коэффициент передачи). Различают коэффициенты усиления напряжения Ku , тока Ki или мощности Kp .

По виду усиливаемых электрических сигналов усилители подразделяют на усилители гармонических(непрерывных) сигналов и усилители импульсных сигналов.

По ширине полосы пропускания и абсолютным значениям усиливаемых частот усилители подразделяются на следующие типы:

– Усилители постоянного тока (УПТ) предназначены для усиления сигналов в пределах от низшей частоты = 0 до верхней рабочей частоты . УПТ усиливает как переменные составляющие сигнала, так и его постоянную со­ставляющую. УПТ широко применяются в устройствах автоматики и вычислительной техники.

– Усилители напряжения, в свою очередь подразделяются на усили­тели низкой, высокой и сверхвысокой частоты.

По ширине полосы пропускания усиливаемых частот различают:

– избирательные усилители (усилители высокой частоты – УВЧ), для которых действительно отношение частот /1;

– широкополосные усилители с большим диапазоном частот, для которых отношение частот />>1(например УНЧ – усилитель низкой частоты).

– Усилители мощности – оконечный каскад УНЧ с трансформаторной развязкой. Для того, чтобы мощность была максимальной R_{вн. к} = R_н, т.е. сопротивление нагрузки должно быть равно внутреннему сопротивлению коллекторной цепи ключевого элемента (транзистора).

По конструктивному исполнению усилители можно подразделить на две большие группы: усилители, выполненные с помощью дискретной технологии, то есть способом навесного или печатного монтажа, и усилители, выполненные с помощью интегральной технологии. В настоящее время в качестве активных элементов широко используются аналоговые интегральные микро­схемы (ИМС).

Показатели работы усилителей.

Одним из основных показателей усилительного каскада является точность воспроизведения формы усиливаемого сигнала. Форма выходного сигнала отличается от формы входного сигнала из-за линейных и нелинейных искажений, вносимых усилителем.

Линейные искажения возникают из-за реактивных элементов в схеме и определяются скоростью изменения сигнала во времени.

К показателям работы усилителей относятся вход­ные и выходные данные, коэффициент усиления, диапа­зон частот, коэффициент искажений, КПД и другие па­раметры, Характеризующие его качественные и эксплуа­тационные свойства.

К входным данным относятся номинальное значение входного сигнала (напряжения U_вх=U₁, тока I_вх=I₁или мощно­сти P_вх=P₁), входное сопротивление, входная емкость или ин­дуктивность; ими определяется пригодность усилителя для конкретных практических применений. Входное со­противление R_вх в сравнении с сопротивлением источ­ника сигнала R_и предопределяет тип усилителя; в зави­симости от их соотношения различают усилители напря­жения (при R_вх >> R_и), усилители тока (при R_вх * U_вх и амплитудная характерис­тика имеет вид прямой линии, проходящей через начало координат. В реальных усилителях избавиться от помех не удается, поэтому его амплитудная характеристика от­личается от прямой.

Рис. 4. Амплитудно-частотная характеристика.

Амплитудно- и фазо-частотная характеристики отражают зависимость коэффициента усиления от частоты. Из-за присутствия в усилителе реактивных элементов сигналы разных частот усиливаются неодинаково, а вы­ходные сигналы сдвигаются относительно входных на различные углы. Амплитудно-частотная характеристика в виде зависимости представлена на рисунке 4.

Рабочим диапазоном частот усилителя называют интервал частот, в пределах которого модуль коэффициента K остается постоянным или изменяется в заранее заданных пределах.

Фазо-частотной характеристикой называется частотная зависимость угла сдвига фазы выходного сигнала по отношению к фазе входного.

Обратные связи в усилителях.

Обратной связью (ОС) называют связь между электрическими цепями, посред­ством которой энергия сигнала передается из цепи с более высоким уровнем сигнала в цепь с более низким его уровнем: например, из выходной цепи уси­лителя во входную или из последующих каскадов в предыдущие. Структурная схема усилителя с обратной связью изображена на рисунке 5.

Рис. 5. Структурная (слева) и принципиальная схема с отрицательной ОС по току (справа).

Обратная связь может возникать в схеме через паразитные цепи, такая об­ратная связь называется паразитной . Так как паразитные связи, как правило, нельзя рассчитать, а они могут существенно ухудшить работу усилителя, по­этому паразитные связи усилителя ослабляют, чтобы они практически не ска­зывались на его свойствах. Обратная связь возникает также благодаря конст­руктивным особенностям и физическим свойствам усилительных элементов. Такую обратную связь называют внутренней , ее усчитывают при моделирова­нии усилительных элементов. Внешняя обратная связь, искусственно введен­ная и правильно построенная, вводится для изменения свойств усилителя в же­лаемом направлении, придания ему определенных функциональных особенно­стей и для улучшения основных показателей его работы. Далее, по умолчанию, речь будет идти о внешней обратной связи.

Передача сигнала с выхода на вход усилителя осуществляется с помощью четырехполюсника В. Четырехполюсник обратной связи представляет собой внешнюю электрическую цепь, состоящую из пассивных или активных, линей­ных или нелинейных элементов. Если обратная связь охватывает весь усили­тель, то обратная связь называется общей: если обратная связь охватывает от­дельные каскады или части усилителя, называется местной. Таким образом, на рисунке пред­ставлена структурная схема усилителя с общей обратной связью.

Модель усилительного каскада.

Усилительный каскад – конструктивное звено усилителя – содержит один или более активных (усилительных) элементов и набор пассивных элементов. На практике, для большей наглядности, сложные процессы исследуют на простых моделях.

Один из вариантов транзисторного каскада для усиления пере­менного тока приведен на рисунке слева. Транзистор V1 р-п-р типа вклю­чен по схеме с общим эмиттером. Входное напряжение база – эмиттер создается источником с ЭДС Е_c и внутренним сопротивлением R_c источника. В цепи базы установлены резисторы R₁и R₂. Коллектор тран­зистора соединен с отрицательным зажимом источника E_к через резисторы R_к и Rф. Выходной сигнал снимается с выводов коллектора и эмиттера и через конденсатор С₂ поступает в нагрузку R_н. Конденсатор Сф совместно с резистором Rф образует RС-звено фильтра (положительную обратную связь – ПОС), который требуется, в частности, для сглаживания пульсаций питающего напряжения (при маломощном источнике E_к с большим внутренним сопротивлением). Так же, для большей стабильности устройства, в цепь эмиттера транзистора V1 (отрицательная обратная связь – ООС) можно дополнительно включить RC-фильтр, который будет припятствовать передачи части выходного сигнала обратно на вход усилителя. Таким образом, можно избежать эффекта самовозбуждения устройства. Обычно искусственно созданная внешняя ООС позволяет добиться хороших параметров усилителя, однако это справедливо в общем случае только для усиления постоянного тока или низких частот.

Усилитель

Электронный усилитель — это усилитель, задача которого состоит в том, чтобы увеличить сигнал по мощности, при этом сохраняя форму усиливаемого сигнала. Более подробно это определение можно прочесть в Википедии. В этой статье мы поверхностно пробежимся по основам теории усилителей.

Что такое усилитель?

В электрических схемах очень часто встречаются сигналы малой мощности. Например, это может быть звуковой сигнал с динамического микрофона

слабый радиосигнал, который ловит из эфира ваш китайский радиоприемник

Либо отраженный сигнал от ракеты противника, который уже потом ловит, усиливает и отслеживает радиолокационная установка. Для примера: зенитно-ракетный комплекс ТОР:

Как вы видите, в электронике абсолютно везде требуется усиление слабых сигналов. Для того, чтобы их усиливать, как раз нужны усилители сигналов. Усилители широко применяются в радиолокации, телевидении, радиовещании, телеметрии, в вычислительной технике, авторегулировании, в системах автоматики и тд.

Что такое черный ящик в электронике

В общем виде усилитель можно рассматривать как черный ящик. Что представляет из себя этот черный ящик? Это ящик. Он черный). А так как он черный, то абсолютно никто не знает, что находится в нем. Остается только предполагать. Но возможен и такой вариант, что мы можем предпринять какие-либо действия и ждать ответной реакции. После ответной реакции этого черного бокса, можно предположить, что находится у него внутри.

То есть по сути черный ящик должен иметь какие-либо «сенсоры» для восприятия информации извне, некий «вход», а также некий «выход» для ответной реакции. То есть подавая на вход какое-либо воздействие, мы ждем ответной реакции черного ящика на выходе.

Пусть в черном ящике будет кот или кошка, но пока никто не знает, что он(а) там есть. Что мы сделаем в первую очередь? Потрясем ящик или пнем по нему, так ведь? Если там кто-то мяукнет, значит однозначно или кошка, или кот). То есть последовала ответная реакция. Как определить дальше кошка или кот? Открываем ящик, и из него вылазит лохматое чудо. Если побежала — значит кошка. Если побежал — значит кот).

Но также в черном ящике может быть абсолютно любое тело или вещество. Для таких ситуаций мы должны провести как можно больше опытов, то есть произвести как можно больше входных воздействий для более точного определения содержимого черного ящика.

Что такое четырехполюсник

В электронике черным ящиком является четырехполюсник. Что вообще такое четырехполюсник? Четырехполюсник — это черный ящик, внутри которого имеется неизвестная электрическая цепь. Здесь мы видим две клеммы на вход, через которые подается входное воздействие и две клеммы на выход, с которых мы уже будем снимать отклик нашего «электрического черного ящика».

Пассивный четырехполюсник

Например, RC-цепь является пассивным четырехполюсником, так как она имеет четыре вывода: два на вход и два на выход, и как мы видим, она не содержит в себе какой-либо источник питания. Эта RC цепочка является пассивным фильтром низкой частоты (ФНЧ).

В пассивных четырехполюсниках напряжение или ток на выходе могут быть больше, чем на входе, но мощность при этом не увеличивается. Как же напряжение или ток на выходе могут быть больше, чем на входе? Здесь достаточно вспомнить трансформатор, а также последовательный и параллельный колебательные контура. Для них точнее было бы определение преобразователи напряжения, но никак не усилитель, так как усилитель должен иметь в своем составе обязательно источник питания, у которого он будет брать энергию для усиления слабого входного сигнала.

Также в пассивном четырехполюснике мощность на выходе никак не будет больше мощности, чем на входе. Если вы этого добьетесь, то сразу же получите вечный источник энергии и Нобелевскую премию в придачу. Но помните, что закон сохранения энергии, который впервые был еще сформулирован Лейбницем в 17 веке, никто не отменял.

Активный четырехполюсник

А вот этот четырехполюсник мы будем уже называть активным, так как он имеет в своем составе источник питания +U_пит , которое требуется для того, чтобы усиливать сигнал.

То есть мы здесь видим две клеммы на вход, на которые загоняется сигнал U_вх , а также видим две клеммы на выход, где снимается напряжение U_вых . Питается наш четырехполюсник через +U_пит , в результате чего, в данном случае, сигнал на выходе будет больше, чем сигнал на входе.

Загоняя на вход такой схемы синусоиду, на выходе мы получим ту же самую синусоиду, но ее амплитуда будет в разы больше.

Это, конечно же, верно для идеального усилителя, т.е. абсолютно линейного и без ограничения на амплитуду входного и выходного сигнала. В реальных усилителях, требуется чтобы амплитуда не превышала допустимую и усилитель был правильно спроектирован. Кроме того, любой реальный усилитель вносит искажения и характеризуется коэффициентом нелинейных искажений (КНИ) и еще многими другими параметрами, которые мы рассмотрим в следующей статье.

В активном четырехполюснике, одним из которых является усилитель мощности, мощность на выходе будет больше, чем на входе. Естественно, при этом не нарушается закон сохранения энергии, так как мощность, которая выделяется на нагрузке — это преобразованная мощность источника питания. Входной слабый сигнал просто управляет этой мощностью. Более подробно можно прочитать в статье про принцип усиления транзистора.

В электронике мы будем рассматривать усилитель, как активный четырехполюсник, на вход которого подается маломощный сигнал U_вх, а к выходу цепляется нагрузка R_{н .}

Обобщенная схема усилителя

Она выглядит примерно вот так:

Как мы можем видеть на схеме, ко входу усилительного каскада через клеммы 1 и 2 подсоединяется какой-либо источник слабого сигнала с ЭДС E_И и внутренним сопротивлением R_И . Именно этот слабый сигнал с этого источника мы будем усиливать. Далее, как и полагается, каждый усилитель обладает своим каким-либо входным сопротивлением R_вх . Сила тока I_вх в цепи E_И —>R_И—>R_вх , как ни трудно догадаться, будет зависеть от входного сопротивления усилительного каскада R_вх .

Как вы уже знаете, источник питания играет главную роль в усилительном каскаде. Маломощный слабый сигнал управляет расходом энергии источника питания. В результате на выходе мы получаем умощненную копию входного слабого сигнала. Усиление произошло благодаря тому, что источник питания давал свою мощность для усиления входного сигнала. Ну как-то вот так).

В выходной цепи усилителя мы получаем усиленный сигнал с ЭДС (Что такое ЭДС) E_вых и выходным сопротивлением R_вых . Через клеммники 3 и 4 мы цепляем нагрузку R_н , которая уже будет потреблять энергию усиленного сигнала. Сила тока в цепи E_вых —> R_вых —> R_н будет зависеть от сопротивления нагрузки R_н .

Типы усилителей

Усилители можно разделить на три группы:

Усилитель напряжения

Усилитель напряжения (УН) усиливает входное напряжение в заданное число раз. Этот коэффициент называется коэффициентом усиления по напряжению и вычисляется по формуле:

K_U — это коэффициент усиления по напряжению

U_вых — напряжение на выходе усилителя, В

U_вх — напряжение на входе усилителя, В

Выходное усиленное напряжение не должно меняться от тока нагрузки, а следовательно, и от сопротивления нагрузки. В идеале, выходное сопротивление R_вых должно быть равно нулю, что недостижимо на практике. Поэтому, УН стараются проектировать так, чтобы минимизировать выходное сопротивление R_вых .

В таком режиме усилитель работает, если выполняются условия, что R_вх намного больше, чем R_вых т. е. R_вх >>R_и и R_н намного больше, чем R_вых (R_н >>R_вых ). Чем больше номинал R_н , тем лучше для усилителя напряжения, так как нагрузка не будет просаживать выходное напряжение U_вых. Здесь все просто: чем меньше сопротивление нагрузки, тем бОльшая сила тока будет течь по цепи E_вых —> R_вых —> R_н , тем больше будет падение напряжения на выходном сопротивлении R_вых , исходя из формулы ЭДС: E_вых =I_выхR_вых +I_выхR_н . Об этом можно более подробно прочитать в статье Закон Ома для полной цепи.

Усилитель тока

Усилитель тока (УТ) усиливает входной ток в заданное число раз. Этот коэффициент называется коэффициентом усиления по току и вычисляется по формуле:

где K_I — коэффициент усиления по току

I_вых — сила тока в цепи нагрузки, А

Смысл работы усилителя тока такой: при определенной силе тока во входной цепи, на выходе в цепи нагрузки мы получаем силу тока, бОльшую в K_I раз, независимо от того, какое значение принимает номинал нагрузки. Здесь уже работает простой закон Ома I=U/R.

Если сила тока должна быть постоянной, а значение сопротивления у нас может быть плавающим, то для поддержания постоянной силы тока в цепи нагрузки у нас усилитель автоматически изменяет напряжение U_вых на нагрузке. В результате, ток как был постоянной величиной, так и остался. Или буквами: R_н =var, Iвых= const.

Объяснение выше вы будете рассказывать своему преподу по электронике, а теперь объяснение для полных чайников. Итак, во входной цепи E_и —>R_и —>R_вх пусть у нас течет сила тока в 10 мА. Коэффициент K_I =100, следовательно, на выходе в цепи нагрузки E_вых —>R_вых —> R_н будет течь ток с силой в 1 А (10мА х 100). Но сам по себе такой ток не будет ведь гулять по этой цепи. Ему надо создать условия для протекания. Допустим, у нас нагрузка 10 Ом. Какое тогда напряжение должно быть в этой цепи для получения силы тока в этой цепи в 1 А? Вспоминаем дядюшку Ома: I=U/R. 1=U_вых /10, получаем U=10 В. Вот такое напряжение нам будет выдавать усилитель тока на выходе.

Но что, если нагрузка поменяет свое значение? Ток должен остаться таким же, не забывайте, то есть 1 А, так как это у нас усилитель тока. В этом случае, чтобы сила тока в цепи оставалась 1 А усилитель автоматически поменяет свое значение напряжения на выходе U_вых на 1=U_вых /5. U_вых =5/1=5 В. То есть на выходе у нас уже будет 5 Вольт.

Но также не забываем еще об одном параметре, который у нас находится в выходной цепи усилителя тока. Это выходное сопротивление R_вых . Поэтому, нам необходимо, чтобы выполнялось условие: R_вх

Усилитель мощности

Раньше было очень круто и модно собирать усилители мощности (УН) своими руками, включить Ласковый Май и вывернуть громкость на всю катушку. Сейчас же УМ может собрать или купить каждый, благо интернет и Алиэкпресс всегда под рукой.

Чем же УМ отличается от УН и УТ?

Если в УТ мы увеличивали только силу тока, в УН — напряжение, то в УМ мы увеличиваем в кратное число раз ток и напряжение.

Формула мощности для постоянного и переменного тока при активной нагрузке выглядит вот так:

U — напряжение, В

Следовательно, коэффициент усиления по мощности запишется как:

K_P — коэффициент усиления по мощности

P_вых — мощность на выходе усилителя, Вт

P_вх — мощность на входе усилителя, Вт

Для усилителя мощности условия согласования входной цепи с источником входного сигнала и выходной цепи с нагрузкой для передачи максимальной мощности имеют вид: R_вх ≈ R_и и R_н ≈ R_{вых .}

Также не забывайте, что нагрузки могут быть как чисто активными (типа лампочки накаливания, резистора, различных нагревашек), так и иметь реактивную составляющую (катушки индуктивности, конденсаторы, двигатели и тд).

Выходная мощность усилителя

Выходная мощность усилителя, отдаваемая в активную нагрузку, будет выражаться формулой:

P_вых — выходная мощность усилителя, Вт

I_вых — сила тока в цепи нагрузки, А

U_Вых — напряжение на нагрузке, В

Мощность на нагрузку с реактивной составляющей будет уже выражаться через формулу:

P_вых — выходная мощность усилителя, Вт

I_вых — сила тока в цепи нагрузки, А

cos φ — где φ — это разность фаз между осциллограммой тока и напряжения

Например, разность фаз между током и напряжением в активной нагрузке равна нулю, следовательно, cos0=1. Поэтому формула для активной нагрузки принимает вид

Более подробно про это можно прочитать в статье про активное и реактивное сопротивление.

Максимальная выходная мощность, при которой искажение сигнала на выходе не превышает качественных значений усилителя, называют номинальной мощностью усилителя.

Ну и обобщенное правило, для того, чтобы было проще запомнить все эти три вида усилителя:

Виды усилителей по полосе пропускания

По ширине полосы пропускания усилители делятся на:

Усилители низкой частоты

Также их еще называют усилители звуковой частоты (УЗЧ). Они предназначенные для усиления сигналов с частотой от десятков Герц и до 20 кГц. 20 кГц — это предел частоты, которая может быть воспринята человеческим ухом. Поэтому, такой тип усилителей очень любят меломаны и радиолюбители.

Усилители высокой частоты

Они предназначены для усиления сигналов во всем диапазоне частот, используемых электроникой.

Широкополосные усилители

Они позволяют усиливать широкую полосу частот (например, от десятков герц до нескольких мегагерц). Здесь, думаю, все понятно.

Узкополосные усилители

Они усиливают узкую полосу частот. Это могут быть резонансные фильтры, а также фильтры, которые строятся на основе УВЧ и УНЧ.

Усилители постоянного тока

Усиливают сколь угодно медленные электрические колебания, начиная с частоты, равной нулю герц (постоянный ток).

Если вы желаете больше знать об усилителях, то читайте статью основные параметры усилителя.

Электронные усилители

Термин усилитель весьма многозначен. Это может быть гидроусилитель, хорошо известный автомобилистам, магнитный усилитель, применявшийся когда-то в системах автоматики. Также известны электромеханические и релейные усилители.

Принцип работы всех усилителей одинаков: под воздействием слабого управляющего сигнала на выходе усилителя появляется мощный выходной сигнал. Естественно, что для получения выходного сигнала большой мощности требуется внешний источник энергии.

Например, на управление катушкой реле требуется мощность в доли ватта, в то время, как контакты могут коммутировать нагрузку в несколько киловатт. Что называется, налицо усиление по мощности. Но в этой статье будут вкратце рассмотрены только электронные усилители.

Электронные усилители

Именно они являются наиболее распространенным узлом различных приборов и устройств. В зависимости от выполняемой функции, от природы входного сигнала, усилители разделяются на несколько типов. В одном случае это, например, сигнал термопары, а в другом музыка, речь или сигнал телевизионной антенны, работающей в дециметровом диапазоне волн.

Но все электронные усилители объединяет то, что они используют явление электропроводимости в различных средах. Прежде всего это вакуум (электронные лампы) и полупроводники (транзисторы и микросхемы).

Большая часть электронных усилителей в настоящее время выполнена на полупроводниках, конструкции на лампах используются любителями очень качественного звука, меломанами, и еще там, где без ламп обойтись невозможно.

Усилители конструктивно могут быть как отдельным устройством, так и составной частью какого-либо прибора, например измерительного.

Усилители постоянного тока (УПТ)

Эти усилители работают в диапазоне частот от нуля до некоторой верхней частоты. Другими словами они способны усиливать постоянное напряжение. При этом, конечно же, усиливается и переменная составляющая сигнала. Схема, если не всего, то какой-то части УПТ показана на рисунке 1.

Рисунок 1. Схема усилителя постоянного тока

Для того, чтобы иметь возможность усиливать «постоянку», связь между каскадами выполняется с помощью резисторов, диодов, стабилитронов или вовсе непосредственно. Именно этот вариант и показан на рисунке 1. Наиболее широкое применение УПТ находят в системах автоматики, преобразователях неэлектрических величин, в измерительных приборах, в усилителях сигналов разных датчиков.

УПТ являются также основой для создания операционных усилителей (ОУ), которые широко применяются в различных приборах. Собственно, все УПТ в настоящее время строятся на основе ОУ, достоинства которых широко известны и не подлежат никакому сомнению.

На рисунке 2 показана схема УПТ на базе операционного усилителя. Как видно, она намного проще предыдущей, хотя параметры ее намного лучше.

Рисунок 2. УПТ на основе ОУ

Усилители переменного тока

Усилители переменного тока отличаются от УПТ тем, что усиливают лишь переменную составляющую входного сигнала. В качестве примера на рисунке 3 показан микрофонный усилитель для динамического микрофона типа МД-52 или ему подобным, которым комплектовались отечественные магнитофоны.

Рисунок 3. Микрофонный усилитель

На входе и выходе усилителя, выполненного на микросхеме, установлены разделительные конденсаторы, что позволяет пропустить через усилитель только переменную составляющую сигнала.

Такая схема называется также микрофонным усилителем. Будучи подключенной к звуковой карте компьютера упомянутый микрофон позволяет получить прекрасный звук, гораздо лучший, нежели при помощи китайского компьютерного микрофона.

Усилитель прекрасно работает даже от +5В, поэтому запитать его можно от разъема USB, или вывести 12 вольт из компьютера. Налаживания устройство не требует, начинает работать сразу. Малое количество деталей позволяет собрать эту схему навесным монтажом, используя выводы деталей. При этом следует стремиться, чтобы соединения были как можно короче. Это спасет от наводок и помех.

Усилители высокой частоты

Применяются в основном в радиоприемниках и телевизорах. Их назначение несколько усилить входной сигнал, например, от антенны. Далее происходит супергетеродинное преобразование, и дальнейшее основное усиление происходит на промежуточной частоте. Спецификой таких усилителей является применение ВЧ транзисторов, а также особенности монтажа устройства. Подобный монтаж можно увидеть, если открыть радиочастотный блок любого современного телевизора.

Полосовые усилители

Полосовые усилители предназначены для усиления сигналов в узком диапазоне частот. В качестве примера можно привести усилители промежуточной частоты (УПЧ). Полоса частот в таких усилителях обеспечивается за счет колебательных контуров и фильтров сосредоточенной селекции (ФСС) или пьезокерамических фильтров (ПКФ). Ведь усилить сигнал в узкой полосе частот намного проще, чем создавать очень широкополосный усилитель.

Кроме уже упомянутых усилителей существует весьма большое количество из разновидностей, вот еще некоторые из них.

Предварительные усилители

Их назначение усилить сигнал от слабого источника до уровня, приемлемого для дальнейших каскадов. Например, поднять уровень магнитофонной приставки до входного уровня оконечного усилителя звуковой частоты. Предварительный усилитель также может включать в себя регуляторы тембра и громкости.

Для воспроизведения грамзаписи с виниловых дисков применяются специальные предварительные усилители-корректоры, формирующие частотную характеристику для работы с головкой звукоснимателя. Когда музыку записывали и слушали на магнитофонах, в ходу были усилители записи и воспроизведения. Назначение таких усилителей состояло в формировании требуемой частотной характеристики канала запись – воспроизведение.

Измерительные усилители

Чаще всего применяются в измерительных приборах, средствах автоматики, контроллерах управления промышленным оборудованием. Эти усилители также называют инструментальными. Они обладают очень малым собственным шумом, очень большим коэффициентом усиления (при разорванной цепи ОС) и очень большим коэффициентом подавления синфазных помех. Такие очень высокие характеристики достигаются применением определенного соединения нескольких ОУ. Вот, как много всяких «очень» у измерительных усилителей. На рисунке 4 показана классическая схема инструментального усилителя.

Рисунок 4. Схема инструментального усилителя

Наряду с этой схемой широкое применения находят также схемы на одном ОУ или двух. Встречаются и более сложные конструкции. В последнее время измерительные усилители выпускаются в интегральном варианте,- все что показано на рисунке 4 умещается в одном корпусе, при этом количество подстроечных элементов минимально, как правило, один внешний резистор. На рисунке 4 это R1, а на рисунке 5 резистор RG (GAIN).

Внутреннее устройство интегрального измерительного усилителя типа AD623, естественно, упрощенная схема показано на рисунке 5 . Отличительная особенность этого усилителя малая цена и способность работать с однополярным питанием.

Рисунок 5. Схема интегрального измерительного усилителя типа AD623

Более подробно про электронные усилители вы можете узнать здесь.

Похожие записи:

1. Цвета натяжных потолков (58 фото): цветные потолочные покрытия, изделия разных расцветок в интерьере, цветовая гамма
2. Что такое электронный усилитель и для чего он нужен?
3. Усилитель сотовой связи для частного дома
4. Спокойный дизайн кухни в голубых тонах