Распределенное сопротивление. Высоковольтные провода. Исследование защитного зануления метод. указания к выполнению лаб. работ по дисциплине «Безопасность жизнедеятельности»

В системе зажигания автомобилей используются высоковольтные провода. Их свойства, в зависимости от особенностей устройства, могут различаться.

Назначение, общие сведения

Основной задачей высоковольтных проводов является передача электрических импульсов от катушки зажигания на свечи. Поэтому они должны:

• выдерживать высокое напряжение (до 40 000 В),

Для их снижения в высоковольтной цепи системы зажигания используют дополнительное электрическое сопротивление.

Помехоподавительный резистор может быть встроен в ротор распределителя (бегунок), свечу или ее колпачок в различных сочетаниях. Кроме того, сопротивлением обладает угольный электрод в крышке распределителя 2 .

В настоящее время эффективным и наиболее распространенным способом снижения помех является использование высоковольтных проводов с распределенным сопротивлением.

Устройство

Современные провода состоят из токопроводящей жилы, изоляции (защитного слоя), металлических контактов и колпачков (рис. 1).

Токопроводящая жила (рис. 2) бывает нескольких типов:

• медная многожильная с сопротивлением 0,02 Ом/м (Ом на метр длины провода). С такими проводами необходимы дополнительные помехоподавительные резисторы;
• неметаллическая с металлической "обвивкой" - распределенное сопротивление до 2 кОм/м. Центральную часть сердечника изготавливают из стекловолокна, пропитанного графитом, льняной нити или кевлара 3 . Часто бывает покрыта слоем ферропласта 4 , который за счет своих свойств также препятствует распространению помех. Поверх навивается тонкая металлическая проволока. Требуются, как правило, дополнительные помехоподавительные резисторы;
• неметаллическая с высоким распределенным сопротивлением. Провода с такой жилой устанавливают без резисторов.

• хлопчатобумажной пряжи, пропитанной сажевым раствором. Иногда сверху ее усиливают хлопчатобумажной или капроновой оплеткой. Сопротивление 15-40 кОм/м;
• полимерной "жилы" с сопротивлением 12-15 кОм/м. Внутри нее может быть пропущена упрочняющая нить;
• стекловолоконных нитей с графитовой обсыпкой.

• предотвращения утечек электрического тока;
• предохранения жилы от воздействия влаги, горюче-смазочных материалов, вредных паров и высоких температур в моторном отсеке, а также механических повреждений.

Выполняется из различных видов пластмасс (например, полихлорвинила), силикона, резины в различных сочетаниях. Иногда механическую прочность изоляции увеличивают за счет тканевой, хлопчатобумажной, капроновой, стеклотканевой или полимерной оплетки.

Металлические контакты (наконечники) обеспечивают электрическое соединение токопроводящей жилы с соответствующими контактами (гнездами, высоковольтными выводами) свечи и катушки зажигания или крышкой распределителя. Основные требования: Контакты, с которыми соединяется высоковольтный провод, бывают нескольких типов. Используемые наиболее часто показаны на рис. 5, причем на разных концах провода они могут различаться.

Неисправности

Основные неисправности проводов - разрыв электрической цепи и утечка тока .

Разрыв электрической цепи происходит чаще всего в месте соединения металлического контакта провода с токопроводящей жилой и другими деталями системы зажигания, например при:

• снятии провода;
• плохом соединении с выводами соответствующих элементов системы зажигания;
• окислении или разрушении жилы.

Утечка электроэнергии происходит через загрязненные провода, свечи, крышку распределителя и катушку зажигания, а также при повреждении изоляции и колпачков провода, поэтому их диэлектрические свойства в процессе эксплуатации ухудшаются.

При низких температурах высоковольтные провода становятся более жесткими, увеличивается вероятность повреждения их изоляции и колпачков. Кроме того, из-за постоянной вибрации, сопровождающей работу двигателя, расшатываются места соединений, что может привести к ухудшению контакта, например в крышке распределителя. От повышенной температуры больше других страдают свечные колпачки, так как они находятся ближе всего к нагретым деталям двигателя и к тому же часто выходят из строя при снятии.

Со временем все элементы системы зажигания неизбежно покрываются слоем пыли и грязи, влагой и парами горюче-смазочных материалов, которые являются проводниками тока и значительно увеличивают утечки, особенно во влажную погоду и при повреждениях изоляции. Кроме того, от попавших влаги и грязи происходит дальнейшее увеличение микротрещин.

При выборе высоковольтных проводов желательно ориентироваться на рекомендации как их изготовителей, так и производителей двигателя.

При покупке полезно внимательно изучить упаковку. Желательно, чтобы на ней на русском языке были указаны модели автомобилей или двигателей, для установки на которые предназначены эти провода. Отсутствие указания завода-изготовителя проводов и его "координат" - достаточное условие для отказа от покупки. Также не стоит приобретать провода, на упаковке которых встречаются орфографические ошибки, чаще всего в слове silicon. Следует учитывать, что на высоковольтные автомобильные провода есть только международный стандарт ISO 3808, а отечественных не существует, поэтому наличие и содержание надписей на них определяет сам производитель.

Если система зажигания дает высоковольтный импульс с небольшой энергией, например у автомобилей с контактной системой зажигания (большинство заднеприводных ВАЗов), то ставить провода с высоким распределенным сопротивлением не стоит. Это снизит мощность искры и, при неблагоприятных условиях, возможны пропуски воспламенения горючей смеси (например, при зимнем пуске холодного двигателя) 5 .

Сопротивление провода можно измерить с помощью тестера. Однако для проводов с обвивкой токопроводящей жилы этот способ не корректен, так как при работе на двигателе величина их сопротивления меняется. Это обусловлено их конструктивными особенностями.

Уровень помех, создаваемых как электрооборудованием автомобиля в целом, так и высоковольтными проводами, можно оценить с помощью установленного в нем приемника (автомагнитолы). Порядок работ при подобной проверке дан на схеме .

Выбирая провода по материалу изоляции, следует учитывать напряжение в системе зажигания конкретного автомобиля. При максимальных его значениях, которые могут быть указаны в руководстве по ремонту, изоляция не должна допускать пробоя. Предпочтительнее провода с изоляцией и колпачками, материал которых не становится жестким и ломким на морозе и выдерживает высокую температуру в моторном отсеке, например из силикона. Кроме того, он меньше смачивается водой, а значит, снижается вероятность электрического пробоя. Силикон на ощупь восковитый, и провода из него допускают сильные перегибы.

В процессе эксплуатации автомобиля прежде всего необходимо содержать провода чистыми и сухими. Для этого можно, например, периодически протирать бензином снятые с автомобиля крышку распределителя, катушки зажигания, изоляторы свечей и сами провода с колпачками.

Часто удается определить пробой изоляции при работе двигателя на слух (слышны щелчки) или визуально. Если открыть моторный отсек в темное время суток, то место утечки тока будет видно по проскакивающей искре. В темноте иногда заметно свечение (сияние) вокруг приборов системы зажигания из-за влажности и ионизации воздуха, например перед грозой, или при больших утечках тока.

Обрыв проволоки в обвивке неметаллической токопроводящей жилы (рис. 2, б) может не проявляться на холостых оборотах коленвала и при невысоких нагрузках, в то время как на повышенных - двигатель будет "троить", если поврежден провод, идущий к свече, или глохнуть, если неисправен центральный.

Хороший контакт в наконечниках предотвращает потерю энергии импульса, передаваемой к свечам. Поэтому желательно периодически проверять, хорошо ли вставлены наконечники в гнезда соответствующих элементов системы зажигания.

Для предотвращения повреждений провода его рекомендуется снимать, начиная с колпачка, а не выдергивая за изоляцию.

Герметичность колпачков в местах соединения проводов уменьшает окисление наконечников и последующее ухудшение контакта. Поэтому важно до конца надевать колпачки, а при возникновении на них трещин - заменять.

Редакция благодарит за помощь в подготовке материала кандидата технических наук А.И. Фещенко, доцента кафедры электротехники и электрооборудования МАДИ (ГТУ).

Помехи образуются из-за импульсов напряжения большой частоты в системе зажигания. Для отечественных автомобилей их величины следующие: ротор – до 8 кОм, свеча – 4–10 кОм, колпачок свечи – 4–13 кОм, центральный электрод – 8–14 кОм. Гибкий искусственный материал, обладающий высокой прочностью. 20% поливинилхлоридного пластиката ПДФ и 80% ферритового или марганец-никелевого и никель-цинкового порошка. Сравнить энергию искры с теми или иными проводами можно, подсоединив разрядник вместо свечей на автомобиле и провернув коленвал двигателя стартером. При этом желательно, а на автомобилях с каталитическим нейтрализатором отработанных газов – обязательно, отключить подачу топлива. Большое общее сопротивление во вторичной цепи сделает искру более бледной и тонкой. Разрядник представляет собой два электрода в изолирующем корпусе, расстояние между концами которых 7 мм. Имитировать разрядник можно, надежно закрепив наконечник высоковольтного провода на этом расстоянии от металлической детали двигателя.

По материалам сайта

Полученное выражение показывает, что входное сопротивление является функцией параметров линии и , ее длины и нагрузки . При этом зависимость входного сопротивления от длины линии, т.е. функция , не является монотонной, а носит колебательный характер, обусловленный влиянием обратной (отраженной) волны. С ростом длины линии как прямая, так соответственно и отраженная волны затухают все сильнее. В результате влияние последней ослабевает и амплитуда колебаний функции уменьшается.

При согласованной нагрузке, т.е. при , как было показано ранее, обратная волна отсутствует, что полностью соответствует выражению (1), которое при трансформируется в соотношение

.

Такой же величиной определяется входное сопротивление при .

При некоторых значениях длины линии ее входное сопротивление может оказаться чисто активным. Длину линии, при которой вещественно, называют резонансной. Как и в цепи с сосредоточенными параметрами, резонанс наиболее ярко наблюдается при отсутствии потерь. Для линии без потерь на основании (1) можно записать

.

(4)

Исследование характера изменения в зависимости от длины линии на основании (3) показывает, что при по модулю изменяется в пределах и имеет емкостный характер, а при - в пределах и имеет индуктивный характер. Такое чередование продолжается и далее через отрезки длины линии, равные четверти длины волны (см. рис. 1,а).

В соответствии с (4) аналогичный характер, но со сдвигом на четверть волны, будет иметь зависимость при КЗ (см. рис. 1,б).

Точки, где , соответствуют резонансу напряжений, а точки, где , - резонансу токов.

Таким образом, изменяя длину линии без потерь, можно имитировать емкостное и индуктивное сопротивления любой величины. Поскольку длина волны есть функция частоты, то аналогичное изменение можно обеспечить не изменением длины линии, а частоты генератора. При некоторых частотах входное сопротивление цепи с распределенными параметрами также становится вещественным. Такие частоты называются резонансными. Таким образом, резонансными называются частоты, при которых в линии укладывается целое число четвертей волны.

Переходные процессы в цепях с распределенными параметрами

Переходные процессы в цепях с распределенными параметрами имеют характер блуждающих волн, распространяющихся по цепи в различных направлениях. Эти волны могут претерпевать многократные отражения от стыков различных линий, от узловых точек включения нагрузки и т.д. В результате наложения этих волн картина процессов в цепи может оказаться достаточно сложной. При этом могут возникнуть сверхтоки и перенапряжения, опасные для оборудования.

Переходные процессы в цепях с распределенными параметрами возникают при различных изменениях режимов их работы: включении-отключении нагрузки, источников энергии, подключении новых участков линии и т.д. Причиной переходных процессов в длинных линиях могут служить грозовые разряды.

Уравнения переходных процессов в цепях с распределенными параметрами

При рассмотрении схемы замещения цепи с распределенными параметрами были получены дифференциальные уравнения в частных производных

;

(5)

(6)

Их интегрирование с учетом потерь представляет собой достаточно сложную задачу. В этой связи будем считать цепь линией без потерь, т.е. положим и . Такое допущение возможно для линий с малыми потерями, а также при анализе начальных стадий переходных процессов, часто наиболее значимых в отношении перенапряжений и сверхтоков.

С учетом указанного от соотношений (5) и (6) переходим к уравнениям

Аналогично получается уравнение для тока

.

(12)

Волновым уравнениям (11) и (12) удовлетворяют решения

Как и ранее, прямые и обратные волны напряжения и тока связаны между собой законом Ома для волн

И ,

где .

При расчете переходных процессов следует помнить:

1. В любой момент времени напряжение и ток в любой точке линии рассматриваются как результат наложения прямой и обратной волн этих переменных на соответствующие величины предшествующего режима.
2. Всякое изменение режима работы цепи с распределенными параметрами обусловливает появление новых волн, накладываемых на существующий режим.
3. Для каждой волны в отдельности выполняется закон Ома для волн.

Переходные процессы при включении на постоянное напряжение
разомкнутой и замкнутой на конце линии

При замыкании рубильника (см. рис. 2) напряжение в начале линии сразу же достигает величины , и

возникают прямые волны прямоугольной формы напряжения и тока , перемещающиеся вдоль линии со скоростью V (см. рис. 3,а).Во всех точках линии, до которых волна еще не дошла, напряжение и ток равны нулю.Точка, ограничивающая участок линии, до которого дошла волна, называется фронтом волны. В рассматриваемом случае во всех точках линии, пройденных фронтом волны, напряжение равно , а ток - .

Отметим, что в реальных условиях форма волны, зависящая от внутреннего сопротивления источника, параметров линии и т.п., всегда в большей или меньшей степени отличается от прямоугольной.

Кроме того, при подключении к линии источника с другим законом изменения напряжения форма волны будет иной. Например, при экспоненциальном характере изменения напряжения источника (рис. 4,а) волна будет иметь форму на рис. 4,б.

В рассматриваемом примере с прямоугольной волной напряжения при первом пробеге волны напряжения и тока (см. рис. 3,а) независимо от нагрузки имеют значения соответственно и , что связано с тем, что волны еще не дошли до конца линии, и, следовательно, условия в конце линии не могут влиять на процесс.

В момент времени волны напряжения и тока доходят до конца линии длиной l, и нарушение однородности обусловливает появление обратных (отраженных) волн. Поскольку в конце линия разомкнута, то

,

откуда и .

В большинстве случаев солнечные элементы имеют тонкий фронтальный слой, вдоль которого протекает ток, собираемый контактной сеткой. Поскольку потери мощности на сопротивлении рассредоточены по всему объему этого слоя, требуется рассмотрение более точных моделей. Схема солнечного элемента с сетчатой контактной структурой изображена на рис. 3.12. Последовательное сопротивление прибора содержит следующие составляющие: - сопротивление фронтальной контактной сетки; - переходные контактные сопротивления (обратно пропорциональные площади контактов); - сопротивление растекания поверхностного слоя (или протеканию тока в плоскости этого слоя), зависящее от расстояния (здесь - объемное удельное сопротивление слоя и - его толщина); - сопротивление базового слоя в поперечном направлении - объемное удельное сопротивление базового слоя, - толщина слоя и - его площадь); - распределенное сопротивление сплошного тыльного контакта.

Исходя из полного допустимого значения разработчик солнечного элемента может найти его распределение по отдельным составляющим с учетом ограниченных возможностей применения имеющихся в его распоряжении материалов для создания приборов. Подобный анализ осуществлялся при разработке приборов с сетчатой контактной структурой.

Распределенное сопротивление может быть найдено приближенно путем рассмотрения различных эквивалентных схем с сосредоточенными параметрами и более точно - численными методами с помощью ЭВМ при использовании моделей конечного числа элементов. Исследовали модели , согласно которым в эквивалентной схеме, показанной на рис. 3.9, сосредоточенные сопротивления дают эффекты второго и более высоких порядков малости. Задача о нахождении распределенного сопротивления решалась для двумерных структур , а также трехмерных при высокой степени концентрации излучения .

Решение задачи в аналитическом виде может оказаться полезным для простых структур, как, например, для одномерного случая, рассмотренного ниже. Полагают (рис. 3.13), что во фронтальном слое ток течет в плоскости этого слоя, а в базе и переходе - перпендикулярно плоскости прибора. Рассмотрим ограниченный плоскостями элементарный объем фронтального слоя. На границах плотность протекающего вдоль слоя тока Разность уравновешивается плотностью тока пересекающего плоскость перехода при рассматриваемом напряжении смещения V:

В результате разложения в ряд Тейлора в окрестности точки можно получить

Рис. 3.12. Линии тока в солнечном элементе с сетчатой контактной структурой, у которого толщина фронтального слоя 11 значительно меньше толщины базового слоя

Рис. 3.13. Схема поперечного сечения солнечного элемента с сетчатым фронтальным контактом, применяемая для анализа распределенного сопротивления

Рис. 3.14. Распределение напряжения между полосами контактной сетки элемента, изображенного на рис. 3.13, при его работе вблизи оптимальной точки (а) и соответствующие значения напряжения на вольт-амперной характеристике (б)

Решение (3.17) легко найти, предположив, что постоянна и равна плотности тока соответствующей максимальной мощности, что обеспечивает параболическую зависимость показанную на рис. 3.14. Если потери мощности на сопротивлении не очень велики, то данное приближение оказывается достаточно точным. Приходящиеся на единицу площади потери мощности на распределенном сопротивлении связаны непосредственно с расстоянием между полосами контактной сетки:

(«эквивалентное» последовательное сопротивление равно . В аналитическом виде получено аналогичное решение для двумерной задачи .

При использовании модели конечного числа элементов точные результаты могут быть получены для более сложных конфигураций и электрических соединений диодов при нахождении как последовательного, так и шунтирующего распределенных сопротивлений. Суть данного метода поясняет рис. 3.15, где показано, как солнечный элемент первоначально представляют в виде длинной секции шириной, равной половине

(см. скан)

Рис. 3.15. Одномерная модель прибора с распределенными параметрами, используемая при анализе с помощью модели конечного числа элементов

расстояния между контактными полосами, а затем эту секцию разделяют на конечное число элементов шириной Поскольку прямая является осью симметрии к правой части элемента, обозначенного цифрой «нуль», ток не течет.

В качестве пробного напряжения на этом элементе можно выбрать , тогда легко рассчитать протекающий через элемент ток а затем и последующие значения вплоть до напряжения и тока на выходе прибора. Варьируя пробный параметр , можно получить выходную вольт-амперную характеристику прибора даже при более сложной диодной характеристике. Данную модель довольно просто усовершенствовать для решения двумерной задачи .

Основная задача высоковольтных проводов системы зажигания бензиновых двигателей – передача импульса зажигания от катушки (катушек) или распределителя зажигания к свечам ДВС.

Наряду с этим высоковольтные провода выполняют следующие функции:

• обеспечение качественной изоляции высоковольтного импульса;
• минимизация радиопомех;
• защита от выхода из строя элементов системы зажигания.

При нарушении электрических параметров высоковольтного провода двигатель автомобиля начинает «троить», имеется большая потеря мощности автомобиля, возможен отказ системы запуска авто.

Такую неисправность необходимо немедленно устранять, так как она может привести к полному отказу системы зажигания, неисправности механических узлов автомобиля вследствие неравномерной работы двигателя.

Вероятные причины неисправности

Наиболее распространенная причина неисправности высоковольтных проводов – естественный износ и старение. Они располагаются в непосредственной близости к двигателю.

В процессе эксплуатации автомобиля, особенно в холодное время года, суточный перепад температур может составлять более 100 градусов Цельсия. Изоляционные свойства материала покрытия провода постепенно уменьшаются. Провод начинает растрескиваться, в него проникает влага, пары агрессивных жидкостей (антифриз, омывайка), масла, солевые растворы обработки дорожных покрытий.

Как только трещины достигают токоведущей жилы, высоковольтный сигнал может пробить на массу. Изоляционные свойства провода будут нарушены, импульс зажигания к свечам не дойдет.

Часто провода теряют токопроводящие свойства в результате механических воздействий. Это обычно имеет место в местах соединения токоведущего проводника с контактными разъемами свечей и катушек зажигания.

При монтаже ВВ проводов необходимо правильно их укладывать, обязательно прикреплять обжимные полиэфирвиниловые хомуты, избегать лишних механических усилий.

Провода могут выйти из строя в результате превышения максимального уровня высокого напряжения. Такая ситуация возможна в случае пробоя катушки по первичной обмотке.

Признаки неисправности, первичная диагностика

О возможной неисправности высоковольтных проводов водитель может судить по следующим факторам:

• затрудненный запуск двигателя, особенно в сырую погоду;

• «троение» двигателя, появляющееся на холодную, а также на холостом ходу и периодически во время движения;

• повышение уровня радиопомех в приемном и усилительном тракте автомагнитолы и звуковой усилительной аппаратуры;

• увеличенный расход топлива;

• изменение цвета, появление на них потемневших зон утечки и пробоя.

В большинстве случаев по внешнему виду невозможно определить, какой из них вышел из строя. Самый простой метод начальной диагностики – поочередное их отключение. Если при отключении конкретного высоковольтного провода двигатель работает без изменений, следовательно, есть достаточная вероятность отказа этого проводника.

Однако, производить отключение проводов во время работы двигателя следует предельно осторожно, используя высоковольтные средства защиты: диэлектрический коврик, изолирующие перчатки высокого напряжения. Обычные электроперчатки имеют напряжение пробоя 6,3 килоВольта, а импульс системы зажигания может превышать 20.000 Вольт.

Проверить высоковольтный провод можно и подключением на его выход заведомо исправной свечи, соединив ее металлическое основание с корпусом двигателя автомобиля. Отсутствие искры свечи при заведенном двигателе – признак неисправности провода.

Видео — как проверить ВВ провода зажигания:

Наличие пробоя в высоковольтном проводе легко определить в темное время суток, отключив осветительные приборы и заведя двигатель. В месте пробоя должно наблюдаться искрение.

Самый надежный способ предварительной проверки – подключение нового, исправного высоковольтного провода на место «подозреваемого». Для этого опытные автолюбители в своем мобильном ремкомплекте имеют запасной провод зажигания максимальной длины (чтобы подошел на любой цилиндр).

Какое должно быть сопротивление высоковольтных проводов зажигания

Для того, чтобы получить наиболее полные сведения об исправности либо неисправности высоковольтного провода применяют метод измерения его физических параметров.

Самый простой электроизмерительный инструмент, который должен находиться в багажнике любого автомобиля, — мультиметр. Простенький небольшой мультиметр китайского производства имеет размер чуть больше двух спичечных коробков, стоимость около 300 рублей.

В проводах высокого напряжения проверяют два основных параметра: сопротивление токоведущего проводника и сопротивление изоляции . Второй параметр измерить при помощи обычного мультиметра нельзя, для этого необходимо иметь дорогостоящий мегаомметр, так как сопротивление изоляции должно составлять несколько сотен мегаОм.

Сопротивление центрального проводника должно быть в пределах от нуля до нескольких килоОм. Это зависит от типа высоковольтных проводов и наличию ограничивающего сопротивления в системе зажигания.

Ограничивающие сопротивления начали применять, когда автомобили стали оснащать радиоприемными устройствами. Они значительно уменьшают уровень радиопомех. Кроме того, они имеют еще одну важную функцию зашиты катушки зажигания и схемы управления от пробоя в случае перегрузки по высоковольтной цепи. Это возможно, если свеча имеет закорачивающий нагар, а также при пробое высоковольтного провода на кузов автомобиля.

Во многих автомобилях ограничивающие сопротивления ставят в бегунок, в некоторых автомобилях свечи имеют ограничивающий резистор. Иногда резисторы вставляются в колпачки свечей. Но в большинстве авто применяется распределенное сопротивление внутри высоковольтных проводов.

Иначе говоря, токоведущая жила высоковольтного провода выполнена из проводника с высоким удельным сопротивлением:

• нихром, сплав никеля с хромом;
• хлопчатобумажные нити, пропитанные раствором сажи, сопротивлением около 20 кОм/метр;
• полимерный токопроводящий материал с сопротивлением около 15 кОм/метр;
• стекловолокно с напылением графита.

Иногда такой проводник имеет форму спирали, как в электроплитках.

Для проверки высоковольтных проводов мультиметр необходимо переключить в режим измерения сопротивления на предел 20 кОм. Далее подсоединить щупы прибора к противоположным выводам провода.

Измеряемое сопротивление не должно превышать сопротивление 20 килоОм (обычно эта величина находится в пределах от 500 до 3000 Ом). Для проводов зажигания с распределенным сопротивлением его величина зависит от длины высоковольтного кабеля.

В некоторых марках автомобилей, например DODGE, в качестве добавочного сопротивления используется варистор. Его проводимость меняется в зависимости от напряжения, проверить такой провод с помощью мультиметра нельзя.

Оперативный ремонт

Что делать, если провод свечи зажигания обломался или пробился вдалеке от населенных пунктов.

Во-первых, с помощью методов, изложенных в пункте 2, найти место повреждения, пробоя или обрыва. Затем с помощью ножа зачистить токопроводящие жилы с двух сторон от зоны повреждения.

Следующий этап – электрическое соединение при помощи любого проводника (провода), лучше медного. Его можно произвести обычной скруткой.

Наиболее сложно выполнить качественную изоляцию. Обычная изолента имеет напряжение пробоя от 2.000 до 6.000 Вольт. Необходимо же обеспечить изоляцию для напряжений до 40.000 Вольт.

Нетрудно посчитать, что при этом необходимо уложить, как минимум, восемь-десять слоев изоленты. И это, не учитывая проникновения влаги между слоями. Изолента должна быть качественной. Для повышения качества изоляции можно поместить место ремонта в пластмассовый короб.

Высоковольтные провода перед проведением ремонта следует тщательно очистить от грязи и масляных затеков.

Как правильно выбирать

При замене проводов высокого напряжения лучше приобретать провода зажигания полным комплектом. Для того, чтобы правильно выбрать комплект высоковольтных проводов, необходимо тщательно изучить инструкцию по эксплуатации автомобиля.

Для возрастных автомобилей с контактным зажиганием покупать провода с распределенным сопротивлением нежелательно, это может привести к затрудненному запуску двигателя.

Если автомобиль эксплуатируется в суровых климатических условиях, внимание следует обратить на провода с силиконовой изоляцией. Они не теряют эластичности даже при предельно низких температурах.

Оригинальные высоковольтные провода найти крайне сложно, поэтому автолюбитель обычно самостоятельно определяется с выбором определенной марки комплекта проводов.

Внимание следует обратить на следующие моменты:

• на высоковольтные провода есть международный стандарт ISO 3808 и отечественный ГОСТ 28827-90, желательно, чтобы ссылка на один из них имелась на упаковке;

• на упаковке должны быть , на которые возможна их установка, все сопроводительные надписи должны быть на русском языке, что свидетельствует о легитимности поставщика;

• следует обратить внимание на диапазон рабочих температур, не менее от минус 40 до плюс 200 градусов Цельсия;

• они не должны иметь никаких трещин, повреждений, изменений цвета окраски (это может свидетельствовать о длительном хранении);

• контрафактные высоковольтные провода обычно изготавливаются из качественного кабеля, а вот наконечники на свечи и распределитель зажигания делаются кустарным методом, следует обратить внимание на качество этих элементов.

Для того, чтобы провода зажигания прослужили долго, необходимо.

Распределенное сопротивление движению ленты на грузовой ветви конвейера определяется по формуле:

где: q , q Л , q Р / - линейные силы тяжести, соответственно, груза, ленты и роликоопор грузовой ветви конвейера, Н/м:

; (81)

; (82)

Мл - масса 1м 2 конвейерной ленты, кг/м 2 (табл. 3.3, 3.4);

; (83)

М / Р - масса вращающихся частей роликоопоры грузовой ветви конвейера, кг (табл. 3.5); l / Р - расстояние между роликоопорами грузовой ветви конвейера, м (табл. 3.6); ω ГР - коэффициент сопротивления движению ленты на грузовой ветви конвейера (табл. 3.7); L - расстояние транспор-тирования, м; β - угол наклона конвейера, градус.

Таблица 3.3

Характеристика резинотросовых лент

Таблица 3.4

Характеристика резинотканевых лент

Таблица 3.5

Характеристики роликоопор

Таблица 3.6

Значения l / Р

Таблица 3.7

Значения коэффициентов сопротивления движению ленты

Знак «+» ставится при перемещении груза вверх, знак «-»- при перемещении груза вниз.

Распределенное сопротивление движению ленты на порожняковой ветви конвейера определяется по формуле:

где: q // Р - линейная сила тяжести роликоопор порожняковой ветви

конвейера, Н/м;

; (85)

М // Р - масса вращающихся частей роликоопоры порожняковой ветви конвейера, кг (см. табл. 3.5); l // Р - расстояние между роликоопорами порожняковой ветви конвейера, м:

; (86)

ω ПОР - коэффициент сопротивления движению ленты на порожняковой ветви конвейера (табл. 3.7).

Знак «-» ставится при движении ленты на порожняковой ветви вниз, знак «+»- вверх.

Определение сосредоточенных сопротивлений движению ленты конвейера. Сопротивление при огибании лентой барабана W Б, Н, складывается из сопротивлений вследствие трения в цапфах вала барабана и жесткости ленты. При этом натяжение ленты в последующей точке S i +1 (набегающая на барабан ветвь ленты) больше, чем в предыдущей точке S i (сбегающая с барабана ветвь ленты) в К / раз,

(87)

где: К / - коэффициент увеличения натяжения, зависящий от угла обхвата лентой барабана:

α, градус >180 90-180 <90

К / 1,03-1,04 1,02-1,03 1,01-1,02

(88)

Сопротивление на загрузочном устройстве рассчитывают по формуле:

(89)

Сопротивление на разгрузочном устройстве (плужковый сбрасы-ватель) вычисляют по формуле

(90)

Определение натяжений конвейерной ленты и тягового усилия

На расчетной схеме конвейера (рис. 3.1) в характерных местах изгиба ленты расставляют точки, начиная с точки сбегания ленты с приводного барабана (при двухбарабанном приводе- с последнего).

Рис. 3.1. Расчетная схема конвейера

Силы натяжения в характерных точках ленты конвейера определяется методом обхода по замкнутому контуру, учитывая, что между расставленными точками действуют определенные ранее распределенные и сосредоточенные сопротивления.

(91)

где:
- коэффициенты увеличения натяжения, зависящие от угла обхвата (для данной схемы).

Таблица 3.8

Значения тягового фактора

Преобразовав уравнение (91) и воспользовавшись формулой Эйлера, получаем систему уравнений, решив которую, определим значение сил натяжения ленты во всех точках:

где: е μα - тяговый фактор привода (табл. 3.8); μ - коэффициент сцепления ленты с приводным барабаном; α - угол обхвата лентой приводного барабана, рад.

Для обеспечения нормальной работы конвейера должны выполняться два условия:

1) лента не должна пробуксовывать на приводных барабанах

(93)

2) лента не должна провисать чрезмерно на грузовой ветви

где: Si - наименьшее натяжение на грузовой ветви конвейера, Н.

Если второе условие не выполняется, то натяжение ленты должно быть соответственно увеличено (при этом пересчет начинают от точки наименьшего натяжения на грузовой ветви).

Тяговое усилие определяется по формуле

Определение мощности привода. Мощность на валу двигателя определяется по формуле:

, (96)

где: η = (0,92-0,96)- КПД двигателя.

При двухбарабанном приводе общую мощность необходимо распределить между приводными барабанами, которые работают не в одинаковом режиме. Мощность двигателя пропорциональна величине тягового усилия, поэтому нужно вначале определить величину тягового усилия, приходящуюся на каждый барабан:

(97)

где: α 1 - угол обхвата лентой 1-го барабана, рад.

(98)

Подставляя значения тягового усилия из рассчитанного по формулам (97, 98) в выражение (96), получим значения мощности двигателей на приводных барабанах конвейера.

Определение силы натяжного устройства. Она слагается из суммы сил натяжения в набегающей на натяжной барабан и сбегающей с натяж-ного барабана ветвях ленты.

Для нашей расчетной схемы, приводится на рис. 3.1, составит

(99)

Определение прочностных характеристик ленты. Потребная прочность на разрыв резинотканевой ленты определяется сопротивлением разрыву одной прокладки δ Р (Н/мм) и числом прокладок

, (100)

где: Smax - наибольшее натяжение в ленте, Н; Кз - коэффициент запаса прочности (при β ≤10 0 Кз = 8-9, при β >10 0 Кз = 9-10); В- ширина ленты, мм.

Подбор резинотросовой ленты необходимой прочности выполняется по ее сопротивлению разрыву

(101)

где: Кз = 8-8,5 при β ≤10 0 и Кз = 9-10 при β >10 0 ;

Пример расчета. Выполнить расчет ленточного конвейера по следующим исходным данным:

годовая производительность карьера А= 10млн.м 3 ;

коэффициент неравномерности работы карьера К Н.Р. = 1,2;

число рабочих дней в году n РАБ = 300;

число смен с сутки n СМ = 3;

продолжительность смены Т СМ = 8час;

насыпная плотность груза γ= 2т/м 3 ;

угол естественного откоса груза на ленте φ= 20 0 ;

максимальный размер куска а MAX = 250мм;

угол наклона конвейера β= 2 0 ;

направление транспортирования груза- вверх;

угол наклона боковых роликов β / = 45 0 ;

расстояние транспортирования груза L= 800м;

условия работы конвейера- хорошие, без загрязнений;

состояние атмосферы- сухая.

1.Часовая производительность конвейера определяется по формуле:

2. По табл. 3.1 и исходным данным предварительно выбираем конвейер КЛМ-800-2М со следующими техническими характеристиками:

производительность Q= 1750т/ч;

ширина ленты В= 1200мм;

скорость движения ленты υ= 2,5м/с.

Производим проверку соответствия ширины ленты принятого конвейера заданной производительности:

где:
(табл. 3.2).

Условие
выполняется.

Проверяем ширину ленты по крупности куска:

>625мм.

Условие выполняется.

4.Определяем распределенные сопротивления движению ленты:

на грузовой ветви

(табл. 3.3)- масса 1м 2 ленты (выбираем резинотросовую ленту РТЛ-5000);

- масса вращающихся частей роликоопоры грузовой ветви конвейера (принимаем трехроликовую опору в нормальном исполнении), (табл. 3.5);
(табл. 3.7);

на порожняковой ветви

- масса вращающихся частей роликоопоры порожняковой ветви конвейера (принимаем однороликовую опору), (табл. 3.5);

(табл. 3.7)

5. Рассчитываем сосредоточенное сопротивление на загрузочном устройстве:

6. Производим расчет сил натяжения в характерных точках изгиба ленты (расстановку точек начинаем с точки сбегания ленты с последнего по ходу ее движения приводного барабана, рис. 3.2):

Рис. 3.2. Расчетная схема конвейера

(к примеру расчета)

При двухбарабанном приводе (угол обхвата α= 360 0), сухом состоянии атмосферы, шевронной резиновой футеровке приводного барабана определяем тяговый фактор привода (табл. 3.8):

Для определения S НБ и S СБ составим систему уравнений

В результате получаем S НБ = 229467Н; S СБ = 18580Н.

Определяем силы натяжения ленты в остальных точках:

Для нормальной работы конвейера должны выполняться два условия:

1)

где: S 5 - наименьшее натяжение ленты на грузовой ветви для нашего конвейера, Н.

26772>18778,

условие не выполняется, поэтому осуществляем пересчет сил натяжения

ленты, приравнивая S 5 = S min . Тогда

7. Определяем тяговое усилие по формуле

8. Мощность привода составит

Разделим полученную мощность между приводными барабанами

где:
- тяговый фактор дляα 1 = 210 0 (табл. 3.8);

9. Сила натяжного устройства:

10. Сопротивление разрыву конвейерной ленты:

Такая прочность обеспечивается выбранной лентой РТЛ-5000.