Кузнецов М.И. Основы электротехники
Кузнецов М.И. Основы электротехники
Кузнецов М.И. Основы электротехники.
Введение
Электротехникой называют науку о применении электрической энергии для практических целей.
Электрическая энергия занимает особое место среди различных видов энергии, известных в настоящее время. Особенность электрической энергии заключается прежде всего в том, что в нее сравнительно легко преобразовать все другие виды энергии и наоборот.
При помощи достаточно простых и экономически выгодных устройств электрическую энергию очень быстро и в любом количестве можно передать на значительные расстояния и легко распределить между отдельными потребителями.
Широкое внедрение электрической энергии в промышленность, сельское хозяйство, транспорт н быт носит название электрификации.
В дореволюционной России мощность всех электростанций составляла лишь 1,1 млн. квт, а годовая выработка электроэнергии — 1,9 млрд. квт*ч. По производству электрической энергии царская Россия стояла на одном из самых последних мест, уступая даже такой маленькой стране, как Швейцария.
После Великой Октябрьской социалистической революции Коммунистическая партия поставила задачу — превратить Россию из отсталой аграрной страны в передовую индустриальную державу. Уже в первые годы Советской власти вождь нашей партии В. И. Ленин со всей остротой поставил вопрос об электрификации страны. Построение коммунизма В. И. Ленин связывал с необходимостью электрификации. Он говорил: «Коммунизм — это есть Советская власть плюс электрификация всей страны».
В 1918 г. началось строительство Шатурской районной электростанции на торфе, а в 1919 r. было начато сооружение Каширской районной электростанции на подмосковном угле.
По предложению В. И. Ленина уже в 1920 г. был принят знаменитый план электрификации России (ГОЭЛРО), в котором предусматривалось в течение 10-15 лет построить 30 электростанций общей мощностью 1,5 млн. квт и реконструировать старые ,лектросtанции, увеличив их мощность на 250 тыс. Кбт. В то время В. И. Ленин писал: « . если Россия покроется густою сетью электрических станций и мощных технических оборудований, то наше коммунистическое хозяйственное строительство станет образцом для грядущей социалистической Европы и Азии».
По основным показателям план ГОЭЛРО был выполнен в 1931 r., а в 1935 r. он был перевыполнен почти в три раза.
В годы довоенных пятилеток советский народ, руководимый Коммунистической партией, продолжал вести борьбу за дальнейшее развитие н осуществление плана электрификации страны. Были построены десятки мощных тепло- и гидроэлектрических станций, проведены тысячи километров линий электропередач высокого напряжения, созданы заводы по производству электрооборудования — база отечественной энергетической промышленности. Вступили в строй Днепровская, Свирская, Угличская гидростанции, Дубровская, Штеровская, Зуевская тепловые электростанции.
В 1940 r. мощность электростанций СССР достигла 10,7 млн. квт, а выработка электроэнергии составила почти 50 млрд. квт*ч, превысив уровень 1913 r. в 25 раз. Война, затеянная гитлеровской Германией против Советского Союза, не могла остановить развитие электрификации нашей страны. В трудных военных условиях продолжалось строительство электростанций. За годы войны мощность электростанций Урала выросла более чем в два раза, Кузбасса — в 1,7 раза, Караганды — в 4,1 раза, Узбекистана — в 1,9 раза.
Справочник мастера электрика. Проводка, розетки, техника безопасности, инструмент
Перед вами — настоящая энциклопедия как для мастера-электрика, так и для новичка, где вы найдете ответы на все основные вопросы, касающиеся электрификации квартиры и частного дома: все о проводке, розетках, лампочках, необходимых для работы инструментах, приборах и защитных устройствах. Простое пошаговое руководство для составления бытовых электрических схем и понимания, как рассчитать потребляемые мощности. Специалисты с опытом работы больше 20-лет дают практические советы, которые помогут вам максимально точно, аккуратно и с минимальными затратами смонтировать электрические схемы и помогут разрешить затруднения, возникающие во время установки и монтажа элементов электрообеспечения вашего жилья.
Разводка электропроводки в квартире 1
Кабельно-проводниковые, крепежные и электроизолирующие материалы 3
Квартирные электрощиты: назначение, виды, состав и комплектация 7
Электромонтажные изделия 15
Лампочки. Розетки. Выключатели 19
Заземление и зануление 22
Основные электрические схемы подключения 24
Основные электрические параметры и единицы измерения 25
Техника безопасности при проведении электромонтажных работ 28
Валерий Новак
Справочник мастера-электрика. Проводка, розетки, техника безопасности, инструмент
Введение
Современная цивилизация невозможна без электричества. Разнообразные приборы и устройства окружают нас со всех сторон. Они вытесняют с дорог автомобили с двигателем внутреннего сгорания! Зачастую люди даже не замечают вездесущих «вольтамперных тружеников» — до тех пор, пока не возникает нештатная ситуация: исчезает освещение, не поступает вода, нет связи, в том числе сотовой, нет интернета. И вот тогда «катастрофа». До 80-х годов прошлого века перечень электробытовых приборов был короче некуда — телевизор, пылесос, утюг, радиола (музыкальный центр), холодильник, стиральная машина (не у всех), лампочки и у некоторых что-то из кухонных приспособлений. Следовательно, потребляемые мощности были довольно скромными, одной-двух розеток и одной точки освещения вполне хватало для одной комнаты. За каких-то тридцать лет тандем инженерии и коммерции, двигателей научно-технического прогресса, расширил вышеприведенный скромный список практически до бесконечности. Миниатюризация, цифровые и энергосберегающие технологии позволили значительно снизить соответствующий лавинообразный рост энергопотребления, тем не менее требования к бытовым (квартирным и внутридомовым) электросетям возросли в разы. Суммарная мощность, общее количество и рассредоточенное расположение точек потребления электроэнергии требуют тщательного и точного просчета схем электроснабжения, а также качества соответствующих устройств коммуникации (розетки, выключатели), защиты (безопасности) и прочих расходных материалов. Основная цель данной книги — помочь читателю сориентироваться в современном разнообразии устройств, приборов, проводников и схем. А краткий теоретический обзор основ электротехники поможет даже непрофессионалу правильно рассчитать необходимую максимальную мощность для корректного подбора проводников и устройств безопасности и защиты. Наиболее распространенные стандартные схемы электрических подключений помогут при составлении и усовершенствовании общей электрической схемы квартиры или частного домовладения. Обзор кабельно-проводниковой продукции, некоторых монтажных новинок и лампочек, а также сравнительные таблицы, приведенные в книге, пригодятся аматерам и профессионалам. Практические советы помогут с минимальными затратами преодолеть большинство проблем, возникающих во время установки и монтажа элементов электрообеспечения вашего жилья.
Современные тенденции конструкции «умного дома» вызывают много вопросов, которые ранее не возникали, например — энергосбережение, снижение потребляемой мощности, выбор способа отопления, альтернативные источники электроэнергии… Краткий обзор по этой теме, хоть и не в полной мере (ведь постоянно появляются все более совершенные устройства), предоставит ответы на некоторые вопросы и позволит определиться с выбором того или иного варианта решения задачи.
Разводка электропроводки в квартире
В ходе эксплуатации жилья периодически возникают проблемы, связанные с доработкой электрической схемы, когда требуется установить дополнительную розетку, повесить новый светильник или полностью переоборудовать комнату. Сразу же возникает вопрос: как выполнена схема разводки электрических проводов и где следует к ней подключаться? Ситуация усложняется, если здание старое, квартира сменила нескольких хозяев, каждый из которых на свой вкус осуществлял ремонт. В итоге внутри декоративных покрытий спрятаны все точки подключения электропроводки, а маршруты прокладки ее кабелей и проводов неизвестны.
Принципы построения электрической схемы в квартире
Но не все так страшно. Любая система проводки создается по общим стандартам. Однако в то же время каждая имеет определенные отличия от этих стандартов. Рассмотрим варианты, с которыми можно столкнуться на практике.
Обязательные элементы схемы
Основой системы электропроводки является электрический распределительный щиток, к которому подведена электроэнергия от снабжающей организации. Он может быть установлен на вводе в частный дом, на лестничной площадке, внутри межквартирного тамбура либо прямо внутри квартиры.
Электроэнергия в квартирном щитке с ввода поступает на электросчетчик — прибор, учитывающий ее потребление. После него она распределяется к потребителям по кабелям и проводам.
Для защиты цепей используются автоматические устройства, врезаемые в схему внутри квартирного щитка перед кабелем, идущим к потребителю.
Каждая конкретная схема электропроводки отличается от других аналогичных разработок из-за того, что используются различные конструкции всевозможных моделей электрических аппаратов, проводов и кабелей с монтажом их разными методами по типовым или индивидуальным проектам.
Способы подвода напряжения к потребителям в квартире
Электрический ток от каждого работающего бытового прибора суммируется в квартирном щитке и учитывается счетчиком, через который проходит общая нагрузка. Поэтому токоведущие магистрали квартирного щитка выполняются кабелями с толстым сечением, исключающими тепловую перегрузку и старение изоляции.
От квартирного щитка к потребителям прокладывают провода с меньшим сечением, так как мощность запитываемых ими устройств ниже. Материал и сечение жилы этих проводов подбирают по справочникам или таблицам с учетом эксплуатационных характеристик и мощности.
Возможны три способа реализации схемы:
• шлейфом (шинами), когда общая магистраль проводки создается через распределительные коробки, а от них идут ответвления на электрические точки (розетки, выключатели, светильники);
• радиальным методом, заключающимся в том, что напряжение подводится к каждой розетке отдельным кабелем, идущим напрямую без разрывов и подключений от квартирного щитка;
• комбинированным способом, сочетающим в себе элементы первых двух вариантов.
Подвод напряжения шлейфом
Все концы электрических проводов и кабелей коммутируются внутри распределительных коробок. Для их соединения создается коммутационная карта.
Для примера рассмотрим стандартную электрическую схему проводки ( рис. 1 ), эксплуатируемую в многоэтажных жилых зданиях сорокалетней (70-80-х годов прошлого века) постройки. В качестве образца приведена структура старой проводки однокомнатной квартиры.
Основы электротехники для начинающих
Существует множество понятий, которые нельзя увидеть собственными глазами и потрогать руками. Наиболее ярким примером служит электротехника, состоящая из сложных схем и малопонятной терминологии. Поэтому очень многие просто отступают перед трудностями предстоящего изучения этой научно-технической дисциплины. Получить знания в этой области помогут основы электротехники для начинающих.
Понятия и свойства электрического тока
Электрические законы и формулы требуются не только для проведения каких-либо расчетов. Они нужны и тем, кто на практике выполняет операции, связанные с электричеством. Зная основы электротехники можно логическим путем установить причину неисправности и очень быстро ее устранить.
Суть электрического тока заключается в движении заряженных частиц, переносящих электрический заряд от одной до другой точки. Однако при беспорядочном тепловом движении заряженных частиц, по примеру свободных электронов в металлах, переноса заряда не происходит. Перемещение электрического заряда через поперечное сечение проводника происходит лишь при условии участия ионов или электронов в упорядоченном движении.
Электрический ток всегда протекает в определенном направлении. О его наличии свидетельствуют специфические признаки:
- Нагревание проводника, по которому протекает ток.
- Изменение химического состава проводника под действием тока.
- Оказание силового воздействия на соседние токи, намагниченные тела и соседние токи.
Электрический ток может быть постоянным и переменным. В первом случае все его параметры остаются неизменными, а во втором – периодически происходит изменение полярности от положительной к отрицательной. В каждом полупериоде изменяется направление потока электронов. Скорость таких периодических изменений представляет собой частоту, измеряемую в герцах
Основные токовые величины
При возникновении в цепи электрического тока, происходит постоянный перенос заряда через поперечное сечение проводника. Величина заряда, перенесенная за определенную единицу времени, называется силой тока, измеряемой в амперах.
Для того чтобы создать и поддерживать движение заряженных частиц, необходимо воздействие силы, приложенной к ним в определенном направлении. В случае прекращения такого действия, прекращается и течение электрического тока. Такая сила получила название электрического поля, еще она известна как напряженность электрического поля. Именно она вызывает разность потенциалов или напряжение на концах проводника и дает толчок движению заряженных частиц. Для измерения этой величины применяется специальная единица – вольт. Существует определенная зависимость между основными величинами, отраженная в законе Ома, который будет рассмотрен подробно.
Важнейшей характеристикой проводника, непосредственно связанной с электрическим током, является сопротивление, измеряемое в омах. Данная величина является своеобразным противодействием проводника течению в нем электрического тока. В результате воздействия сопротивления происходит нагрев проводника. С увеличением длины проводника и уменьшением его сечения, значение сопротивления увеличивается. Величина в 1 Ом возникает, когда разность потенциалов в проводнике составляет 1 В, а сила тока – 1 А.
Закон Ома
Данный закон относится к основным положениям и понятиям электротехники. Он наиболее точно отражает зависимость между такими величинами, как сила тока, напряжение, сопротивление и мощность. Определения этих величин уже были рассмотрены, теперь нужно установить степень их взаимодействия и влияния друг на друга.
Для того чтобы вычислить ту или иную величину, необходимо воспользоваться следующими формулами:
- Сила тока: I = U/R (ампер).
- Напряжение: U = I x R (вольт).
- Сопротивление: R = U/I (ом).
Зависимость этих величин, для лучшего понимания сути процессов, часто сравнивается с гидравлическими характеристиками. Например, внизу бака, наполненного водой, устанавливается клапан с примыкающей к нему трубой. При открытии клапана вода начинает течь, поскольку существует разница между высоким давлением в начале трубы и низким – на ее конце. Точно такая же ситуация возникает на концах проводника в виде разности потенциалов – напряжения, под действием которого электроны двигаются по проводнику. Таким образом, по аналогии, напряжение представляет собой своеобразное электрическое давление.
Силу тока можно сравнить с расходом воды, то есть ее количеством, протекающим через сечение трубы за установленный период времени. При уменьшении диаметра трубы уменьшится и поток воды в связи с увеличением сопротивления. Этот ограниченный поток можно сравнить с электрическим сопротивлением проводника, удерживающим поток электронов в определенных рамках. Взаимодействие тока, напряжения и сопротивления аналогично гидравлическим характеристикам: с изменением одного параметра, происходит изменение всех остальных.
Энергия и мощность в электротехнике
В электротехнике существуют еще и такие понятия, как энергия и мощность, связанные с законом Ома. Сама энергия существует в механической, тепловой, ядерной и электрической форме. В соответствии с законом сохранения энергии, ее невозможно уничтожить или создать. Она может лишь преобразовываться из одной формы в другую. Например, в аудиосистемах осуществляется преобразование электроэнергии в звук и теплоту.
Любые электрические приборы потребляют определенное количество энергии на протяжении установленного промежутка времени. Эта величина индивидуальна для каждого прибора и представляет собой мощность, то есть объем энергии, который может потребить тот или иной прибор. Этот параметр вычисляется по формуле P = I x U, единицей измерения служит ватт. Он означает перемещение одного ампера одним вольтом через сопротивление в один ом.
Таким образом, основы электротехники для начинающих помогут на первых порах разобраться с основными понятиями и терминами. После этого будет значительно легче использовать полученные знания на практике.
