Alles über Elektrizität in einer verständlichen Sprache. Grundlagen der Elektrotechnik für Einsteiger. Beschreibung der Disziplin „Theoretische Grundlagen der Elektrotechnik“

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Was müssen Einsteiger über Elektrizität wissen?

Wir werden oft von Lesern angesprochen, die sich noch nie mit Arbeiten zum Thema Elektrizität beschäftigt haben, diese aber verstehen möchten. Für diese Kategorie wurde die Rubrik „Strom für Einsteiger“ erstellt.

Abbildung 1. Bewegung von Elektronen in einem Leiter.

Bevor Sie mit Arbeiten im Zusammenhang mit Elektrizität fortfahren, müssen Sie sich in dieser Angelegenheit ein wenig theoretisch auskennen.

Der Begriff „Elektrizität“ bezeichnet die Bewegung von Elektronen unter dem Einfluss eines elektromagnetischen Feldes.

Die Hauptsache ist zu verstehen, dass Elektrizität die Energie der kleinsten geladenen Teilchen ist, die sich innerhalb der Leiter in eine bestimmte Richtung bewegen (Abb. 1).

Gleichstrom ändert seine Richtung und Größe im Laufe der Zeit praktisch nicht. Nehmen wir an, in einer herkömmlichen Batterie gibt es Gleichstrom. Dann fließt die Ladung von Minus nach Plus und ändert sich nicht, bis sie aufgebraucht ist.

Wechselstrom ist ein Strom, der seine Richtung und Größe mit einer bestimmten Periodizität ändert. Stellen Sie sich die Strömung als einen Wasserstrahl vor, der durch ein Rohr fließt. Nach einer bestimmten Zeit (z. B. 5 s) strömt das Wasser in die eine und dann in die andere Richtung.

Abbildung 2. Diagramm des Transformatorgeräts.

Bei Strom geschieht dies viel schneller, nämlich 50 Mal pro Sekunde (Frequenz 50 Hz). Während einer Schwingungsperiode steigt der Strom auf ein Maximum, geht dann durch Null und dann erfolgt der umgekehrte Vorgang, jedoch mit einem anderen Vorzeichen. Auf die Frage, warum dies geschieht und warum ein solcher Strom benötigt wird, kann man antworten, dass das Empfangen und Senden von Wechselstrom viel einfacher ist als Gleichstrom. Der Empfang und die Übertragung von Wechselstrom hängen eng mit einem Gerät wie einem Transformator zusammen (Abb. 2).

Ein Generator, der Wechselstrom erzeugt, ist wesentlich einfacher aufgebaut als ein Gleichstromgenerator. Darüber hinaus eignet sich Wechselstrom am besten zur Stromübertragung über große Entfernungen. Dadurch wird weniger Energie verschwendet.

Mit Hilfe eines Transformators (einem speziellen Gerät in Form von Spulen) wird Wechselstrom von Niederspannung in Hochspannung und umgekehrt umgewandelt, wie in der Abbildung dargestellt (Abb. 3).

Aus diesem Grund werden die meisten Geräte in einem Netzwerk mit Wechselstrom betrieben. Gleichstrom wird aber auch recht häufig eingesetzt: in Batterien aller Art, in der chemischen Industrie und in einigen anderen Bereichen.

Abbildung 3. AC-Übertragungsdiagramm.

Viele haben so mysteriöse Wörter wie eine Phase, drei Phasen, Null, Erde oder Erde gehört und wissen, dass dies wichtige Konzepte in der Welt der Elektrizität sind. Allerdings versteht nicht jeder, was sie bedeuten und welchen Bezug sie zur umgebenden Realität haben. Dies müssen Sie jedoch wissen.

Ohne auf technische Details einzugehen, die ein Hausmeister nicht benötigt, können wir sagen, dass ein dreiphasiges Netzwerk eine Methode zur Übertragung von elektrischem Strom ist, wenn Wechselstrom durch drei Drähte fließt und einer nach dem anderen zurückfließt. Das Obige bedarf einer Klarstellung. Jeder Stromkreis besteht aus zwei Drähten. Der Strom geht nacheinander zum Verbraucher (z. B. zum Wasserkocher) und nach dem anderen zurück. Wenn ein solcher Stromkreis geöffnet ist, fließt kein Strom. Das ist die gesamte Beschreibung eines einphasigen Stromkreises (Abb. 4 A).

Der Draht, durch den der Strom fließt, wird Phase oder einfach Phase genannt, und durch den er zurückfließt – Null oder Null. Ein Dreiphasenstromkreis besteht aus drei Phasendrähten und einer Rückleitung. Dies ist möglich, weil die Phase des Wechselstroms in jedem der drei Drähte gegenüber dem benachbarten um 120° verschoben ist (Abb. 4 B). Ein Lehrbuch zur Elektromechanik hilft, diese Frage genauer zu beantworten.

Abbildung 4. Schema der Stromkreise.

Die Übertragung von Wechselstrom erfolgt präzise mit Hilfe von Drehstromnetzen. Das ist wirtschaftlich vorteilhaft: Zwei weitere Neutralleiter werden nicht benötigt. Bei Annäherung an den Verbraucher wird der Strom in drei Phasen aufgeteilt und jede davon mit Null versehen. So gelangt er in Wohnungen und Häuser. Obwohl manchmal ein dreiphasiges Netzwerk direkt ins Haus gebracht wird. In der Regel handelt es sich um den Privatsektor, und dieser Sachverhalt hat seine Vor- und Nachteile.

Erde, oder genauer gesagt Erdung, ist der dritte Draht in einem einphasigen Netzwerk. Im Wesentlichen trägt es keine Arbeitslast, sondern dient als eine Art Sicherung.

Wenn beispielsweise die Elektrizität außer Kontrolle gerät (z. B. durch einen Kurzschluss), besteht die Gefahr eines Brandes oder eines Stromschlags. Um dies zu verhindern (d. h. der Stromwert sollte einen für Mensch und Gerät ungefährlichen Wert nicht überschreiten), wird eine Erdung eingeführt. Über diesen Draht gelangt überschüssiger Strom buchstäblich in den Boden (Abb. 5).

Abbildung 5. Das einfachste Erdungsschema.

Noch ein Beispiel. Nehmen wir an, dass beim Betrieb des Elektromotors der Waschmaschine ein kleiner Ausfall aufgetreten ist und ein Teil des elektrischen Stroms auf die äußere Metallhülle des Geräts fällt.

Wenn kein Boden vorhanden ist, wandert diese Ladung um die Waschmaschine herum. Wenn eine Person es berührt, wird sie sofort zum bequemsten Ausgang für diese Energie, das heißt, sie erhält einen elektrischen Schlag.

Wenn in dieser Situation ein Erdungskabel vorhanden ist, kann die überschüssige Ladung durch dieses abfließen, ohne dass jemand Schaden nimmt. Darüber hinaus kann man sagen, dass der Neutralleiter auch Erdung sein kann und im Prinzip auch erdbar ist, allerdings nur bei einem Kraftwerk.

Die Situation, wenn im Haus keine Erdung vorhanden ist, ist unsicher. Wie man damit umgeht, ohne die gesamte Verkabelung im Haus zu ändern, wird später beschrieben.

AUFMERKSAMKEIT!

Einige Handwerker, die sich auf Grundkenntnisse der Elektrotechnik verlassen, installieren den Neutralleiter als Erdungskabel. TU das niemals.

Bei einem Bruch des Neutralleiters werden die Gehäuse geerdeter Geräte mit 220 V versorgt.

Heutzutage kann sich jeder mit den Grundlagen der Elektrik vertraut machen, ohne das Haus verlassen zu müssen. Beginnen Sie diese spannende Aktivität am besten, indem Sie sich mit einem vereinfachten elektrischen Schaltplan und dem Anschluss von Schaltern, Steckdosen und Beleuchtungskörpern in Ihrer eigenen Wohnung vertraut machen. Solche Systeme gehören zu den Standarddesignlösungen und werden häufig bei der Stromversorgung typischer Industrie- und Wohngebäude sowie beim vorübergehenden Anschluss einer Reihe von Baustellen an das Stromversorgungsnetz eingesetzt.

Das erste (gleichzeitig größte und wichtigste) Element in einer langen Kette typischer Wohnungsverkabelungsgeräte ist eine Schalttafel, die über einen Leistungsschalter (oder eine Steckdosensicherung) von der Hauptschalttafel in der Einfahrt mit Strom versorgt wird . Die Zusammensetzung des Wohnungspanels umfasst in der Regel einen Stromzähler, mehrere Leistungsschalter, einen Fehlerstromschutzschalter (RCD), eine Montage-DIN-Schiene und eine Reihe von Zusatzreifen. Von einem solchen Einführungsschild aus wird die Stromversorgung aller Räume Ihrer Wohnung organisiert.

Mehrere Stromleitungen (ihre Anzahl hängt von der Anzahl der Räume und der Leistung der elektrischen Verbraucher ab), die aus zwei Drähten bestehen – Phase und Null (oder drei, wenn eine Erdungsleitung vorhanden ist) – werden über die dafür vorgesehenen Leistungsschalter verteilt um Räume der Wohnung zu trennen.

Die Verkabelung in der gesamten Wohnung erfolgt durch die Organisation von Abzweigungen von der Hauptstromleitung, die zum Anschluss einzelner Verbraucher erforderlich sind – einer elektrischen Klingel, Gruppen von Steckdosen oder Schaltern. Zu diesem Zweck werden Montage-Anschlussdosen verwendet, bei denen es sich um Kunststoffbecher handelt, die mit Einlass- und Auslasslöchern für Drähte und einem Deckel ausgestattet sind. Im Inneren der Boxen befinden sich spezielle Schraubklemmen zum Anschluss geschalteter Installationsleitungen. In der Regel werden die Drähte in der Box jedoch einfach verdrillt (der sogenannte Twist) und voneinander isoliert (meist mit Isolierband oder Schrumpfschlauch umwickelt). Empfehlenswert ist auch die Verwendung von Klemmen (hier werden häufig Wago-Klemmen verwendet) oder PPE-Verbindungsklemmen (Kappen mit innenliegender Feder).

Es ist zu beachten, dass alle wohnungsinternen Stromverbraucher (Klingeln, diverse Leuchten, gekoppelt mit Schaltern, Haushaltsgeräte, Klimaanlagen etc.) parallel an die Wohnungsverkabelung angeschlossen sind. Bei einem solchen Anschlussschema führt eine Fehlfunktion oder Abschaltung eines dieser Verbraucher nicht zu einer „Abschaltung“ der übrigen Geräte, was bei Reihenschaltung unvermeidlich ist. Ein Beispiel für eine Reihenschaltung einzelner Elemente der elektrischen Verkabelung ist der Anschluss eines beliebigen Beleuchtungsgeräts und seines Schalters.

So werden die elektrischen Leitungen zunächst zu den in jedem Raum befindlichen Anschlusskästen geführt und erst danach zu einzelnen Verbrauchern (Beleuchtungsgeräte mit Schaltern, Steckdosen etc.) geführt.

Aus dem Anschlussplan von Schaltern und Lampen sehen wir, dass Phasendrähte (rot) und Neutralleiter (blau) für die Anschlussdose geeignet sind und von dieser abzweigen. Es ist der ausgehende Phasendraht (auf keinen Fall Null!), der an einen der Kontakte des Schalters angeschlossen werden sollte. Der Neutralleiter muss zum gemeinsamen Kontakt der Lampen führen, aus denen die Lampe besteht. Die vom Schalter ausgehenden Drähte (in der Abbildung grün) werden an den gemeinsamen Kontakt jeder der beiden Lampengruppen der betreffenden Leuchte angeschlossen. Bitte beachten Sie, dass die Abbildung eine Variante eines Zweifachschalters mit zwei Lampengruppen und eine Variante eines Einfachschalters zeigt.

Der Anschluss von Steckdosen nach der Anschlussdose erfolgt auf einfachere Weise: Die Phasen- und Neutralleiter (und ggf. die Erdung) werden direkt an die entsprechenden (willkürlich gewählten) Kontakte der Steckdose selbst angeschlossen. Ein Paar dieser Leiter wird von einer bereits angeschlossenen Steckdose zu einer zweiten und gegebenenfalls zu einer dritten Steckdose geführt (diese Art der Verbindung wird als „Schleifen“-Verbindung bezeichnet).

Es ist sehr wichtig zu berücksichtigen, dass bei einer Parallelschaltung zum Anschluss von Verbrauchern deren Gesamtzahl nicht über einen bestimmten Wert hinaus erhöht werden darf. Bei paralleler Stromversorgung erhöht jedes neu hinzugefügte Elektrogerät (neue Steckdose) die Belastung der gemeinsamen elektrischen Leitungen der gesamten Wohnung. Beim Grenzwert des Gesamtstroms im Stromkreis (wenn alle Geräte eingeschaltet sind) funktioniert auf jeden Fall die Maximalstromschutzvorrichtung – derselbe Leistungsschalter auf der Abschirmung, über den diese Leitung gespeist wird. Er wird diesen Zweig einfach vom allgemeinen Stromkreis der Wohnung trennen.

Wenn Ihre Maschine falsch ausgewählt ist (sie hat einen überschätzten Wert des Überlastauslösestroms), können die Folgen viel schlimmer sein – die Drähte können der Stärke des durch sie fließenden Stroms einfach nicht standhalten und durch Überhitzung Feuer fangen.
Deshalb ist es so wichtig zu lernen, wie man für jede Lastleitung den richtigen Leistungsschalter auswählt und die Größe der in diesen Leitungen betriebenen Drähte genau berechnet.
In der Regel wird bei einer typischen Wohnungsverkabelung auf den Beleuchtungsleitungen ein Kupferdraht mit einem Querschnitt von 1,5 mm 2 und auf den Abgangsleitungen ein Kupferdraht mit einem Querschnitt von 2,5 mm 2 verlegt.

INHALT:
EINFÜHRUNG


VIELFÄLTIGE DRÄHTE
AKTUELLE EIGENSCHAFTEN
TRANSFORMATOR
HEIZELEMENTE


STROMGEFAHR
SCHUTZ
NACHWORT
Gedicht über elektrischen Strom
ANDERE ARTIKEL

EINFÜHRUNG

In einer der Episoden „Civilization“ kritisierte ich die Unvollkommenheit und Schwerfälligkeit der Bildung, weil sie in der Regel in einer erlernten Sprache gelehrt wird, vollgestopft mit unverständlichen Begriffen, ohne anschauliche Beispiele und bildliche Vergleiche. Dieser Standpunkt hat sich nicht geändert, aber ich habe es satt, unbegründet zu sein, und werde versuchen, die Prinzipien der Elektrizität in einer einfachen und verständlichen Sprache zu beschreiben.

Ich bin davon überzeugt, dass alle schwierigen Wissenschaften, insbesondere solche, die Phänomene beschreiben, die ein Mensch mit seinen fünf Sinnen (Sehen, Hören, Riechen, Schmecken, Tasten) nicht erfassen kann, zum Beispiel Quantenmechanik, Chemie, Biologie, Elektronik, gelehrt werden sollten Form von Vergleichen und Beispielen. Und noch besser: Erstellen Sie farbenfrohe, lehrreiche Cartoons über unsichtbare Prozesse im Inneren der Materie. Jetzt werde ich in einer halben Stunde aus euch elektrisch-technisch versierte Menschen machen. Und so beginne ich die Beschreibung der Prinzipien und Gesetze der Elektrizität mit Hilfe bildlicher Vergleiche ...

SPANNUNG, WIDERSTAND, STROM

Sie können das Rad einer Wassermühle mit einem dicken Strahl mit niedrigem Druck oder einem dünnen Strahl mit hohem Druck drehen. Der Druck ist die Spannung (gemessen in VOLT), die Dicke des Strahls ist der Strom (gemessen in AMPERE) und die Gesamtkraft, die auf die Radschaufeln trifft, ist die Leistung (gemessen in WATT). Das Wasserrad ist bildlich vergleichbar mit einem Elektromotor. Das heißt, es kann eine hohe Spannung und einen niedrigen Strom oder eine niedrige Spannung und einen hohen Strom geben, und die Leistung ist in beiden Fällen gleich.

Die Spannung im Netz (Steckdose) ist stabil (220 Volt), und der Strom ist immer unterschiedlich und hängt davon ab, was wir einschalten, bzw. vom Widerstand, den das Elektrogerät hat. Strom = Spannung geteilt durch Widerstand oder Leistung geteilt durch Spannung. Auf dem Wasserkocher steht zum Beispiel geschrieben: Leistung (Power) beträgt 2,2 kW, also 2200 W (W) – Watt geteilt durch Spannung (Voltage) 220 V (V) – Volt, wir erhalten 10 A (Ampere) – der Strom, der bei der Kesselarbeit fließt. Teilen wir nun die Spannung (220 Volt) durch den Betriebsstrom (10 Ampere), erhalten wir den Widerstand des Wasserkochers – 22 Ohm (Ohm).

In Analogie zu Wasser ist der Widerstand wie ein Rohr, das mit einer porösen Substanz gefüllt ist. Um Wasser durch dieses kavernöse Rohr zu drücken, ist ein bestimmter Druck (Spannung) erforderlich, und die Flüssigkeitsmenge (Strom) hängt von zwei Faktoren ab: diesem Druck und davon, wie passierbar das Rohr ist (seinem Widerstand). Ein solcher Vergleich eignet sich für Heiz- und Beleuchtungsgeräte und wird als AKTIVER Widerstand und als Widerstand elektrischer Spulen bezeichnet. Motoren, Transformatoren und el. Magnete funktionieren anders (dazu später mehr).

SICHERUNGEN, AUTOMATIK, THERMOREGLATOREN

Wenn kein Widerstand vorhanden ist, steigt der Strom tendenziell ins Unendliche und schmilzt den Draht – man spricht von einem Kurzschluss (Kurzschluss). Zum Schutz vor dieser E-Mail. In der Verkabelung sind Sicherungen oder Leistungsschalter (Maschinen) eingebaut. Das Funktionsprinzip der Sicherung (Schmelzeinsatz) ist äußerst einfach, dies ist eine bewusst dünne Stelle in der E-Mail. Ketten, und wo es dünn ist, bricht es dort. In den hitzebeständigen Keramikzylinder wird ein dünner Kupferdraht eingeführt. Die Dicke (der Querschnitt) des Drahtes ist viel dünner als bei El. Verdrahtung. Wenn der Strom den zulässigen Grenzwert überschreitet, brennt der Draht durch und „rettet“ die Drähte. Im Betriebsmodus kann der Draht sehr heiß werden, daher wird zur Kühlung Sand in die Sicherung geschüttet.

Zum Schutz elektrischer Leitungen werden jedoch häufiger keine Sicherungen, sondern Leistungsschalter (automatische Schalter) verwendet. Die Maschinen verfügen über zwei Schutzfunktionen. Eine wird ausgelöst, wenn zu viele Elektrogeräte im Netzwerk enthalten sind und der Strom den zulässigen Grenzwert überschreitet. Dabei handelt es sich um eine Bimetallplatte aus zwei Lagen unterschiedlicher Metalle, die sich bei Erwärmung unterschiedlich ausdehnen, die eine mehr, die andere weniger. Der gesamte Betriebsstrom fließt durch diese Platte, und wenn sie den Grenzwert überschreitet, erwärmt sie sich, verbiegt sich (aufgrund der Heterogenität) und öffnet die Kontakte. Normalerweise schaltet sich die Maschine nicht sofort wieder ein, da die Platte noch nicht abgekühlt ist.

(Solche Platten werden auch häufig in Wärmesensoren verwendet, die viele Haushaltsgeräte vor Überhitzung und Durchbrennen schützen. Der einzige Unterschied besteht darin, dass die Platte nicht durch den durch sie fließenden transzendenten Strom erhitzt wird, sondern direkt durch das Heizelement des Geräts, zu dem Der Sensor ist fest verschraubt. Bei Geräten mit der gewünschten Temperatur (Bügeleisen, Heizungen, Waschmaschinen, Warmwasserbereiter) wird die Abschaltgrenze durch den Thermoreglerknopf eingestellt, in dessen Inneren sich auch eine Bimetallplatte befindet. Teekanne darauf, dann entfernen Sie es.)

Im Inneren der Maschine befindet sich außerdem eine Spule aus dickem Kupferdraht, durch die auch der gesamte Arbeitsstrom fließt. Im Falle eines Kurzschlusses erreicht die Stärke des Magnetfelds der Spule eine Kraft, die die Feder zusammendrückt, einen darin installierten beweglichen Stahlstab (Kern) einzieht und die Maschine sofort abschaltet. Im Betriebsmodus reicht die Spulenkraft nicht aus, um die Kernfeder zusammenzudrücken. Somit bieten die Maschinen Schutz vor Kurzschlüssen (Kurzschluss) und vor längerer Überlastung.

VIELFÄLTIGE DRÄHTE

Elektrische Drähte bestehen entweder aus Aluminium oder Kupfer. Der maximal zulässige Strom hängt von ihrer Dicke (Querschnitt in Quadratmillimetern) ab. Beispielsweise kann 1 Quadratmillimeter Kupfer einer Stromstärke von 10 Ampere standhalten. Typische Drahtquerschnittsnormen: 1,5; 2,5; 4 „Quadrate“ – jeweils: 15; 25; 40 Ampere – ihre zulässige Dauerstrombelastung. Aluminiumdrähte halten dem Strom weniger als etwa das Eineinhalbfache stand. Der Großteil der Drähte verfügt über eine Vinylisolierung, die schmilzt, wenn der Draht überhitzt. Die Kabel verwenden eine Isolierung aus feuerfestem Gummi. Und es gibt Drähte mit einer Isolierung aus Fluorkunststoff (Teflon), die auch im Feuer nicht schmilzt. Solche Drähte können höheren Strombelastungen standhalten als Drähte mit PVC-Isolierung. Leitungen für Hochspannung haben eine dicke Isolierung, beispielsweise bei Autos in der Zündanlage.

AKTUELLE EIGENSCHAFTEN

Elektrizität erfordert einen geschlossenen Stromkreis. In Analogie zu einem Fahrrad, bei dem der führende Stern mit Pedalen der E-Mail-Quelle entspricht. Energie (Generator oder Transformator), ein Stern am Hinterrad - ein Elektrogerät, das wir an das Netzwerk anschließen (Heizung, Wasserkocher, Staubsauger, Fernseher usw.). Das obere Segment der Kette, das die Kraft vom vorderen zum hinteren Stern überträgt, ist dem Potential mit Spannung ähnlich – Phase, und das untere Segment, das passiv zum Nullpotential zurückkehrt – ist Null. Daher gibt es in der Steckdose zwei Löcher (PHASE und NULL), wie in einem Wasserheizsystem – ein Zulaufrohr, durch das kochendes Wasser eintritt, und ein Rücklaufrohr – durch das Wasser, das in Batterien (Heizkörper) Wärme abgibt, austritt.

Es gibt zwei Arten von Strömen: direkte und variable Ströme. Natürlicher Gleichstrom, der in eine Richtung fließt (wie Wasser in einer Heizungsanlage oder einem Fahrradkreislauf), wird nur durch chemische Energiequellen (Batterien und Akkus) erzeugt. Bei leistungsstärkeren Verbrauchern (zum Beispiel Straßenbahnen und Oberleitungsbusse) wird es mittels Halbleiterdioden-„Brücken“ aus Wechselstrom „gleichgerichtet“, was mit einem Türschlossriegel vergleichbar ist – es wird in eine Richtung geführt, in der verriegelt andere. Aber ein solcher Strom erweist sich als ungleichmäßig, aber pulsierend, wie ein Maschinengewehrschuss oder ein Presslufthammer. Um die Impulse zu glätten, werden Kondensatoren (Kapazitäten) platziert. Ihr Prinzip lässt sich mit einem großen vollen Fass vergleichen, in das ein „gerissener“ und intermittierender Strahl strömt und aus dessen Hahn von unten gleichmäßig Wasser strömt, und je größer das Volumen des Fasses, desto besser der Strahl. Die Kapazität von Kondensatoren wird in FARAD gemessen.

In allen Haushaltsnetzen (Wohnungen, Häuser, Bürogebäude und in der Produktion) ist der Strom Wechselstrom, es ist einfacher, ihn in Kraftwerken zu erzeugen und umzuwandeln (senken oder erhöhen). Und die meisten e. Motoren können nur darauf laufen. Es fließt hin und her, als würde man Wasser in den Mund nehmen, einen langen Schlauch (Strohhalm) einführen, das andere Ende in einen vollen Eimer tauchen, abwechselnd ausblasen und dann Wasser einsaugen. Dann wird der Mund dem Potenzial mit Spannung ähnlich sein – Phase, und der volle Eimer ist Null, was an sich nicht aktiv und ungefährlich ist, aber ohne es ist die Bewegung der Flüssigkeit (Strom) im Rohr (Draht) unmöglich. Oder wie beim Sägen eines Baumstamms mit einer Bügelsäge: Die Hand ist die Phase, die Bewegungsamplitude die Spannung (V), die Kraft der Hand der Strom (A) und die Energie die Frequenz (Hz). , und das Protokoll selbst wird el sein. Gerät (Heizung oder Elektromotor), aber statt Sägen - nützliche Arbeit. Geschlechtsverkehr eignet sich auch für einen bildlichen Vergleich, ein Mann ist eine „Phase“, eine Frau ist NULL!, Amplitude (Länge) ist Spannung, Dicke ist Strom, Geschwindigkeit ist Frequenz.

Die Anzahl der Schwingungen ist immer gleich, und zwar immer die gleiche, wie sie im Kraftwerk erzeugt und ins Netz eingespeist wird. In russischen Netzen beträgt die Anzahl der Schwingungen 50 Mal pro Sekunde und wird als Frequenz des Wechselstroms bezeichnet (vom Wort oft, nicht rein). Die Frequenzeinheit ist HERTZ (Hz), das heißt, unsere Steckdosen haben immer 50 Hz. In einigen Ländern beträgt die Frequenz in den Netzen 100 Hertz. Die Rotationsfrequenz der meisten E-Mails hängt von der Häufigkeit ab. Motoren. Bei 50 Hertz beträgt die maximale Drehzahl 3000 U/min. - an einem Drehstromnetz und 1500 U/min. - einphasig (Haushalt). Wechselstrom ist auch für den Betrieb von Transformatoren erforderlich, die in Umspannwerken Hochspannung (10.000 Volt) auf normale Haushalts- oder Industriespannung (220/380 Volt) umwandeln. Und auch für kleine Transformatoren in elektronischen Geräten, die 220 Volt auf 50, 36, 24 Volt und darunter senken.

TRANSFORMATOR

Der Transformator besteht aus elektrischem Eisen (aus einem Plattenpaket gesammelt), auf das ein Draht (lackierter Kupferdraht) durch eine Isolierspule gewickelt ist. Eine Wicklung (Primärwicklung) besteht aus dünnem Draht, jedoch mit vielen Windungen. Die andere Spule (Sekundärspule) ist durch eine Isolierschicht über die Primärspule (oder eine benachbarte Spule) aus dickem Draht gewickelt, jedoch mit einer geringen Anzahl von Windungen. An den Enden der Primärwicklung liegt eine Hochspannung an und um das Eisen herum entsteht ein magnetisches Wechselfeld, das einen Strom in der Sekundärwicklung induziert. Wie oft weniger Windungen darin sind (sekundär) – die Spannung wird um den gleichen Betrag niedriger sein, und wie oft der Draht dicker ist – so kann viel mehr Strom entnommen werden. Als würde ein Fass Wasser mit einem dünnen Strahl, aber mit großem Druck, gefüllt, und von unten würde ein dicker Strahl aus einem großen Wasserhahn fließen, aber mit mäßigem Druck. Ebenso können Transformatoren umgekehrt sein – Aufwärtstransformatoren.

HEIZELEMENTE

Bei Heizelementen entspricht die höhere Spannung im Gegensatz zu Transformatorwicklungen nicht der Anzahl der Windungen, sondern der Länge des Nichromdrahts, aus dem die Spiralen und Heizelemente bestehen. Wenn Sie beispielsweise die Spirale eines Elektroherds mit 220 Volt begradigen, beträgt die Länge des Kabels ungefähr 16 bis 20 Meter. Das heißt, um eine Spirale bei einer Betriebsspannung von 36 Volt zu wickeln, müssen Sie 220 durch 36 teilen, Sie erhalten 6. Das bedeutet, dass die Länge des Spiraldrahtes bei 36 Volt sechsmal kürzer ist, etwa 3 Meter . Wenn die Spirale intensiv von einem Ventilator angeblasen wird, kann sie 2-mal kürzer sein, da der Luftstrom die Wärme von ihr wegbläst und ein Durchbrennen verhindert. Und wenn es im Gegenteil geschlossen ist, dann ist es länger, sonst brennt es aufgrund mangelnder Wärmeübertragung durch. Sie können beispielsweise zwei Heizelemente mit 220 Volt gleicher Leistung in Reihe bei 380 Volt (zwischen zwei Phasen) einschalten. Und dann wird jeder von ihnen mit 380:2 = 190 Volt beaufschlagt. Das sind 30 Volt weniger als die berechnete Spannung. In diesem Modus erwärmen sie sich etwas (15 %) schwächer, brennen aber nie durch. Das Gleiche gilt auch für Glühbirnen, man kann beispielsweise 10 identische 24-Volt-Glühbirnen in Reihe schalten und sie als Girlande in einem 220-Volt-Netz einschalten.

HOCHSPANNUNGSLEITUNGEN

Es ist ratsam, Strom über große Entfernungen (von einem Wasser- oder Kernkraftwerk in eine Stadt) nur mit Hochspannung (100.000 Volt) zu übertragen – so kann die Dicke (der Querschnitt) der Drähte an den Stützen von Freileitungen minimal gehalten werden . Wenn Strom sofort unter Niederspannung (wie in Steckdosen - 220 Volt) übertragen würde, müssten die Drähte von Freileitungen so dick wie ein Baumstamm sein, und dafür würden keine Aluminiumreserven ausreichen. Darüber hinaus überwindet Hochspannung den Widerstand des Drahtes und der Kontakte der Anschlüsse leichter (bei Aluminium und Kupfer ist er vernachlässigbar, läuft aber über eine Länge von mehreren zehn Kilometern immer noch anständig), wie ein Motorradfahrer, der mit rasender Geschwindigkeit rast. der leicht durch Gruben und Schluchten fliegt.

ELEKTROMOTOREN UND DREHSTROM

Einer der Hauptbedürfnisse von Wechselstrom ist asynchroner Strom. Motoren, die aufgrund ihrer Einfachheit und Zuverlässigkeit weit verbreitet sind. Ihre Rotoren (der rotierende Teil des Motors) haben keine Wicklung und keinen Kollektor, sondern sind lediglich Rohlinge aus Elektroeisen, in denen die Schlitze für die Wicklung mit Aluminium gefüllt sind – bei dieser Konstruktion gibt es nichts zu brechen. Sie drehen sich aufgrund des magnetischen Wechselfelds, das vom Stator (dem stationären Teil des Elektromotors) erzeugt wird. Um den ordnungsgemäßen Betrieb sicherzustellen Bei Motoren dieser Art (und bei der überwiegenden Mehrheit davon) herrscht überall Drehstrom vor. Phasen, wie bei drei Zwillingsschwestern, sind nicht anders. Zwischen jedem von ihnen und Null liegt eine Spannung von 220 Volt (V), die Frequenz beträgt jeweils 50 Hertz (Hz). Sie unterscheiden sich nur in der Zeitverschiebung und den „Namen“ – A, B, C.

Die grafische Darstellung des Wechselstroms einer Phase wird als Wellenlinie dargestellt, die eine Schlange durch eine gerade Linie wedelt und diese Zickzacklinien in zwei Hälften in gleiche Teile teilt. Die oberen Wellen spiegeln die Bewegung des Wechselstroms in die eine Richtung wider, die unteren in die andere Richtung. Die Höhe der Spitzen (oben und unten) entspricht der Spannung (220 V), dann fällt die Grafik auf Null ab – eine gerade Linie (deren Länge die Zeit darstellt) und erreicht von unten wieder die Spitze (220 V). Seite. Der Abstand zwischen den Wellen entlang einer Geraden gibt die Frequenz (50 Hz) an. Die drei Phasen auf dem Diagramm sind drei übereinanderliegende Wellenlinien, jedoch mit einer Verzögerung, das heißt, wenn die Welle der einen ihren Höhepunkt erreicht, ist die andere bereits im Rückgang und so weiter – wie bei einem Gymnastikreifen oder ein Topfdeckel, der auf den Boden gefallen ist. Dieser Effekt ist notwendig, um in Drehstrom-Asynchronmotoren ein rotierendes Magnetfeld zu erzeugen, das ihren beweglichen Teil – den Rotor – dreht. Dies ähnelt Fahrradpedalen, bei denen die Beine wie Phasen abwechselnd drücken, nur dass hier sozusagen drei Pedale in einem Winkel von 120 Grad zueinander stehen (wie das Emblem eines Mercedes oder eines Drei- Blattpropeller eines Flugzeugs).

Drei Wicklungen el. Der Motor (jede Phase hat seine eigene) wird in den Diagrammen auf die gleiche Weise dargestellt, wie ein Propeller mit drei Blättern, dessen eines Ende an einem gemeinsamen Punkt und das andere mit den Phasen verbunden ist. Die Wicklungen von Dreiphasentransformatoren in Umspannwerken (die die Hochspannung auf die Haushaltsspannung senken) sind auf die gleiche Weise angeschlossen, und NULL kommt von einem gemeinsamen Wicklungsanschlusspunkt (Neutralleiter des Transformators). Generatoren zur Erzeugung von Strom. Energie haben ein ähnliches Schema. Bei ihnen wird die mechanische Drehung des Rotors (mittels einer Wasser- oder Dampfturbine) in Kraftwerken (und in kleinen mobilen Generatoren – mittels eines Verbrennungsmotors) in Strom umgewandelt. Der Rotor induziert mit seinem Magnetfeld in drei Statorwicklungen einen elektrischen Strom mit einer Verzögerung von 120 Grad um den Umfang (wie das Mercedes-Emblem). Es entsteht ein dreiphasiger Wechselstrom mit multitemporaler Pulsation, der ein rotierendes Magnetfeld erzeugt. Elektromotoren hingegen wandeln einen Drehstrom durch ein Magnetfeld in eine mechanische Rotation um. Die Drähte der Wicklungen haben keinen Widerstand, aber der Strom in den Wicklungen begrenzt das Magnetfeld, das durch ihre Windungen um das Eisen erzeugt wird, so wie die Schwerkraft auf einen Radfahrer einwirkt, der bergauf fährt und ihm nicht erlaubt, zu beschleunigen. Der Widerstand des Magnetfeldes, der den Strom begrenzt, wird als induktiv bezeichnet.

Da die Phasen hintereinander nacheilen und zu unterschiedlichen Zeitpunkten die Spitzenspannung erreichen, entsteht zwischen ihnen eine Potentialdifferenz. Dies wird als Netzspannung bezeichnet und beträgt im häuslichen Bereich 380 Volt (V). Die lineare Spannung (zwischen den Phasen) ist immer um das 1,73-fache größer als die Phasenspannung (zwischen Phase und Null). Dieser Koeffizient (1,73) wird häufig in den Berechnungsformeln von Dreiphasensystemen verwendet. Beispielsweise ist der Strom jeder Phase el. Motor = Leistung in Watt (W) geteilt durch Netzspannung (380 V) = Gesamtstrom in allen drei Wicklungen, den wir auch durch einen Faktor (1,73) dividieren, wir erhalten den Strom in jeder Phase.

Dreiphasige Stromversorgung mit Rotationseffekt für el. Aufgrund des universellen Standards sorgt es auch für die Stromversorgung von häuslichen Einrichtungen (Wohn-, Büro-, Einzelhandels-, Bildungsgebäude) - wo elektr. Motoren kommen nicht zum Einsatz. In der Regel führen 4-adrige Kabel (3 Phasen und Null) zu gemeinsamen Schalttafeln und von dort aus paarweise (1 Phase und Null) zu Wohnungen, Büros und anderen Räumlichkeiten. Aufgrund der Ungleichheit der Strombelastungen in verschiedenen Räumen kommt es häufig zu einer Überlastung des gemeinsamen Nullpunkts, was zur E-Mail führt. Schild. Wenn es überhitzt und durchbrennt, stellt sich heraus, dass beispielsweise benachbarte Wohnungen zwischen zwei Phasen (380 Volt) in Reihe geschaltet sind (da sie durch Nullen auf einer gemeinsamen Kontaktleiste im Schaltschrank verbunden sind). Und wenn ein Nachbar leistungsstarke E-Mails hat. Geräte (z. B. Wasserkocher, Heizung, Waschmaschine, Warmwasserbereiter), während das andere einen geringen Stromverbrauch hat (Fernseher, Computer, Audiogeräte), werden leistungsstärkere Verbraucher des ersten aufgrund des geringen Widerstands zu einem guten Leiter. und in den Steckdosen eines anderen Nachbarn erscheint statt Null eine zweite Phase, und die Spannung liegt über 300 Volt, wodurch seine Geräte, einschließlich des Kühlschranks, sofort durchbrennen. Daher empfiehlt es sich, regelmäßig die Zuverlässigkeit des vom Versorgungskabel kommenden Nullkontakts mit einem gemeinsamen Elektroverteiler zu überprüfen. Und wenn es heiß wird, schalten Sie die Maschinen aller Wohnungen aus, reinigen Sie den Ruß und ziehen Sie den Kontakt des gemeinsamen Nullpunktes gründlich fest. Bei relativ gleichen Belastungen verschiedener Phasen wird ein größerer Anteil der Rückströme (durch einen gemeinsamen Verbindungspunkt der Verbrauchernullpunkte) von benachbarten Phasen gegenseitig absorbiert. Bei dreiphasigem el. Bei Motoren sind die Phasenströme gleich und fließen vollständig durch benachbarte Phasen, sodass sie überhaupt keinen Nullpunkt benötigen.

Einphasiger el. Motoren arbeiten mit einer Phase und Null (z. B. in Haushaltsventilatoren, Waschmaschinen, Kühlschränken, Computern). Um zwei Pole zu erzeugen, ist die Wicklung in zwei Hälften geteilt und auf zwei gegenüberliegenden Spulen auf gegenüberliegenden Seiten des Rotors angeordnet. Und um ein Drehmoment zu erzeugen, wird eine zweite (Start-)Wicklung benötigt, die ebenfalls auf zwei gegenüberliegende Spulen gewickelt ist und deren Magnetfeld das Feld der ersten (Arbeits-)Wicklung um 90 Grad kreuzt. Die Anlaufwicklung hat im Stromkreis einen Kondensator (Kapazität), der seine Impulse verschiebt und sozusagen künstlich eine zweite Phase abgibt, wodurch ein Drehmoment entsteht. Aufgrund der Notwendigkeit, die Wicklungen in zwei Hälften zu teilen, ist die Drehzahl von asynchronen einphasigen Elektroantrieben höher. Motoren dürfen nicht mehr als 1500 U/min haben. Bei dreiphasigem el. Spulenmotoren können einzeln sein und sich im Stator um 120 Grad um den Umfang herum befinden. Die maximale Drehzahl beträgt dann 3000 U/min. Und wenn sie jeweils in zwei Hälften geteilt werden, erhalten Sie 6 Spulen (zwei pro Phase), dann ist die Geschwindigkeit 2-mal geringer - 1500 U/min, und die Rotationskraft ist 2-mal höher. Es können 9 Spulen und 12 bzw. 1000 bzw. 750 U/min vorhanden sein. Bei einer Kraftzunahme ist die Anzahl der Umdrehungen pro Minute geringer. Die Wicklungen von Einphasenmotoren können auch mehr als halbiert werden, was zu einem ähnlichen Rückgang der Drehzahl und einem Anstieg der Kraft führt. Das heißt, ein Motor mit niedriger Drehzahl lässt sich schwieriger an der Rotorwelle festhalten als ein Motor mit hoher Drehzahl.

Es gibt noch einen weiteren gängigen E-Mail-Typ. Motoren - Sammler. Ihre Rotoren tragen eine Wicklung und einen Kontaktkollektor, an den die Spannung über Kupfer-Graphit-„Bürsten“ angelegt wird. Sie (die Rotorwicklung) erzeugt ein eigenes Magnetfeld. Im Gegensatz zur passiv aufgedrehten Eisen-Aluminium-„leeren“ asynchronen E-Mail. Motor wird das Magnetfeld der Rotorwicklung des Kollektormotors aktiv vom Feld seines Stators abgestoßen. So z. Motoren haben ein anderes Funktionsprinzip – wie zwei gleichnamige Pole eines Magneten neigt der Rotor (der rotierende Teil des Elektromotors) dazu, sich vom Stator (dem festen Teil) abzustoßen. Und da die Rotorwelle an den Enden durch zwei Lager fest fixiert ist, wird der Rotor aktiv aus der „Hoffnungslosigkeit“ herausgedreht. Der Effekt ähnelt einem Eichhörnchen in einem Rad: Je schneller es läuft, desto schneller dreht sich die Trommel. Daher sind solche z. Motoren haben eine viel höhere und über einen weiten Bereich einstellbare Drehzahl als Asynchronmotoren. Darüber hinaus sind sie bei gleicher Leistung wesentlich kompakter und leichter, frequenzunabhängig (Hz) und arbeiten sowohl mit Wechsel- als auch mit Gleichstrom. Sie werden in der Regel in mobilen Einheiten eingesetzt: Elektrolokomotiven von Zügen, Straßenbahnen, Oberleitungsbussen, Elektrofahrzeugen; sowie in allen tragbaren E-Mails. Geräte: elektrische Bohrmaschinen, Schleifmaschinen, Staubsauger, Haartrockner ... Sie sind jedoch in ihrer Einfachheit und Zuverlässigkeit den asynchronen Geräten, die hauptsächlich an stationären elektrischen Geräten verwendet werden, deutlich unterlegen.

STROMGEFAHR

Elektrischer Strom kann in LICHT (durch Durchgang durch einen Glühfaden, Leuchtgas, LED-Kristalle), WÄRME (Überwindung des Widerstands von Nichromdraht mit seiner unvermeidlichen Erwärmung, der in allen Heizelementen verwendet wird) und MECHANISCHE ARBEIT (durch das Magnetfeld) umgewandelt werden erzeugt durch elektrische Spulen in Elektromotoren und Elektromagneten, die sich drehen bzw. zurückziehen). Allerdings, z. Strom birgt eine tödliche Gefahr für einen lebenden Organismus, durch den er fließen kann.

Manche Leute sagen: „Ich wurde von 220 Volt geschlagen.“ Das stimmt nicht, denn der Schaden entsteht nicht durch Spannung, sondern durch den Strom, der durch den Körper fließt. Ihr Wert kann sich bei gleicher Spannung aus verschiedenen Gründen um das Zehnfache unterscheiden. Von großer Bedeutung ist der Weg seiner Passage. Damit ein Strom durch den Körper fließen kann, muss man Teil eines Stromkreises sein, also dessen Leiter werden, und dafür muss man gleichzeitig zwei verschiedene Potentiale berühren (Phase und Null – 220 V). , oder zwei entgegengesetzte Phasen - 380 V). Die häufigsten gefährlichen Stromflüsse verlaufen von einer Hand zur anderen oder von der linken Hand zu den Füßen, da diese durch das Herz führen, was durch einen Strom von nur einem Zehntelampere (100 Milliampere) gestoppt werden kann. Und wenn Sie beispielsweise mit verschiedenen Fingern einer Hand die blanken Kontakte der Steckdose berühren, wird der Strom von Finger zu Finger weitergeleitet und der Körper wird nicht beeinträchtigt (es sei denn natürlich, Ihre Füße stehen auf einem nicht leitfähiger Boden).

Die Rolle des Nullpotentials (ZERO) kann die Erde spielen – im wahrsten Sinne des Wortes die Bodenoberfläche selbst (insbesondere nass) oder eine Metall- oder Stahlbetonkonstruktion, die in den Boden gegraben ist oder eine erhebliche Kontaktfläche hat damit. Es ist überhaupt nicht notwendig, verschiedene Drähte mit beiden Händen zu greifen, Sie können einfach barfuß oder in schlechten Schuhen auf feuchtem Boden, Beton- oder Metallboden stehen und den blanken Draht mit einem beliebigen Körperteil berühren. Und sofort wird von diesem Teil durch den Körper bis zu den Beinen ein heimtückischer Strom fließen. Selbst wenn man sich notgedrungen ins Gebüsch begibt und versehentlich auf die nackte Phase stößt, verläuft der Strompfad durch den (salzigen und viel leitfähigeren) Urinstrahl, das Fortpflanzungssystem und die Beine. Wenn Sie trockene Schuhe mit dicken Sohlen an Ihren Füßen haben oder der Boden selbst aus Holz ist, gibt es keine NULL und der Strom fließt nicht, selbst wenn Sie sich mit Ihren Zähnen an einem blanken PHASE-Stromkabel festhalten (eine anschauliche Bestätigung dafür ist). Vögel sitzen auf blanken Drähten).

Die Stärke des Stroms hängt weitgehend von der Kontaktfläche ab. Man kann beispielsweise mit trockenen Fingerspitzen zwei Phasen (380 V) leicht berühren – es kommt zum Schlag, aber nicht tödlich. Und Sie können mit beiden nassen Händen zwei dicke Kupferstäbe greifen, an die nur 50 Volt angeschlossen sind – die Kontaktfläche + Feuchtigkeit sorgen für eine zehnmal höhere Leitfähigkeit als im ersten Fall, und der Strom wird tödlich sein. (Ich habe einen Elektriker gesehen, dessen Finger so verhärtet, trocken und schwielig waren, dass er unter Spannung ruhig arbeitete, als ob er Handschuhe tragen würde.) Darüber hinaus zieht sich eine Person reflexartig zurück, wenn sie die Spannung mit den Fingerspitzen oder dem Handrücken berührt . Wenn Sie es wie einen Handlauf greifen, führt die Spannung zu einer Kontraktion der Handmuskulatur und die Person klammert sich mit einer Kraft fest, zu der sie noch nie fähig war, und niemand kann sie losreißen, bis die Spannung abgeschaltet wird. Und auch die Einwirkungszeit (Millisekunden oder Sekunden) des elektrischen Stroms ist ein sehr wichtiger Faktor.

Beispielsweise wird in einem elektrischen Stuhl eine Person auf einen zuvor rasierten Kopf gesetzt (durch ein mit einer speziellen, gut leitenden Lösung angefeuchtetes Lappenpolster) und einen breiten Metallreifen fest anziehen, an den ein Draht angeschlossen ist – Phase. Das zweite Potential wird mit den Beinen verbunden, an denen (am Unterschenkel in der Nähe der Knöchel) breite Metallklammern fest angezogen werden (wiederum mit nassen Spezialpolstern). Für die Unterarme wird der Verurteilte sicher an den Armlehnen des Stuhls befestigt. Beim Einschalten des Schalters entsteht zwischen den Potentialen von Kopf und Beinen eine Spannung von 2000 Volt! Es versteht sich, dass mit der empfangenen Stromstärke und ihrem Weg sofort ein Bewusstseinsverlust eintritt und die restliche „Nachverbrennung“ des Körpers den Tod aller lebenswichtigen Organe garantiert. Nur vielleicht setzt der Kochvorgang selbst den unglücklichen Menschen einem so extremen Stress aus, dass der Stromschlag selbst zur Erlösung wird. Aber keine Angst – in unserem Bundesland gibt es noch keine solche Hinrichtung ...

Und so besteht die Gefahr, E-Mails zu erhalten. Strom hängt ab von: Spannung, Stromflussweg, trockenen oder nassen (Schweiß aufgrund von Salzen hat eine gute Leitfähigkeit) Körperteilen, Kontaktfläche mit blanken Leitern, Isolierung der Füße vom Boden (Qualität und Trockenheit der Schuhe, Bodenfeuchtigkeit, Boden). Material), Zeit aktuelle Auswirkungen.

Aber um unter Spannung zu kommen, ist es nicht notwendig, an einem blanken Draht festzuhalten. Es kann vorkommen, dass die Isolierung der Wicklung der elektrischen Einheit beschädigt ist und die PHASE dann auf ihrem Gehäuse liegt (sofern es aus Metall ist). So einen Fall gab es zum Beispiel in einem Nachbarhaus – an einem heißen Sommertag kletterte ein Mann auf einen alten eisernen Kühlschrank, setzte sich mit nackten, verschwitzten (und dementsprechend salzigen) Oberschenkeln darauf und begann zu bohren Decke mit einer elektrischen Bohrmaschine, wobei er sich mit der anderen Hand an seinem Metallteil in der Nähe der Patrone festhält ... Entweder ist er in die Armatur geraten (und diese ist normalerweise mit der gemeinsamen Erdungsschleife des Gebäudes verschweißt, was NULL entspricht) von die Betondeckenplatte oder in seine eigene elektrische Verkabelung?? Bin einfach tot umgefallen, auf der Stelle von einem monströsen Stromschlag getroffen. Die Kommission stellte am Kühlschrankgehäuse eine PHASE (220 Volt) fest, die aufgrund einer Verletzung der Isolierung der Statorwicklung des Kompressors darauf auftrat. Solange Sie nicht gleichzeitig den Körper (mit einer Lauerphase) und Null oder „Erde“ (z. B. eine eiserne Wasserleitung) berühren, passiert nichts (Spanplatte und Linoleum auf dem Boden). Aber sobald das zweite Potenzial (NULL oder eine andere PHASE) „gefunden“ ist, ist der Schlag unausweichlich.

Um solche Unfälle zu verhindern, wird eine Erdung durchgeführt. Das heißt, über einen speziellen Schutzleiter (gelb-grün) zu den Metallgehäusen aller Elektrogeräte. Das Gerät ist an NULL-Potenzial angeschlossen. Wenn die Isolierung unterbrochen ist und die PHASE das Gehäuse berührt, kommt es sofort zu einem Kurzschluss (Kurzschluss) mit Null, wodurch die Maschine den Stromkreis unterbricht und die Phase nicht unbemerkt bleibt. Daher wurde in der Elektrotechnik auf die Dreileiterverkabelung (Phase – rot oder weiß, Null – blau, Erde – gelbgrüne Drähte) bei einphasiger Stromversorgung und auf fünfadrige Verkabelung bei Dreiphasenstrom (Phasen – rot, weiß, braun). Bei den sogenannten Euro-Steckdosen wurden neben zwei Steckdosen auch Erdungskontakte (Schnurrbart) hinzugefügt – an sie ist ein gelbgrüner Draht angeschlossen, und bei Euro-Steckern gibt es neben zwei Stiften auch Kontakte von Das gelbgrüne (dritte) Kabel führt ebenfalls zum Gehäuse des Elektrogeräts.

Um einen Kurzschluss zu vermeiden, werden in letzter Zeit häufig RCDs (Residual Current Device) eingesetzt. Der RCD vergleicht die Phasen- und Nullströme (wie viel ist eingetreten und wie viel ist noch übrig), und wenn ein Leck auftritt, ist entweder die Isolierung gebrochen und die Wicklung des Motors, Transformators oder der Heizspule wird „aufgeblitzt“. B. das Gehäuse oder allgemein eine Person die stromführenden Teile berührt hat, ist der „Null“-Strom kleiner als der Phasenstrom und der RCD schaltet sofort ab. Ein solcher Strom wird als DIFFERENTIAL bezeichnet, d. Solche Geräte werden normalerweise am Eingang (in Reihe mit Automaten) der Verkabelung platziert, die feuchte, gefährliche Räume (z. B. ein Badezimmer) versorgt und vor Stromschlägen durch Hände schützt – zum „Boden“ (Boden, Bad, Rohre, Wasser). ). Wenn Sie mit beiden Händen die Phase und den Arbeitsnullpunkt (bei nicht leitendem Boden) berühren, funktioniert der RCD nicht.

Die Erdung (gelb-grüner Draht) kommt von einem Punkt mit Null (vom gemeinsamen Verbindungspunkt der drei Wicklungen eines Drehstromtransformators, der noch mit einem großen, tief im Boden vergrabenen Metallstab verbunden ist – ERDUNG am Strom). Umspannwerk, das den Mikrobezirk versorgt). In der Praxis ist dies die gleiche Null, aber von der Arbeit „freigestellt“, nur ein „Wächter“. Wenn in der Verkabelung kein Erdungskabel vorhanden ist, können Sie einen Neutralleiter verwenden. Setzen Sie nämlich in der Euro-Steckdose eine Brücke vom Neutralleiter zu den Erdungs-„Schnurrhaaren“ ein. Wenn dann die Isolierung gebrochen ist und Leckagen zum Gehäuse auftreten, funktioniert die Maschine und schaltet das potenziell gefährliche Gerät aus.

Und Sie können den Boden auch selbst herstellen: Schlagen Sie ein paar Brecheisen tief in den Boden, verschütten Sie ihn mit einer sehr salzigen Lösung und schließen Sie das Erdungskabel an. Wenn Sie es am Eingang (vor dem RCD) an den gemeinsamen Nullpunkt anschließen, schützt es zuverlässig vor dem Auftreten der zweiten PHASE in den Steckdosen (oben beschrieben) und der Verbrennung von Haushaltsgeräten. Wenn es beispielsweise in einem Privathaus nicht möglich ist, einen gemeinsamen Nullpunkt zu erreichen, sollte die Maschine wie in einer Phase auf ihren eigenen Nullpunkt eingestellt werden, andernfalls, wenn der gemeinsame Nullpunkt in der Schalttafel durchbrennt Der Strom der Nachbarn fließt durch Ihren Nullpunkt zur selbst hergestellten Erdung. Und mit der Maschine wird die Unterstützung der Nachbarn nur bis zum Limit gewährleistet und Ihr Nullpunkt wird nicht darunter leiden.

NACHWORT

Nun, es scheint, dass ich alle wichtigen gemeinsamen Nuancen der Elektrizität beschrieben habe, die nichts mit beruflichen Aktivitäten zu tun haben. Für tiefere Details ist ein noch längerer Text erforderlich. Wie klar und verständlich es geworden ist, müssen diejenigen beurteilen, die in diesem Thema im Allgemeinen distanziert und inkompetent sind (war :-).

Eine tiefe Verbeugung und gesegnete Erinnerung an die großen europäischen Physiker, die ihre Namen in Maßeinheiten für elektrische Stromparameter verewigt haben: Alexandro Giuseppe Antonio Anastasio VOLTA – Italien (1745–1827); André Marie AMPER - Frankreich (1775-1836); Georg Simon OM – Deutschland (1787–1854); James WATT – Schottland (1736–1819); Heinrich Rudolf HERZ – Deutschland (1857–1894); Michael FARADEY - England (1791-1867).

GEDICHT ÜBER ELEKTRISCHEN STROM:

Warte, rede nicht, lass uns ein bisschen reden.
Warten Sie, beeilen Sie sich nicht, treiben Sie die Pferde nicht.
Du und ich sind heute Nacht allein in der Wohnung.

elektrischer Strom, elektrischer Strom,
Spannung ähnlich wie im Nahen Osten,
Als ich das Wasserkraftwerk Bratsk sah,
Ich habe mich für Sie interessiert.

elektrischer Strom, elektrischer Strom,
Man sagt, man kann manchmal grausam sein.
Kann deinem heimtückischen Biss das Leben nehmen,
Nun ja, lassen Sie mich jedenfalls, ich habe keine Angst vor Ihnen!

elektrischer Strom, elektrischer Strom,
Sie sagen, dass Sie ein Strom von Elektronen sind,
Und mit denselben untätigen Leuten plaudern,
Dass Sie von der Kathode und der Anode gesteuert werden.

Ich weiß nicht, was „Anode“ und „Kathode“ bedeuten,
Ohne es habe ich viele Sorgen,
Aber während du fließt, fließt elektrischer Strom
Kochendes Wasser trocknet in meinem Topf nicht aus.

Igor Irteniev 1984

Videoversion des Artikels:

Beginnen wir mit dem Konzept der Elektrizität. Elektrischer Strom ist die geordnete Bewegung geladener Teilchen unter dem Einfluss eines elektrischen Feldes. Die freien Elektronen des Metalls können als Partikel wirken, wenn der Strom durch einen Metalldraht fließt, oder als Ionen, wenn der Strom in einem Gas oder einer Flüssigkeit fließt.
Es gibt auch eine Strömung bei Halbleitern, aber das ist ein separates Diskussionsthema. Ein Beispiel ist ein Hochspannungstransformator aus einem Mikrowellenherd – zuerst laufen Elektronen durch die Drähte, dann bewegen sich Ionen zwischen den Drähten bzw. zuerst fließt der Strom durch das Metall und dann durch die Luft. Ein Stoff wird als Leiter oder Halbleiter bezeichnet, wenn er Teilchen enthält, die eine elektrische Ladung tragen können. Wenn solche Teilchen nicht vorhanden sind, wird ein solcher Stoff als Dielektrikum bezeichnet, er leitet keinen Strom. Geladene Teilchen tragen eine elektrische Ladung, die als q in Coulomb gemessen wird.
Die Einheit der Stromstärke heißt Ampere und wird mit dem Buchstaben I bezeichnet. Ein Strom von 1 Ampere entsteht, wenn eine Ladung von 1 Coulomb in 1 Sekunde durch einen Punkt in einem Stromkreis fließt, d. h. grob gesagt beträgt die Stromstärke gemessen in Coulomb pro Sekunde. Tatsächlich ist die Stromstärke die Strommenge, die pro Zeiteinheit durch den Querschnitt des Leiters fließt. Je mehr geladene Teilchen durch den Draht laufen, desto mehr Strom fließt.
Damit sich geladene Teilchen von einem Pol zum anderen bewegen, ist es notwendig, zwischen den Polen einen Potentialunterschied bzw. eine Spannung zu erzeugen. Die Spannung wird in Volt gemessen und mit dem Buchstaben V oder U bezeichnet. Um eine Spannung von 1 Volt zu erhalten, muss man eine Ladung von 1 C zwischen den Polen übertragen und dabei eine Arbeit von 1 J verrichten. Ich stimme zu, das ist etwas unverständlich .

Stellen Sie sich zur Verdeutlichung einen Wassertank vor, der sich in einer bestimmten Höhe befindet. Aus dem Tank kommt ein Rohr. Wasser fließt unter dem Einfluss der Schwerkraft durch das Rohr ab. Das Wasser sei eine elektrische Ladung, die Höhe der Wassersäule sei die Spannung und die Geschwindigkeit des Wasserflusses sei der elektrische Strom. Genauer gesagt, nicht die Durchflussrate, sondern die Menge Wasser, die pro Sekunde ausfließt. Sie verstehen, dass je höher der Wasserstand, desto größer der Druck am Boden. Und je höher der Druck am Boden, desto mehr Wasser fließt durch das Rohr, weil die Geschwindigkeit höher ist. Ebenso ist die Spannung umso höher , desto mehr Strom fließt im Stromkreis.

Die Beziehung zwischen allen drei betrachteten Größen in einem Gleichstromkreis definiert das Ohmsche Gesetz, das durch eine solche Formel ausgedrückt wird, und es klingt so, als ob der Strom im Stromkreis direkt proportional zur Spannung und umgekehrt proportional zum Widerstand ist. Je mehr Widerstand, desto weniger Strom und umgekehrt.

Lassen Sie mich noch ein paar Worte zum Thema Widerstand hinzufügen. Man kann es messen, aber man kann es berechnen. Nehmen wir an, wir haben einen Leiter mit bekannter Länge und bekannter Querschnittsfläche. Quadratisch, rund, was auch immer. Verschiedene Substanzen haben unterschiedliche spezifische Widerstände, und für unseren imaginären Leiter gibt es eine solche Formel, die den Zusammenhang zwischen Länge, Querschnittsfläche und spezifischem Widerstand bestimmt. Der spezifische Widerstand von Stoffen kann im Internet in Form von Tabellen abgerufen werden.
Sie können wieder eine Analogie zu Wasser ziehen: Wasser fließt durch ein Rohr, das Rohr soll eine bestimmte Rauheit haben. Es ist logisch anzunehmen, dass je länger und schmaler das Rohr ist, desto weniger Wasser pro Zeiteinheit durchfließt. Sehen Sie, wie einfach es ist? Sie müssen sich nicht einmal die Formel merken, stellen Sie sich einfach eine Pfeife mit Wasser vor.
Für die Widerstandsmessung benötigen Sie ein Gerät, ein Ohmmeter. Heutzutage sind universelle Geräte beliebter – Multimeter, sie messen Widerstand, Strom, Spannung und viele andere Dinge. Machen wir ein Experiment. Ich nehme ein Stück Nichromdraht mit bekannter Länge und Querschnittsfläche, finde den spezifischen Widerstand auf der Website, auf der ich ihn gekauft habe, und berechne den Widerstand. Nun werde ich das gleiche Stück mit Hilfe des Gerätes vermessen. Für einen so kleinen Widerstand muss ich den Widerstand der Sonden meines Geräts abziehen, der 0,8 Ohm beträgt. So ist das!
Die Skala des Multimeters wird durch die Größe der Messwerte geteilt, dies geschieht für eine höhere Messgenauigkeit. Wenn ich einen 100-kΩ-Widerstand messen möchte, drehe ich den Knopf auf den nächsthöheren Widerstand. In meinem Fall sind das 200 Kiloohm. Wenn ich 1 Kilo-Ohm messen möchte, dann lege ich 2 kOhm an. Dies gilt auch für die Messung anderer Größen. Das heißt, die Grenzen der Messung, die Sie erreichen müssen, werden auf der Skala festgelegt.
Spielen wir weiter mit dem Multimeter und versuchen wir, die restlichen untersuchten Größen zu messen. Ich nehme mehrere verschiedene Gleichstromquellen. Sei es ein 12-Volt-Netzteil, ein USB-Anschluss und ein Transformator, die mein Großvater in seiner Jugend hergestellt hat.
Wir können die Spannung an diesen Quellen jetzt messen, indem wir ein Voltmeter parallel, also direkt an Plus und Minus der Quellen anschließen. Mit Spannung ist alles klar, es kann erfasst und gemessen werden. Um jedoch die Stärke des Stroms zu messen, müssen Sie einen Stromkreis erstellen, durch den der Strom fließt. Im Stromkreis muss sich ein Verbraucher oder eine Last befinden. Verbinden wir einen Verbraucher mit jeder Quelle. Ein Stück LED-Streifen, ein Motor und ein Widerstand (160 Ohm).
Lassen Sie uns den Strom messen, der in den Stromkreisen fließt. Dazu schalte ich das Multimeter in den Strommessmodus und die Sonde auf den Stromeingang. Das Amperemeter wird in Reihe zum Messobjekt geschaltet. Hier ist das Diagramm, es sollte auch beachtet werden und nicht mit dem Anschluss eines Voltmeters verwechselt werden. Übrigens gibt es so etwas wie Stromzangen. Sie ermöglichen die Messung des Stroms in einem Stromkreis, ohne dass eine direkte Verbindung zum Stromkreis erforderlich ist. Das heißt, Sie müssen die Drähte nicht trennen, sondern einfach auf den Draht werfen und messen. Okay, zurück zu unserem üblichen Amperemeter.

Also habe ich alle Ströme gemessen. Jetzt wissen wir, wie viel Strom in jedem Stromkreis verbraucht wird. Hier leuchten LEDs, hier dreht sich der Motor und hier .... Also stehen Sie, aber was macht der Widerstand? Er singt uns keine Lieder vor, erleuchtet den Raum nicht und dreht keinen Mechanismus. Wofür gibt er also bis zu 90 Milliampere aus? Das wird nicht funktionieren, mal sehen. Hallo du! Oh, er ist heiß! Da fließt also die Energie hin! Kann man irgendwie berechnen, um welche Art von Energie es sich hier handelt? Es stellt sich heraus – es ist möglich. Das Gesetz zur Beschreibung der thermischen Wirkung von elektrischem Strom wurde im 19. Jahrhundert von den beiden Wissenschaftlern James Joule und Emil Lenz entdeckt.
Das Gesetz wird Lenzsches Joulesches Gesetz genannt. Sie wird durch eine solche Formel ausgedrückt und zeigt numerisch an, wie viele Joule Energie pro Zeiteinheit in dem Leiter, in dem der Strom fließt, freigesetzt werden. Aus diesem Gesetz lässt sich die Leistung ermitteln, die auf diesem Leiter abgegeben wird. Die Leistung wird mit dem englischen Buchstaben P bezeichnet und in Watt gemessen. Ich habe dieses sehr coole Tablet gefunden, das alle Größen verknüpft, die wir bisher untersucht haben.
So wird auf meinem Tisch elektrische Energie für die Beleuchtung verwendet, um mechanische Arbeit zu verrichten und die Umgebungsluft zu erwärmen. Nach diesem Prinzip funktionieren übrigens verschiedene Heizgeräte, Wasserkocher, Haartrockner, Lötkolben usw. Überall befindet sich eine dünne Spirale, die sich unter Stromeinfluss erwärmt.

Dieser Punkt sollte beim Anschluss von Leitungen an die Last berücksichtigt werden, d. h. auch die Verlegung von Leitungen zu Steckdosen rund um die Wohnung gehört zu diesem Konzept. Wenn Sie einen zu dünnen Draht zur Steckdose nehmen und einen Computer, einen Wasserkocher und eine Mikrowelle an diese Steckdose anschließen, kann sich der Draht bis zur Brandgefahr erhitzen. Daher gibt es eine solche Platte, die die Querschnittsfläche der Drähte mit der maximalen Leistung verbindet, die durch diese Drähte fließt. Wenn Sie sich entscheiden, an den Drähten zu ziehen, vergessen Sie es nicht.

Auch im Rahmen dieser Ausgabe möchte ich an die Besonderheiten der Parallel- und Reihenschaltung von Stromverbrauchern erinnern. Bei Reihenschaltung ist die Stromstärke für alle Verbraucher gleich, die Spannung wird in Teile aufgeteilt und der Gesamtwiderstand der Verbraucher ist die Summe aller Widerstände. Bei einer Parallelschaltung ist die Spannung an allen Verbrauchern gleich, die Stromstärke wird geteilt und der Gesamtwiderstand wird nach dieser Formel berechnet.
Daraus ergibt sich ein sehr interessanter Punkt, der zur Messung der Stromstärke genutzt werden kann. Nehmen wir an, Sie müssen den Strom im Stromkreis von etwa 2 Ampere messen. Das Amperemeter ist dieser Aufgabe nicht gewachsen, sodass Sie das Ohmsche Gesetz in seiner reinsten Form nutzen können. Wir wissen, dass die Stromstärke bei Reihenschaltung gleich ist. Nehmen Sie einen Widerstand mit einem sehr kleinen Widerstand und schalten Sie ihn in Reihe mit der Last. Messen wir die Spannung daran. Mithilfe des Ohmschen Gesetzes ermitteln wir nun die Stromstärke. Wie Sie sehen, stimmt es mit der Berechnung des Bandes überein. Dabei ist vor allem zu beachten, dass dieser zusätzliche Widerstand möglichst klein sein sollte, um die Messungen nur minimal zu beeinflussen.

Es gibt noch einen weiteren sehr wichtigen Punkt, den Sie beachten sollten. Alle Quellen haben einen maximalen Ausgangsstrom. Wird dieser überschritten, kann es zu einer Erwärmung der Quelle, einem Ausfall und im schlimmsten Fall sogar zu einem Brand kommen. Das günstigste Ergebnis ist, wenn die Quelle über einen Überstromschutz verfügt. In diesem Fall wird der Strom einfach abgeschaltet. Wie wir uns aus dem Ohmschen Gesetz erinnern, ist der Strom umso höher, je niedriger der Widerstand ist. Das heißt, wenn Sie ein Stück Draht als Last nehmen, also die Quelle an sich selbst schließen, dann springt der Strom im Stromkreis auf große Werte, dies wird als Kurzschluss bezeichnet. Wenn Sie sich an den Beginn der Veröffentlichung erinnern, können Sie eine Analogie zu Wasser ziehen. Wenn wir den Widerstand Null in das Ohmsche Gesetz einsetzen, erhalten wir einen unendlich großen Strom. In der Praxis passiert das natürlich nicht, da die Quelle über einen in Reihe geschalteten Innenwiderstand verfügt. Dieses Gesetz wird als Ohmsches Gesetz für einen vollständigen Stromkreis bezeichnet. Somit hängt der Kurzschlussstrom vom Wert des Innenwiderstands der Quelle ab.
Kommen wir nun zurück zum maximalen Strom, den die Quelle erzeugen kann. Wie gesagt, die Stromstärke im Stromkreis bestimmt die Belastung. Viele haben mir auf VK geschrieben und so etwas gefragt, ich übertreibe es ein wenig: Sanya, ich habe ein 12-Volt- und 50-Ampere-Netzteil. Wenn ich ein kleines Stück LED-Streifen daran anschließe, brennt es dann nicht durch? Nein, natürlich brennt es nicht. 50 Ampere ist der maximale Strom, den die Quelle liefern kann. Wenn Sie ein Stück Klebeband daran anschließen, verträgt es gut, sagen wir, 100 Milliampere, und das war's. Der Strom im Stromkreis beträgt 100 Milliampere und niemand wird irgendwo brennen. Eine andere Sache ist, wenn Sie einen Kilometer LED-Streifen nehmen und ihn an dieses Netzteil anschließen, ist der Strom dort höher als der zulässige und das Netzteil wird höchstwahrscheinlich überhitzen und ausfallen. Denken Sie daran, dass der Verbraucher die Strommenge im Stromkreis bestimmt. Dieser Block kann maximal 2 Ampere liefern, und wenn ich ihn mit einem Bolzen kurzschließe, passiert dem Bolzen nichts. Aber das Netzteil mag es nicht, es funktioniert unter extremen Bedingungen. Wenn Sie jedoch eine Quelle nehmen, die mehrere zehn Ampere liefern kann, wird dem Bolzen diese Situation nicht gefallen.

Berechnen wir beispielsweise die Stromversorgung, die erforderlich ist, um ein bekanntes Segment des LED-Streifens mit Strom zu versorgen. Also haben wir von den Chinesen eine Spule LED-Streifen gekauft und wollen drei Meter dieses Streifens mit Strom versorgen. Zuerst gehen wir auf die Produktseite und versuchen herauszufinden, wie viel Watt ein Meter Klebeband verbraucht. Ich konnte diese Informationen nicht finden, daher gibt es ein solches Schild. Mal sehen, was für ein Band wir haben. Dioden 5050, 60 Stück pro Meter. Und wir sehen, dass die Leistung 14 Watt pro Meter beträgt. Ich möchte 3 Meter, also beträgt die Leistung 42 Watt. Es empfiehlt sich, das Netzteil mit einem Leistungsspielraum von 30 % zu nehmen, damit es nicht im kritischen Modus arbeitet. Als Ergebnis erhalten wir 55 Watt. Die nächstgelegene geeignete Stromversorgung ist 60 Watt. Aus der Leistungsformel drücken wir die Stromstärke aus und ermitteln sie, wobei wir wissen, dass die LEDs mit einer Spannung von 12 Volt betrieben werden. Es stellt sich heraus, dass wir einen Block mit einer Stromstärke von 5 Ampere benötigen. Wir gehen zum Beispiel zu Ali, wir finden, wir kaufen.
Es ist sehr wichtig, den Stromverbrauch zu kennen, wenn Sie selbstgemachte USB-Produkte herstellen. Der maximale Strom, der über USB entnommen werden kann, beträgt 500 Milliampere und sollte besser nicht überschritten werden.
Und zum Schluss noch ein wenig zur Sicherheit. Hier können Sie sehen, nach welchen Werten Strom als harmlos für das menschliche Leben gilt.

Willkommen beim Video-Tutorial zum Thema Elektrizität. Dieses Video-Tutorial hilft allen, die im Alltag mit Elektrizität in Berührung kommen, sowie vielen Elektrikeranfängern, die grundlegenden Begriffe und Fähigkeiten zu verstehen. Der Schulungsvideokurs eines jungen Elektrikers hilft Ihnen im Leben und rettet Ihr Leben vor einem Stromschlag.

Junger Elektrikerkurs

Der Autor des Kurses, Vladimir Kozin, wird Ihnen anhand von Videobeispielen helfen, zu lernen, was ein Stromkreis ist und wie er besteht und funktioniert. Erfahren Sie, wie ein Stromkreis mit einem Schalter sowie mit einem Doppelschalter funktioniert.

Zusammenfassung des Kurses: Der Videokurs besteht aus 5 Teilen mit jeweils 2 Lektionen. Kurs Ein junger Elektrikerkurs mit einer Gesamtdauer von ca. 3 Stunden.

• Im ersten Teil werden Sie in die Grundlagen der Elektrotechnik eingeführt, betrachten die einfachsten Schaltpläne für Glühbirnen, Schalter, Steckdosen und lernen die Arten von Elektrikerwerkzeugen kennen;
• Im zweiten Teil werden Sie über die Art und den Zweck der Materialien für die Arbeit eines Elektrikers informiert: Kabel, Drähte, Leitungen und den Aufbau eines einfachen Stromkreises;
• Im dritten Teil erfahren Sie, wie Sie Schaltverbindungen und Parallelschaltungen in Stromkreisen herstellen;
• Im vierten Teil sehen Sie den Aufbau eines Stromkreises mit einem Doppelschalter und ein Modell der Stromversorgung des Raumes;

Das ultimative Ziel des Lernens: Im fünften Teil betrachten Sie ein vollständiges Modell der Stromversorgung eines Raumes mit Schalter und erhalten Hinweise zur Sicherheit beim Arbeiten mit elektrischen Geräten.

Lektion 1

Lektion 2

Lektion 3. Materialien für Elektroinstallationskabel AVVG und VVG.

Lektion 4

Lektion 5

Lektion 6

Lektion 7

Lektion 8

Lektion 9

Lektion 10