Все про електрику доступною мовою. Основи електротехніки для початківців. Опис дисципліни "Теоретичні основи електротехніки"

Додати сайт до закладок

Що потрібно знати про електрику новачкам?

До нас часто звертаються читачі, які раніше не стикалися із роботами з електрики, але хочуть у цьому розібратися. Для цієї категорії створена рубрика "Електрика для початківців".

Малюнок 1. Рух електронів у провіднику.

Перш ніж приступити до робіт, пов'язаних з електрикою, необхідно трохи "підкуватися" теоретично в цьому питанні.

Термін "електрика" передбачає рух електронів під впливом електромагнітного поля.

Головне - зрозуміти, що електрика - це енергія найдрібніших заряджених частинок, що рухаються усередині провідників у певному напрямку (рис. 1).

Постійний струм практично не змінює свого напряму та величини у часі.Допустимо, у звичайній батарейці постійний струм. Тоді заряд перетікатиме від мінуса до плюсу, не змінюючись, поки не вичерпається.

Змінний струм - це струм, який з певною періодичністю змінює напрямок руху і величину. Подайте струм як потік води, що тече по трубі. Через якийсь проміжок часу (наприклад, 5 с) вода прямуватиме то в один бік, то в інший.

Малюнок 2. Схема трансформатора.

Зі струмом це відбувається набагато швидше, 50 разів на секунду (частота 50 Гц). Протягом одного періоду коливання величина струму підвищується до максимуму, потім проходить через нуль, а потім відбувається зворотний процес, але з іншим знаком. На питання, чому так відбувається і навіщо потрібен такий струм, можна відповісти, що отримання та передача змінного струму набагато простіше, ніж постійного. Отримання та передача змінного струму тісно пов'язані з таким пристроєм, як трансформатор (рис. 2).

Генератор, який виробляє змінний струм, з пристрою набагато простіше, ніж генератор постійного струму. Крім того, для передачі енергії на далеку відстань змінний струм підходить найкраще. З його допомогою при цьому втрачається менше енергії.

За допомогою трансформатора (спеціального пристрою у вигляді котушок) змінний струм перетворюється з низької напруги на високу і навпаки, як це представлено на ілюстрації (рис. 3).

Саме з цієї причини більшість приладів працює від мережі, в якій змінний струм. Однак постійний струм також застосовується досить широко: у всіх видах батарей, у хімічній промисловості та деяких інших областях.

3. Схема передачі змінного струму.

Багато хто чув такі загадкові слова, як одна фаза, три фази, нуль, заземлення чи земля, і знають, що це важливі поняття у світі електрики. Однак не всі розуміють, що вони позначають і яке відношення до навколишньої дійсності. Проте знати це треба обов'язково.

Не заглиблюючись у технічні подробиці, які не потрібні домашньому майстру, можна сказати, що трифазна мережа - це такий спосіб передачі електричного струму, коли змінний струм тече трьома проводами, а по одному повертається назад. Вищесказане треба трохи пояснити. Будь-який електричний ланцюг складається з двох дротів. По одному струм йде до споживача (наприклад, до чайника), а по іншому повертається назад. Якщо розімкнути такий ланцюг, то струм не йтиме. Ось і всі описи однофазного ланцюга (рис. 4 А).

Той провід, яким струм йде, називається фазовим, чи навіть фазою, а яким повертається - нульовим, чи нулем. Трифазна ланцюг складається з трьох фазових проводів та одного зворотного. Таке можливе тому, що фаза змінного струму в кожному з трьох дротів зсунута до сусіднього на 120° (рис. 4 Б). Докладніше це питання допоможе відповісти підручник з електромеханіки.

Малюнок 4. Схема електричних кіл.

Передача змінного струму відбувається за допомогою трифазних мереж. Це вигідно економічно: не потрібні ще два нульові дроти. Підходячи до споживача, струм поділяється втричі фази, і кожної їх дається по нулю. Так він потрапляє до квартир та будинків. Хоча іноді трифазна мережа заводиться прямо до будинку. Як правило, йдеться про приватний сектор, і такий стан справ має свої плюси та мінуси.

Земля, чи, точніше сказати, заземлення - третій провід в однофазній мережі. По суті, робочого навантаження не несе, а служить свого роду запобіжником.

Наприклад, якщо електрика виходить з-під контролю (наприклад, коротке замикання), виникає загроза пожежі або удару струмом. Щоб цього не сталося (тобто значення струму не повинно перевищувати безпечний для людини та приладів рівень), вводиться заземлення. З цього дроту надлишок електрики буквально йде у землю (рис. 5).

Малюнок 5. Найпростіша схема заземлення.

Ще один приклад. Допустимо, у роботі електродвигуна пральної машини виникла невелика поломка і частина електричного струму потрапляє на зовнішню металеву оболонку приладу.

Якщо заземлення немає, цей заряд так і блукатиме пральною машиною. Коли людина торкнеться неї, він моментально стане найзручнішим виходом даної енергії, тобто отримає удар струмом.

За наявності дроту заземлення в цій ситуації зайвий заряд стіче по ньому, не завдавши шкоди нікому. На додачу можна сказати, що нульовий провідник може бути заземленням і, в принципі, ним і є, але тільки на електростанції.

Ситуація, коли в будинку немає заземлення, є небезпечною. Як із нею впоратися, не змінюючи всю проводку в будинку, буде розказано надалі.

УВАГА!

Деякі умільці, покладаючись на початкові знання з електротехніки, встановлюють нульовий провід як заземлюючий. Ніколи не робіть так.

При обриві нульового дроту корпусу заземлених приладів виявляться під напругою 220 В.

У наш час кожен охочий може ознайомитися з азами електрики, навіть не залишаючи меж свого будинку. Почати це захоплююче заняття найкраще зі знайомства зі спрощеною електричною схемою розведення та підключення вимикачів, розеток та освітлювальних приладів у вашій власній квартирі. Подібні схеми відносяться до стандартних проектних рішень і широко застосовуються при електропостачанні типових промислових і житлових приміщень, а також при тимчасовому підключенні до електромережі ряду будівельних об'єктів.

Першим (у той же час найбільшим і найбільш важливим) елементом у довгому ланцюжку обладнання типової квартирної електропроводки є електричний щиток, до якого через захисний автомат (або запобіжник корка) підводиться живлення від основного розподільного щитка, розташованого на під'їзному майданчику. До складу квартирного щитка входять, як правило, електролічильник, кілька автоматичних вимикачів, пристрій захисного відключення (ПЗВ), кріпильна DIN-рейка та ще ряд допоміжних шин. Саме з такого вступного щитка і організується електропостачання всіх кімнат у вашій квартирі.

Декілька лінії електроживлення (їх кількість залежить від кількості кімнат та потужності електричних навантажень), що складаються з двох проводів – фазного та нульового (або з трьох, якщо є лінія заземлення), через призначені для них автоматичні вимикачі розводяться по окремих кімнатах квартири.

Розведення електропроводки по всій квартирі проводиться шляхом організації відгалужень від основної лінії проводки, які необхідні для підключення окремих споживачів - електричного дзвінка, штепсельних розеток або вимикачів. Для цих цілей використовуються монтажні розподільні коробки, що є пластмасовими склянками, забезпечені вхідними і вихідними отворами для проводів і кришкою. Усередині коробок розміщені спеціальні гвинтові затискачі для підключення комутованих настановних проводів. Але як правило дроти в коробці просто скручуються (так звана скрутка) і ізолюються один від одного (зазвичай обмотуються ізолентою або термозбіжною трубкою). Рекомендується також використовувати затискачі (у нас велике поширення набули затискачі Wago), або сполучні затискачі ЗІЗ (ковпачки з пружинкою всередині).

Слід зазначити, що всі внутрішньоквартирні споживачі електроенергії (дзвінки, різні освітлювачі разом з вимикачами, побутові прилади, кондиціонери тощо) підключаються до квартирної проводки паралельно. При подібній схемі підключення несправність або відключення одного з цих споживачів не викличе «знеструмлення» інших приладів, яке є неминучим у разі їх послідовного з'єднання. Прикладом послідовного з'єднання окремих елементів електричної проводки є з'єднання будь-якого освітлювального приладу та його вимикача.

Таким чином, лінії електропроводки підводяться спочатку до розміщених у кожній кімнаті розподільних коробок і тільки після них розходяться по окремих навантаженнях (освітлювальних приладах з вимикачами, розетками тощо).

Зі схеми підключення вимикачів і ламп ми бачимо, що до розподільної коробки підходять і від неї відгалужуються фазні дроти (червоного кольору) та нульові дроти (синього кольору). Саме фазовий провід, що відходить (ні в якому разі ні нульовий!) повинен підключатися до одного з контактів вимикача. Нульовий провід повинен йти на загальний контакт ламп, з яких складається світильник. Провіди, що відходять від вимикача (на малюнку - зеленого кольору) підводяться до загального контакту кожної з двох груп ламп світильника, що розглядається. Зверніть увагу - на малюнку зображено варіант двоклавішного вимикача з двома групами ламп та варіант одноклавішного вимикача.

Підключення розеток після распредкоробки проводиться більш простим способом - фазовий і нульовий провідники (і якщо заземлення є) приєднуються безпосередньо до відповідних (довільно обраних) контактів самої розетки. Пара цих провідників від вже підключеної розетки ведеться до другої, а, у разі потреби – і третьої розетки (таке вид з'єднання називається з'єднання «шлейфом»).

Дуже важливо врахувати той факт, що при паралельній схемі підключення споживачів не допускається збільшувати їхню загальну кількість вище за певне значення. При паралельному живленні кожен доданий електроприлад (нова розетка) збільшує навантаження на загальну для всієї квартири частину електропроводки. При граничному значенні сумарного струму в ланцюзі (у разі, коли всі прилади будуть увімкнені) обов'язково спрацює пристрій захисту за максимальним струмом - той самий автоматичний вимикач на щитку, від якого запитується дана лінія. Він просто відключить цю гілку від загального кола живлення квартири.

Якщо ваш автомат підібраний неправильно (має завищене значення струму спрацьовування по перевантаженню), то наслідки можуть виявитися куди більш плачевними - дроти можуть просто не витримати сили струму, що проходить по них, і від перегріву загорітися.
Ось чому так важливо навчитися правильно вибирати автоматичний вимикач для кожної лінії навантаження та точно розраховувати переріз проводів, що працюють у цих лініях.
Як правило при типовій квартирній розводці на лінії освітлення закладають мідний провід перетином 1.5мм2, а на розеткові лінії 2.5мм2.

ЗМІСТ:
ВСТУП


Різновидність проводів
ВЛАСТИВОСТІ СТРУМУ
ТРАНСФОРМАТОР
НАГРІВАЛЬНІ ЕЛЕМЕНТИ


НЕБЕЗПЕКА ЕЛЕКТРИЧНОСТІ
ЗАХИСТ
ПІСЛЯМОВА
ВІРШ ПРО ЕЛЕКТРИЧНИЙ СТРУМ
ІНШІ СТАТТІ

ВСТУП

В одному з епізодів "Цивілізація" я критикував недосконалість і громіздкість освіти, тому що вона, як правило, викладається за навченою мовою, нашпигованої незрозумілими термінами, без наочних прикладів і образних порівнянь. Ця думка не змінилася, але мені набридло бути голослівним, і я спробую описати принципи електрики простою та зрозумілою мовою.

Переконаний, що всі складні науки, що особливо описують явища, які людина не може осягнути своїми п'ятьма почуттями (зір, слух, нюх, смак, дотик), наприклад, квантова механіка, хімія, біологія, електроніка - повинні викладатися у вигляді порівнянь та прикладів. А ще краще - створити барвисті навчальні мультфільми про невидимі процеси всередині матерії. Зараз я за півгодини зроблю з Вас електротехнічно грамотних людей. І так, починаю опис принципів та законів електрики за допомогою образних порівнянь...

НАПРУГ, Опір, СТРУМ

Можна обертати колесо водяного млина товстим струменем зі слабким напором або тонким з великим напором. Напір - це напруга (вимірюється у ВОЛЬТах), товщина струменя - струм (вимірюється в АМПЕРах), а загальна сила колеса, що б'є в лопатки, - потужність (вимірюється у ВАТТах). Водяне колесо образно порівняти з електродвигуном. Тобто може бути висока напруга і малий струм або низька напруга і великий струм, а потужність в обох варіантах однаковою.

Напруга в мережі (розетці) стабільна (220 Вольт), а струм завжди різний і залежить від того, що ми включаємо, а точніше від опору, який має електроприлад. Струм = напругу розділити на опір, або потужність розділити на напругу. Наприклад, на чайнику написано – потужність (Power) 2,2 кВт, значить 2200 Вт (W) – Ватт, ділимо на напругу (Voltage) 220 В (V) – Вольт, отримуємо 10 А (Ампер) – струм, який тече при роботи чайника. Тепер напруга (220 Вольт) ділимо на робочий струм (10 Ампер), отримуємо опір чайника – 22 Ом (Ома).

За аналогією з водою, опір схожий на трубу заповнену пористою речовиною. Щоб продавити воду через цю печеристу трубку, необхідно певний тиск (напруга), а кількість рідини (струм) залежатиме від двох факторів: цього тиску, і того, наскільки прохідна трубка (її опору). Таке порівняння підходить нагрівальним та освітлювальним приладам, і називається АКТИВНИМ опором, а опір котушок ел. двигунів, трансформаторів та ел. магнітів працює інакше (про це дещо пізніше).

ЗАХОДНИКИ, АВТОМАТИ, ТЕРМОРЕГУЛЯТОРИ

Якщо опір відсутня, то струм прагне збільшитися нескінченно і розплавляє провід - це називається коротким замиканням (КЗ). Щоб захистити від цього ел. проводку ставляться запобіжники або автоматичні вимикачі (автомати). Принцип дії запобіжника (вставка плавка) гранично простий, це навмисне тонке місце в ел. ланцюги, а де тонко – там рветься. У керамічному термостійкому циліндрі вставлений тонкий мідний дріт. Товщина (перетин) дроту значно тонша за ел. проводки. Коли струм перевищує допустиму межу - дріт перегорає і "рятує" дроти. У робочому режимі дріт може сильно нагріватися, тому для охолодження всередині запобіжника засипаний пісок.

Але частіше для захисту електропроводки використовуються не запобіжники, а автоматичні вимикачі (автомати). Автомати мають дві функції захисту. Одна спрацьовує, коли в мережу включають занадто багато електроприладів і струм перевищує допустиму межу. Це біметалічна пластина, виготовлена ​​з двох шарів різних металів, які при нагріванні розширюються не однаково, один більший, інший менше. Через цю пластину проходить весь робочий струм, і коли він перевищує межу, вона нагрівається, вигинається (через неоднорідності) і розмикає контакти. Автомат зазвичай не відразу вдається увімкнути назад, тому що пластина ще не охолола.

(Такі пластини широко застосовуються і в термо-датчиках, що захищають багато побутових приладів від перегріву і перегорання. Різниця лише в тому, що пластину нагріває не похідний струм, що не проходить через неї, а безпосередньо сам нагрівальний елемент приладу, до якого датчик щільно пригвинчений. У приладах з бажаною температурою (праски, обігрівачі, пральні машини, водонагрівачі) межа відключення встановлюється ручкою термо-регулятора, всередині якого теж є біметалічна пластина, вона розмикає, замикає контакти, підтримуючи задану температуру. на нього чайник, то знімати.)

Ще всередині автомата є котушка з товстого мідного дроту, якою теж проходить весь робочий струм. При короткому замиканні сила магнітного поля котушки досягає потужності, яка стискає пружину і втягує рухомий сталевий стрижень (сердечник) встановлений усередині неї, а він миттєво вимикає автомат. У робочому режимі сили котушки недостатньо, щоб стиснути пружину осердя. Таким чином автомати забезпечують захист від короткого замикання (КЗ) та від тривалого навантаження.

Різновидність проводів

Проводи електропроводки бувають алюмінієвими або мідними. Від їхньої товщини (перетину в квадратних міліметрах) залежить максимально допустимий струм. Наприклад, 1 квадратний міліметр міді витримує 10 ампер. Типові стандарти перерізу дротів: 1,5; 2,5; 4 "квадрати" - відповідно: 15; 25; 40 Ампер - їх допустимі тривалі струмові навантаження. Алюмінієві дроти витримують струм менше приблизно півтора рази. Основна маса дротів має вінілову ізоляцію, яка плавиться при перегріванні дроту. У кабелях використовується ізоляція з більш тугоплавкої гуми. А бувають дроти з фторопластової (тефлонової) ізоляцією, яка не плавиться навіть у вогні. Такі дроти можуть витримувати більші струмові навантаження, ніж дроти, що мають ПВХ ізоляцію. Провід для високої напруги має товсту ізоляцію, наприклад, на автомобілях у системі запалювання.

ВЛАСТИВОСТІ СТРУМУ

Для електричного струму необхідний замкнутий ланцюг. За аналогією з велосипедною, де провідна зірка з педалями відповідає джерелу ел. енергії (генератор або трансформатор), зірка на задньому колесі - електроприлад, який ми включаємо в мережу (обігрівач, чайник, пилосос, телевізор і т.п.). Верхній відрізок ланцюга, який передає зусилля з ведучою на задню зірку, аналогічний потенціалу з напругою - фазі, а нижній відрізок, який пасивно повертається - нульовому потенціалу - нулю. Тому в розетці два отвори (ФАЗА і НОЛЬ), як у системі водяного опалення - труба, що приходить, по якій надходить окріп, і обратка - по ній йде вода, що віддала тепло в батареях (радіаторах).

Струми бувають двох видів - постійний та змінний. Природний постійний струм, який тече в одному напрямку (подібно до води в опалювальній системі або велосипедного ланцюга) виробляють тільки хімічні джерела енергії (батарейки та акумулятори). Для потужніших споживачів (наприклад, трамваїв і тролейбусів) його "випрямляють" із змінного струму за допомогою напівпровідникових діодних "мостів", які можна порівняти з клямкою дверного замка - в один бік пропускають, в інший - замикаються. Але такий струм виходить нерівним, а пульсуючим, як кулеметна черга чи відбійний молоток. Для згладжування імпульсів ставляться конденсатори (ємність). Їх принцип можна порівняти з великою повною бочкою, в яку ллється "рваний" і переривчастий струмінь, а з її крана знизу вода витікає стабільно і рівно, і чим більше об'єм бочки - тим якісніший струмінь. Місткість конденсаторів вимірюється у ФАРАДах.

У всіх побутових мережах (квартирах, будинках, офісних будівлях та на виробництві) струм змінний, його легше виробляти на електростанціях та трансформувати (знижувати чи підвищувати). А більшість ел. двигунів можуть працювати лише на ньому. Він тече туди-назад, як якщо набрати в рот води, вставити довгу трубочку (соломинку), інший її кінець занурити у відро, і поперемінно, то видувати, то втягувати воду. Тоді рот буде аналогічний потенціалу з напругою – фазі, а повне відро – нулем, який сам по собі не активний і не небезпечний, але без нього неможливий рух рідини (струму) у трубці (проводі). Або, як при розпилюванні колоди ножівкою, де рука буде фазою, амплітуда руху – напругою (В), зусилля руки – струмом (А), енергійність – частотою (Гц), а сама колода – ел. приладом (обігрівачем або ел. Двигуном), тільки замість розпилювання - корисна робота. Підлоговий акт теж підходить для образного порівняння, чоловік - "фаза", жінка - НУЛЬ!, Амплітуда (довжина) - напруга, товщина - струм, швидкість - частота.

Кількість коливань завжди незмінна, і завжди така, яка виробляється на електростанції і подається до мережі. У Російських мережах кількість коливань - 50 разів на секунду, і називається частотою змінного струму (від слова часто, а не чисто). Одиниця виміру частоти - ГЕРЦ (Гц), тобто в наших розетках завжди 50 Гц. У деяких країнах частота мереж 100 Герц. Від частоти залежить швидкість обертання більшості ел. двигунів. На 50 Герцах максимальна кількість оборотів - 3000 об/хв. - на трифазному живленні та 1500 об/хв. - На однофазному (побутовому). Змінний струм також необхідний для роботи трансформаторів, які знижують високу напругу (10 000 Вольт) до звичайної побутової або промислової (220/380 Вольт) на електропідстанціях. А також для малих трансформаторів в електронній апаратурі, які знижують 220 Вольт до 50, 36, 24 Вольт та нижче.

ТРАНСФОРМАТОР

Трансформатор складається з електротехнічного заліза (набраного з пакета пластин), на якому через ізолюючу котушку намотаний дріт (мідний дріт покритий лаком). Одна обмотка (первинна) виконана з тонкого дроту, але з великою кількістю витків. Інша (вторинна) намотана через шар ізоляції поверх первинної (або на сусідній котушці) з товстого дроту, але з малою кількістю витків. На кінці первинної обмотки надходить висока напруга, і навколо заліза виникає змінне магнітне поле, яке наводить струм у вторинній обмотці. У скільки разів у ній (вторинній) менше витків - у стільки ж буде нижче напруга, а у скільки разів товщі провід - у стільки більший струм можна знімати. Як якщо, бочка з водою наповнюватиметься тонким струменем, але з величезним натиском, а знизу з великого крана витікатиме товстий струмінь, але з помірним натиском. Аналогічним чином трансформатори можуть бути навпаки - такими, що підвищують.

НАГРІВАЛЬНІ ЕЛЕМЕНТИ

У нагрівальних елементах, на відміну від трансформаторних обмоток, більшій напрузі буде відповідати не кількість витків, а довжина ніхромового дроту, з якого виготовлені спіралі та тени. Наприклад, якщо розпрямити спіраль електричної плитки на 220 Вольт, то довжина дроту приблизно дорівнює 16-20 метрам. Тобто, щоб намотати спіраль на робочу напругу 36 Вольт, потрібно розділити 220 на 36, вийде 6. Значить довжина дроту спіралі на 36 Вольт буде в 6 разів коротше, приблизно 3 метри. Якщо спіраль інтенсивно обдувається вентилятором, вона може бути в 2 рази коротше, тому що потік повітря здуває з неї тепло і не дає перегоріти. А якщо навпаки закрита, то довша, інакше перегорить від нестачі тепловіддачі. Можна, наприклад, включити два тена на 220 Вольт однакової потужності послідовно 380 Вольт (між двома фазами). І тоді кожен із них буде під напругою 380: 2 = 190 Вольт. Тобто на 30 Вольт менше за розрахункову напругу. У такому режимі вони грітимуться трохи (на 15%) слабше, зате ніколи не перегорять. Так само і з лампочками, наприклад, можна послідовно з'єднати 10 однакових лампочок на 24 Вольта і включити їх гірляндою в мережу 220 Вольт.

ВИСОКОВОЛЬТНІ ЛІНІЇ ЕЛЕКТРОПЕРЕДАЧІ

Передавати електроенергію на великі відстані (від гідро чи атомної електростанції до міста) доцільно лише під великою напругою (100 000 Вольт) – так товщину (перетин) проводів на опорах повітряних ліній електропередач можна зробити мінімальною. Якби електроенергію передавали відразу під невеликою напругою (як у розетках - 220 Вольт), то дроти повітряних ліній довелося б робити завтовшки з колоди, і жодних запасів алюмінію на це не вистачило б. До того ж висока напруга легше долає опір дроту і контактів з'єднань (у алюмінію і міді воно мізерне, але на довжині в десятки кілометрів все ж таки набігає пристойно), подібно до мотоциклісту, що мчить на шаленій швидкості, який легко перелітає через ями та яри.

ЕЛЕКТРОДВИГУНИ І ТРОХФАЗНЕ ЖИВЛЕННЯ

Одна з основних потреб у змінному струмі – асинхронні ел. двигуни, широко поширені через свою простоту та надійність. Їхні ротори (що обертається частина двигуна) не мають обмотки і колектора, а являють собою просто болванки з електротехнічного заліза, в якому прорізи для обмотки залиті алюмінієм - в такому виконанні нема чого ламатися. Обертаються вони рахунок змінного магнітного поля створюваного статором (нерухомою частиною ел. двигуна). Для забезпечення правильної роботи ел. двигунів такого типу (а їх переважна більшість) повсюдно переважає 3-х фазне харчування. Фази, як три сестри-близнючки, нічим не відрізняються. Між кожною з них і нулем – напруга 220 Вольт (В), частота кожної 50 Герц (Гц). Відрізняються вони лише зрушенням у часі та "іменами" - А,В,С.

Графічне зображення змінного струму однієї фази зображується у вигляді хвилеподібної лінії, яка виляє змією через пряму - розділяє ці зигзаги навпіл на рівні частини. Верхні хвилі відображають рух змінного струму в одну, нижні - в іншу сторону. Висота вершин (верхніх і нижніх) відповідає напрузі (220 В), потім графік спадає до нуля - прямої лінії (довжина якої відображає час) і знову досягає вершини (220 В) з нижньої сторони. Відстань між хвилями вздовж прямої лінії виражає частоту (50 Гц). Три фази на графіці є три хвилеподібних лінії накладених одна на одну, але з відставанням, тобто, коли хвиля однієї досягає піку, інша вже йде на спад, і так по черзі - як гімнастичний обруч або кришка каструлі, що впав на підлогу. Цей ефект необхідний для створення магнітного поля, що обертається, в трьох-фазних асинхронних двигунах, яке і розкручує їх рухому частину - ротор. Це аналогічно велосипедним педалям, на які ноги подібно до фаз давлять поперемінно, тільки тут як би три педалі розташованих відносно один одного під кутом 120 градусів (як емблема "Мерседеса" або трьох-лопатевий пропелер літака).

Три обмотки ел. двигуна (для кожної фази своя) на схемах зображуються так само, на зразок пропелера з трьома лопатями, одними кінцями з'єднані в загальній точці, іншими фазами. Обмотки трьох-фазних трансформаторів на підстанціях (які знижують високу напругу до побутової) з'єднані так само, а НОЛЬ йде із загальної точки з'єднання обмоток (нейтраль трансформатора). Генератори, що виробляють ел. енергію мають аналогічну схему. Вони механічне обертання ротора (за допомогою гідро чи парової турбіни) перетворюється на електроенергію на електростанціях (а невеликих пересувних генераторах - у вигляді двигуна внутрішнього згоряння). Ротор своїм магнітним полем наводить електричний струм у трьох статорних обмотках з відставанням в 120 градусів по колу (як емблема "Мерседеса"). Виходить три-фазний змінний струм з різночасною пульсацією, що створює магнітне поле, що обертається. Електродвигуни ж навпаки - трифазний струм через магнітне поле перетворюють на механічне обертання. Проводи обмоток не мають опору, але струм в обмотках обмежує магнітне поле створюване їх витками навколо заліза, на зразок силі тяжіння, що діє на велосипедиста, що їде в гору і не дозволяє йому розганятися. Опір магнітного поля, що обмежує струм, називається ІНДУКТИВНИМ.

За рахунок відставання фаз одна від одної та досягнення ними пікової напруги в різні миті, між ними виходить різниця потенціалів. Це називається лінійною напругою і в побутових мережах становить 380 Вольт (В). Лінійна (міжфазна) напруга завжди більша за фазну (між фазою і нулем) в 1,73 рази. Цей коефіцієнт (1,73) широко застосовується у розрахункових формулах трьох-фазних систем. Наприклад, струм кожної фази ел. двигуна = потужність у Ваттах (Вт) розділити на лінійну напругу (380 В) = загальний струм у всіх трьох обмотках, який ділимо на коефіцієнт (1,73), отримуємо струм на кожній фазі.

Трифазне харчування, що створює обертальний ефект для ел. двигунів, через загальний стандарт забезпечує електропостачання і побутових об'єктах (житлових, офісних, торгових, навчальних будинках) - там, де ел. двигуни не використовуються. Як правило, 4-х провідні кабелі (3 фази та нуль) приходять на загальні розподільні щитки, а звідти розходяться парами (1 фаза та нуль) по квартирах, офісах, та інших приміщеннях. Через нерівність струмових навантажень у різних приміщеннях часто перевантажується загальний нуль, який приходить на ел. щиток. Якщо він перегріється і відгорить, то виходить, що, наприклад, сусідні квартири включені послідовно (оскільки вони з'єднані нулями на спільній контактній планці в ел. щитку) між двох фаз (380 Вольт). І якщо в одного сусіда працюють потужні ел. прилади (такі, як чайник, обігрівач, пральна машина, водонагрівач), а в іншого малопотужні (телевізор, комп'ютер, аудіотехніка), то потужніші споживачі першого, через малий опір, стануть хорошим провідником, і в розетках іншого сусіда замість нуля з'явиться друга фаза, і напруга буде понад 300 Вольт, що відразу спалить його апаратуру, зокрема холодильник. Тому бажано регулярно перевіряти надійність контакту приходить з кабелю живлення нуля із загальним розподільчим ел.щитом. І якщо він гріється, то відключити автомати всіх квартир, зачистити нагар та капітально затягнути контакт загального нуля. При відносно рівних навантаженнях на різних фазах - більшу частку зворотних струмів (через загальну точку з'єднання нулів споживачів) взаємопоглинуть сусідні фази. У трьох-фазних ел. двигуни струми фаз рівні і повністю йдуть через сусідні фази, тому нуль їм взагалі не потрібен.

Однофазні ел. двигуни працюють від однієї фази та нуля (наприклад, у побутових вентиляторах, пральних машинах, холодильниках, комп'ютерах). У них, щоб створити два полюси – обмотка розділена навпіл і розташована на двох протилежних котушках з різних боків ротора. А для створення обертального моменту потрібна друга (пускова) обмотка, намотана так само на двох протилежних котушках і своїм магнітним полем перетинає поле першої (робочої) обмотки під 90 градусів. Пускова обмотка має в ланцюзі конденсатор (ємність), який зсуває її імпульси і штучно емітує другу фазу, завдяки якій і створюється обертальний момент. Через необхідність ділити обмотки навпіл – швидкість обертання асинхронних однофазних ел. двигунів не може бути більше 1500 об/хв. У трьох-фазних ел. двигунах котушки можуть бути єдиними, розташовуючись у статорі через 120 градусів по колу, тоді максимальна швидкість обертання буде 3000 об/хв. А якщо вони розділені навпіл кожна, то вийде 6 котушок (по дві на фазу), тоді швидкість буде в 2 рази менша - 1500 об.хв., а сила обертання в 2 рази більша. Може бути і 9 котушок, і 12, відповідно 1000 і 750 об/хв., зі збільшенням сили в стільки ж разів, скільки менше число обертів на хвилину. Обмотки однофазних двигунів теж можуть бути роздроблені більше ніж навпіл з аналогічним зменшенням швидкості та збільшенням сили. Тобто низько-оборотний двигун важче втримати чимось за вал ротора, ніж високооборотний.

Є ще один поширений тип ел. двигунів – колекторні. Їхні ротори несуть на собі обмотку і контактний колектор, на який через мідно-графітові "щітки" приходить напруга. Вона (обмотка ротора) створює своє магнітне поле. На відміну від пасивно розкручуваної залізно-алюмінієвої "болванки" асинхронного ел. двигуна, магнітне поле обмотки ротора колекторного двигуна активно відштовхується від поля статора. У таких ел. двигунів інший принцип роботи - подібно до двох однойменних полюсів магніту, ротор (що обертається частина ел. двигуна) прагне відштовхнутися від статора (нерухомої частини). Оскільки вал ротора міцно зафіксований двома підшипниками на кінцях, то від "безвихідності" ротор активно викручується. Ефект аналогічний білку в колесі, яка чим швидше біжить - тим швидше розкручується барабан. Тому такі ел. двигуни мають набагато більші та регульовані в широкому діапазоні оберти, ніж асинхронні. До того ж вони, за тієї ж потужності, значно компактніші і легші, не залежать від частоти (Гц) і працюють як на змінному, так і на постійному струмі. Застосовуються зазвичай у мобільних агрегатах: електровози поїздів, трамваї, тролейбуси, електромобілі; а також у всіх переносних ел. приладах: ел.дрилі, болгарки, пилососи, фени... Але значно поступаються у простоті та надійності асинхронникам, які застосовуються в основному на стаціонарному електрообладнанні.

НЕБЕЗПЕКА ЕЛЕКТРИЧНОСТІ

Електричний струм може перетворюватися на СВІТЛО (за допомогою проходження через нитку розжарення, люмінесцентний газ, кристали світлодіодів), ТЕПЛО (подолаючи опір дроту з ніхрому з неминучим його нагріванням, що використовується у всіх нагрівальних елементах), МЕХАНІЧНИЙ магніт. в електронних двигунах та електронних магнітах, які відповідно обертають і втягують). Проте, ел. Струм таїть у собі смертельну небезпеку для живого організму, через який він може пройти.

Деякі люди кажуть: "Мене било 220 Вольт". Це не так, тому що шкода завдає не напруги, а струму, який проходить через тіло. Його величина, при тому самому напрузі, може у десятки разів відрізнятися з низки причин. Величезне значення має шлях його проходження. Щоб через організм пішов струм, необхідно бути частиною електричного ланцюга, тобто стати його провідником, а для цього Ви повинні торкнутися двох різних потенціалів одночасно (фазі і нулю - 220 В, або двом різноіменним фазам - 380 В). Найпоширеніші небезпечні протікання струму - від однієї руки до іншої, або від лівої руки до ніг, тому що так шлях проляже через серце, яке може зупинитися від сили струму лише в десяту Ампера (100 міліампер). А якщо, наприклад, торкнутися різними пальцями однієї руки оголених контактів розетки - струм пройде від пальця до пальця, а тіло не торкнеться (якщо звичайно ноги стоять на підлозі, що не проводить).

Роль нульового потенціалу (НУЛЯ) може зіграти земля - ​​у буквальному значенні сама поверхня ґрунту (особливо сира), або металева або залізобетонна конструкція, яка вкопана в землю або має з нею значну площу зіткнення. Зовсім необов'язково хапатися обома руками за різні дроти, можна просто стоячи босоніж або в поганому взутті на сирій землі, бетонній або металевій підлозі торкнутися будь-якою частиною тіла оголеного дроту. І миттю від цієї частини через тіло до ніг потече підступний струм. Навіть якщо піти по потребі в кущі і струменем ненароком потрапити по оголеній фазі, то шлях струму проляже через (солону і набагато більш проведену) струмінь сечі, статеву систему і ноги. Якщо ж на ногах сухе взуття на товстій підошві або сама підлога дерев'яна, то НУЛЯ не буде і струм не потече навіть якщо Ви зубами вчепиться в один оголений ФАЗНИЙ провід під напругою (яскраве підтвердження - птахи, що сидять на неізольованих проводах).

Величина струму значною мірою залежить від площі дотику. Наприклад, можна злегка доторкнутися сухими кінчиками пальців до двох фаз (380) - вдарить, але не смертельно. А можна схопитися за два мідні товсті прутки, до яких підведено всього 50 Вольт, обома мокрими кистями рук - площа дотику + вогкість забезпечать провідність у десятки разів більшу, ніж у першому випадку, і величина струму буде смертельною. (Мені доводилося бачити електрика, у якого пальці були настільки закарпатливими, сухими та мозолистими, що він, як у рукавичках, спокійно працював під напругою.) До того ж, коли людина стосується напруги кінчиками пальців або тильною стороною долоні, то вона рефлекторно відсмикується. Якщо ж схопитися як за поручні, то напруга викликає скорочення м'язів кистей і людина вчепляється з силою, на яку ніколи не була здатна, і її вже ніхто не зможе відірвати, поки не відключать напругу. А час дії (мілісекунди або секунди) електричного струму - теж дуже важливий чинник.

Наприклад, на електричному стільці людині на попередньо виголену голову одягають (через змочену спеціальним, добре провідним розчином ганчіркову прокладку) широкий металевий обруч, що щільно затягується, до якого приєднаний один провід - фазний. Другий потенціал підключають до ніг, на яких (на гомілки біля кісточок) щільно затягнуті широкі металеві хомути (знову ж таки з мокрими спец-прокладками). За передпліччя засуджений надійно фіксується до підлокітників стільця. При включенні рубильника між потенціалами голови і ніг з'являється напруга 2000 Вольт! Мається на увазі, що при отримуваній силі струму та його шляху проходження, втрата свідомості відбувається миттєво, а решта часу "допалювання" тіла гарантує загибель всіх життєво важливих органів. Тільки мабуть, сама процедура приготування піддає нещасного такому поміркованому стресу, що сам електро-удар стає рятуванням. Але не лякайтеся - у нашій державі такої страти поки що немає...

Отже, небезпека удару ел. струмом залежить від: напруги, шляху протікання струму, сухих або вологих (піт через солі має хорошу провідність) частин тіла, площі контакту з оголеними провідниками, ізольованості ніг від землі (якість і сухість взуття, вогкість ґрунту, матеріал підлоги), часу дії струму.

Але щоб потрапити під напругу не обов'язково хапатися за оголений провід. Може статися так, що ізоляція обмотки електроагрегату порушиться, і тоді ФАЗА виявиться на його корпусі (якщо він металевий). Наприклад, був у сусідньому будинку такий випадок - чоловік спекотним літнім днем ​​піднявся на старий залізний холодильник, сів на нього голими, спітнілими (і відповідно солоними) стегнами, і почав свердлити стелю електродрилем, тримаючись другою рукою за її металеву частину біля патрона. Чи він потрапив в арматуру (а вона зазвичай приварена до загального заземлюючого контуру будівлі, що рівноцінно НУЛЮ) бетонної плити стелі, чи у власну ел.проводку?? Тільки-но впав замертво, битий наповал жахливим ударом електричного струму. Комісія виявила на корпусі холодильника ФАЗУ (220 вольт), який з'явився на ньому через порушення ізоляції обмотки статора компресора. Поки не торкнешся одночасно корпусу (з фазою, що причаїлася) і нуля або "землі" (наприклад, залізної водопровідної труби) - нічого не станеться (на підлозі ДСП і лінолеум). Але, як тільки "знайдеться" другий потенціал (НУЛЬ або інша ФАЗА) - удар неминучий.

Для запобігання подібним нещасним випадкам робиться заземлення. Тобто через спеціальний захисний заземлюючий провід (жовто-зеленого кольору) на металеві корпуси всіх ел. приладів приєднується нульовий потенціал. Якщо ізоляція порушиться і ФАЗА торкнеться корпусу, то миттєво станеться коротке замикання (КЗ) з нулем, у результаті автомат розірве ланцюг і фаза не залишиться непоміченою. Тому електротехніка перейшла на трьох-провідну (фаза – червоний або білий, нуль – блакитний, земля – жовто-зелений дроти) проводку в однофазному ел.живленні, та п'яти-провідну у трифазному (фази – червоний, білий, коричневий). У так званих євро-розетках крім двох гнізд додалися ще й заземлюючі контакти (вуси) - до них приєднується жовто-зелений провід, а на євро-вилках крім двох штирів є контакти, з яких теж жовто-зелений (третій) провід йде на корпус електроприлад.

Щоб не влаштовувати КЗ, останнім часом широко застосовуються ПЗВ (пристрій захисного відключення). ПЗВ порівнює фазний і нульовий струми (скільки увійшло і скільки вийшло), і коли з'являється витік, тобто або порушилася ізоляція, і обмотка двигуна, трансформатора або спіраль нагрівача "прошиває" на корпус, або взагалі людина доторкнулася до струмопровідних частин, то "нульовий" струм буде менше фазного і ПЗВ миттєво відключиться. Такий струм називається ДИФЕРЕНЦІЙНИМ, тобто стороннім ("лівим") і не повинен перевищувати смертельну величину - 100 міліампер (1 десяту Ампера), а для побутового однофазного харчування ця межа зазвичай 30 mA. Такі пристрої зазвичай ставляться на введенні (послідовно з автоматами) проводки, що живить сирі небезпечні приміщення (наприклад, ванної кімнати) і захищають від удару ел.струмом від рук - на "землю" (підлогу, ванну, труби, воду). Від дотику двома руками за фазу та робочий нуль (при НЕ проводить підлозі) ПЗВ не спрацює.

Заземлюючий (жовто-зелений провід) приходить від однієї точки з нулем (із загальної точки з'єднання трьох обмоток трьох-фазного трансформатора, яка ще приєднана до великого металевого стрижня, глибоко вритого в землю - ЗЕЗЕМЛЕННЯ на живильній мікрорайон ел.підстанції). Фактично, це той самий нуль, але "звільнений" від роботи, просто "охоронець". Так що, за відсутністю проводу заземлення в проводці, можна використовувати нульовий провід. А саме – в євро-розетці поставити перемичку з нульового дроту на заземлюючі "вуса", тоді при порушенні ізоляції та витоку на корпус спрацює автомат і відключить потенційно небезпечний прилад.

А можна виготовити заземлення самостійно - глибоко вбити в землю пару-трійку ломів, пролити дуже солоним розчином і приєднати заземлюючий провід. Якщо приєднати його до загального нуля на введенні (до ПЗВ), то він надійно оберігатиме від появи в розетках другої ФАЗИ (описувалося вище) та згоряння побутової апаратури. Якщо ж немає можливості дотягнути його до загального нуля, наприклад у приватному будинку, то на свій нуль слід поставити автомат, як на фазі, інакше при відгоранні загального нуля в розподілі, струм сусідів піде через Ваш нуль на саморобне заземлення. А з автоматом підтримка сусідам буде надана лише до її межі і Ваш нуль не постраждає.

ПІСЛЯМОВА

Ну ось, здається всі основні поширені нюанси електрики, що не стосуються професійної діяльності, я описав. Більш глибокі подробиці вимагатимуть ще довшого тексту. Наскільки зрозуміло і зрозуміло вийшло - судити тим, хто взагалі далекий і некомпетентний у цій темі (був:-).

Низький уклін та світла пам'ять великим фізикам Європи, які увічнили свої імена в одиницях вимірювання параметрів електричного струму: Олександро Джузеппе Антоніо Анастасіо ВОЛЬТА – Італія (1745-1827); Андре Марі АМПЕР – Франція (1775-1836); Георг Сімон ОМ – Німеччина (1787-1854); Джеймс УАТТ – Шотландія (1736-1819); Генріх Рудольф ГЕРЦ – Німеччина (1857-1894); Майкл Фарадей - Англія (1791-1867).

ВІРШ ПРО ЕЛЕКТРИЧНИЙ СТРУМ:

Стривай, не теки, поговоримо трохи.
Ти постій, не поспішай, коней не жени.
Ми з тобою цього вечора у квартирі одні.

Електричний струм, електричний струм,
Напругою схожий на Близький Схід,
З того часу, як побачив я Братську ГЕС,
Зародився до тебе у мене інтерес.

Електричний струм, електричний струм,
Кажуть, ти часом буваєш жорстоким.
Може життя позбавити твій підступний укус,
Та й нехай, все одно я тебе не боюся!

Електричний струм, електричний струм,
Стверджують, що ти – електронів потік,
І базікає до того ж пустельний народ,
Що тобою керують катод та анод.

Я не знаю, що означає «анод» та «катод»,
У мене і без цього багато турбот,
Але поки ти течеш, електричний струм,
Не вичерпається в каструлі мого окріпу.

Ігор Іртіньєв 1984

Відео версія статті:

Почнемо мабуть із поняття електрики. Електричний струм – це впорядкований рух заряджених частинок під впливом електричного поля. Як частинок можуть виступати вільні електрони металу, якщо струм тече металевим дротом, або іони, якщо струм тече в газі або рідині.
Є ще струм у напівпровідниках, але це окрема тема розмови. Як приклад можна навести високовольтний трансформатор з мікрохвильової печі – спочатку електрони біжать по проводах, потім іони рухаються між проводами, відповідно спочатку струм йде через метал, а потім через повітря. Речовину називають провідником або напівпровідником, якщо в ньому є частинки, здатні переносити електричний заряд. Якщо таких частинок немає, така речовина називається діелектриком, вона не проводить електрику. Заряджені частинки несуть у собі електричний заряд, який вимірюється позначається q в кулонах.
Одиниця вимірювання сили струму називається Ампер і позначається буковою I, струм величиною 1 Ампер утворюється при проходженні через точку електричного ланцюга заряду величиною 1 Кулон за 1 секунду, тобто грубо кажучи сила струму вимірюється в кулонах секунду. І насправді сила струму це кількість електрики, що протікає за одиницю часу через поперечний переріз провідника. Чим більше заряджених частинок біжить по дроту, тим більше струм.
Щоб змусити заряджені частинки переміщатися від одного полюса до іншого, необхідно створити між полюсами різницю потенціалів або – Напруга. Напруга вимірюється у вольтах і позначається літерою V або U. Щоб отримати напругу величиною 1 Вольт потрібно передати між полюсами заряд в 1 Кл, здійснивши при цьому роботу в 1 Дж. Згоден, трохи незрозуміло.

Для наочності представимо резервуар з водою, розташований на деякій висоті. З резервуару виходить труба. Вода під впливом сили тяжіння витікає через трубу. Нехай вода – це електричний заряд, висота водяного стовпа – це напруга, швидкість потоку води – це електричний струм. Точніше не швидкість потоку, а кількість води, що витікає за секунду. Ви розумієте, що чим вищий рівень води, тим більше буде тиск унизу. А чим вищий тиск унизу, тим більше води випливе через трубу, тому що швидкість буде вищою.

Залежність між усіма трьома розглянутими величинами в ланцюзі постійного струму визначає закон ома, який виражається такою формулою, і звучить як сила струму в ланцюзі прямо пропорційна напрузі, і назад пропорційна опору. Чим більший опір, тим менший струм, і навпаки.

Додам ще кілька слів про опір. Його можна виміряти, а можна порахувати. Припустимо, у нас є провідник, який має відому довжину і площу поперечного перерізу. Квадратний, круглий, не має значення. Різні речовини мають різний питомий опір, і для нашого уявного провідника існує така формула, що визначає залежність між довжиною, площею поперечного перерізу і питомим опором. Питомий опір речовин можна знайти у інтернеті як таблиць.
Можна знову ж таки провести аналогію з водою: вода тече по трубі, нехай труба має питому шорсткість. Логічно припустити, що чим довша і вже труба, тим менше води по ній протікатиме за одиницю часу. Бачите, як просто? Формулу навіть запам'ятовувати не потрібно, достатньо уявити трубу з водою.
Що ж до виміру опору, то потрібен прилад, омметр. У наш час найбільш популярні універсальні прилади – мультиметри, вони вимірюють і опір, і струм, і напруга, і ще купу всього. Давайте проведемо експеримент. Я візьму відрізок ніхромового дроту відомої довжини та площі перерізу, знайду питомий опір на сайті, де я його купив і порахую опір. Тепер цей же шматочок виміряю за допомогою приладу. Для такого маленького опору мені доведеться відняти опір щупів мого приладу, який дорівнює 0.8 Ом. Ось так ось!
Шкала мультиметра розбита за розмірами вимірюваних величин це зроблено для більш високої точності вимірювання. Якщо я хочу виміряти резистор з номіналом 100 кОм, я ставлю ручку на більш найближчий опір. У моєму випадку це 200 кілом. Якщо хочу виміряти 1 кілоом, то ставлю на 2 кому. Це справедливо для вимірювання інших величин. Тобто на шкалі відкладено межі виміру, до якого потрібно потрапити.
Давайте продовжимо розважатися з мультиметром і спробуємо виміряти решту вивчених величин. Візьму кілька джерел постійного струму. Нехай це буде блок живлення на 12 вольт, юсб порт та трансформатор, який у своїй молодості зробив мій дід.
Напруга на цих джерелах ми можемо виміряти прямо зараз, підключивши вольтметр паралельно, тобто безпосередньо до плюс і мінусу джерел. З напругою все зрозуміло, його можна взяти та виміряти. А ось щоб виміряти силу струму, потрібно створити електричний ланцюг, по якому протікатиме струм. В електричному ланцюзі обов'язково має бути споживач, або навантаження. Давайте підключимо споживач до кожного джерела. Шматок світлодіодної стрічки, моторчик та резистор на (160 ом).
Давайте виміряємо струм, що протікає в ланцюгах. Для цього перемикаю мультиметр у режим вимірювання сили струму та перемикаю щуп у вхід для струму. Амперметр підключається в ланцюг об'єкту, що послідовно вимірюється. Ось схема, її теж слід пам'ятати і плутати з підключенням вольтметра. До речі, існує така штуковина як струмові кліщі. Вони дозволяють вимірювати силу струму в ланцюзі без підключення безпосередньо до кола. Тобто не потрібно від'єднувати дроти, просто накидаєш їх на провід і вони вимірюють. Ну гаразд, повернемося до нашого звичайного амперметра.

Отже, я виміряв усі струми. Тепер ми знаємо, який струм споживається у кожному ланцюзі. Тут у нас світяться світлодіоди, тут крутиться моторчик, а тут…. Так стояти, а що робить резистор? Він не співає нам пісні, не освітлює кімнати і не обертає жодного механізму. Тож на що він витрачає цілих 90 міліампер? Так не піде, розбираймося. Слухай ти! Ай, він гарячий! Так куди витрачається енергія! А чи можна порахувати, що тут за енергія? Виявляється – можна. Закон, що описує теплову дію електричного струму, був відкритий у 19 столітті двома вченими, джеймсом джоулем та емілієм ленцем.
Закон назвали закон джоуля ленцю. Він виражається такою формулою, і чисельно показує, скільки джоулів енергії виділяється у провіднику, у якому тече струм, за одиницю часу. З цього закону можна знайти потужність, яка виділяється на цьому провіднику, потужність позначається англійською літерою Р та вимірюється у ватах. Я знайшов таку дуже круту табличку, яка пов'язує всі вивчені нами на цей момент величини.
Таким чином, у мене на столі електрична потужність йде на освітлення, на здійснення механічної роботи і на нагрівання навколишнього повітря. До речі саме на цьому принципі працюють різні нагрівачі, електрочайники, фени, паяльники та інше. Там скрізь стоїть тоненька спіраль, що нагрівається під впливом струму.

Цей момент варто враховувати при підведенні проводів до навантаження, тобто прокладання проводки до розеток по квартирі також входить до цього поняття. Якщо для підведення до розетки надто тонкий провід і підключіть комп'ютер, чайник і мікрохвильову піч, то провід може нагрітися аж до пожежі. Тому є ось така табличка, яка пов'язує площу поперечного перерізу дротів з максимальною потужністю, яка цими проводами йтиме. Якщо надумаєте тягнути дроти – не забудьте про це.

Також у рамках цього випуску хотілося б нагадати особливості паралельного та послідовного з'єднання споживачів струму. При послідовному з'єднанні сила струму однакова усім споживачах, напруга розділилося на частини, а загальний опір споживачів є суму всіх опорів. При паралельному з'єднанні напруга на всіх споживачах однакова, сила струму розділилася, а загальний опір обчислюється за такою формулою.
З цього випливає один дуже цікавий момент, який можна використовувати для вимірювання сили струму. Допустимо потрібно виміряти силу струму в ланцюзі близько 2 ампер. Амперметр із цим завданням не справляється, тому можна використовувати закон ома в чистому вигляді. Знаємо, що сила струму однакова за послідовного з'єднання. Візьмемо резистор з дуже невеликим опором і вставимо його послідовно навантаженню. Виміряємо на ньому напругу. Тепер, користуючись законом ома, знайдемо силу струму. Як бачите, вона збігається із розрахунком стрічки. Тут головне пам'ятати, що цей додатковий резистор повинен бути якомога меншим опором, щоб надавати мінімальний вплив на вимірювання.

Є ще один дуже важливий момент, про який потрібно знати. Всі джерела мають максимальний струм, що віддається, якщо цей струм перевищити - джерело може нагрітися, вийти з ладу, а в гіршому випадку ще й загорітися. Найсприятливіший результат - це коли джерело має захист від перевантаження по струму, в такому випадку він просто відключить струм. Як ми пам'ятаємо із закону ома, що менше опір, то вищий струм. Тобто якщо взяти як навантаження шматок дроту, тобто замкнути джерело самого на себе, то сила струму в ланцюзі підскочить до величезних значень, це називається коротке замикання. Якщо ви пам'ятаєте початок випуску, можете провести аналогію з водою. Якщо підставити нульовий опір до закону, то ми отримаємо нескінченно великий струм. Насправді таке звісно немає, оскільки джерело має внутрішній опір, яке підключено послідовно. Цей закон називається законома для повного ланцюга. Таким чином, струм короткого замикання залежить від величини внутрішнього опору джерела.
Тепер повернемося до максимального струму, який може видати джерело. Як я вже казав, силу струму в ланцюзі визначає навантаження. Багато хто писав мені вк і ставив приблизно ось таке питання, я його злегка утрирую: саня, у мене є блок живлення на 12 вольт і 50 ампер. Якщо підключу до нього маленький шматочок світлодіодної стрічки, вона не згорить? Ні, звичайно ж, вона не згорить. 50 ампер – це максимальний струм, здатний видати джерело. Якщо ти підключиш до нього шматочок стрічки, вона візьме свої ну допустимо 100 міліампер, і все. Струм у ланцюзі дорівнюватиме 100 міліампер, і ніхто нікуди не горітиме. Інша справа, якщо візьмеш кілометр світлодіодної стрічки і підключиш його до цього блоку живлення, то струм там буде вище допустимого, і блок живлення швидше за все перегріється і вийде з ладу. Запам'ятайте, саме споживач визначає величину струму в ланцюзі. Цей блок може видати максимум 2 ампери, і коли я закорочую його на болтик, з болтиком нічого не відбувається. А ось блоку живлення це не подобається, він працює в екстремальних умовах. А от якщо взяти джерело, здатне видати десятки амперів, така ситуація не сподобається вже болтику.

Давайте для прикладу зробимо розрахунок блоку живлення, який знадобиться для живлення відомого відрізка світлодіодної стрічки. Отже, закупили ми у китайців котушку світлодіодної стрічки і хочемо запитати три метри цієї стрічки. Для початку йдемо на сторінку товару і намагаємося знайти, скільки ватів споживає один метр стрічки. Цю інформацію я знайти не зміг, тому є така табличка. Дивимось, що у нас за стрічка. Діоди 5050, 60 штук на метр. І бачимо, що потужність складає 14 ватів на метр. Я хочу 3 метри, отже потужність буде 42 вати. Блок живлення бажано брати із запасом на 30% за потужністю, щоб він не працював у критичному режимі. У результаті отримуємо 55 Вт. Найближчий відповідний блок живлення буде на 60 Вт. З формули потужності виражаємо силу струму та знаходимо її, знаючи, що світлодіоди працюють при напрузі 12 вольт. Виходить, нам потрібний блок із струмом 5 ампер. Заходимо, наприклад, на алі, знаходимо, купуємо.
Дуже важливо знати споживаний струм при виготовленні будь-яких USB саморобок. Максимальний струм, який можна взяти від USB, становить 500 міліампер і його краще не перевищувати.
І насамкінець коротенько про техніку безпеки. Тут ви можете бачити, до яких значень електрика вважається безпечною для життя людини.

Вітаємо в навчальному відео курсі з електрики. Даний відео уроки допоможуть всім хто стикається з електрикою в побуті, а також багатьом електрикам-початківцям зрозуміти основні терміни і навички. Навчальний відео курс молодого електрика допоможе в житті та збереже ваше життя від ураження електричним струмом.

Курс молодого електрика

Автор курсу Володимир Козин допоможе Вам вивчити на відео прикладах що таке електричний ланцюг і як він складається і працює. Дізнаєтеся як працює електричний ланцюг з вимикачем, а також з двоклавішним вимикачем.

Короткий зміст курсу:відеокурс складається з 5 частин, у кожній по 2 заняття. курс Курс молодого електрика із загальною тривалістю близько 3 годин.

• У першій частині Вас познайомлять з основами електротехніки, розгляньте найпростіші схеми підключення лампочок, вимикачів, розеток та дізнаєтеся про різновиди інструменту електромонтажника;
• У другій частині Вам розкажуть про види та призначення матеріалів для роботи електромонтажника: кабель, дроти, шнури та зберете простий електричний ланцюг;
• У третій частині Ви навчитеся робити підключення вимикача та паралельне з'єднання в електричних ланцюгах;
• У четвертій частині Ви побачите складання електричного кола з двоклавішним вимикачем та модель електропостачання приміщення;

Кінцева мета навчання:У п'ятій частині Ви розглянете повну модель електропостачання приміщення з вимикачем та отримаєте поради щодо безпеки при роботі з електрообладнанням.

Урок 1. Курс молодого електрика.

Урок 2. Інструмент електромонтажника.

Урок 3. Матеріали для електромонтажу кабель АВВГ та ВВГ.

Урок 4. Простий електричний ланцюг.

Урок 5. Електричний ланцюг із вимикачем.

Урок 6. Паралельне з'єднання.

Урок 7. Електричний ланцюг із двоклавішним вимикачем

Урок 8. Модель електропостачання приміщення

Урок 9. Модель електропостачання приміщення з автоматичним вимкненням

Урок 10. Безпека.