Основные понятия электричества (электрики)

Напряжение в цепях тока

Постоянного

Напряжение в цепи постоянного тока между точками A и B — работа, которую совершает электрическое поле при переносе пробного положительного заряда из точки A в точку B.

Переменного

Для описания цепей переменного тока применяются следующие напряжения:

• мгновенное напряжение;
• амплитудное значение напряжения;
• среднее значение напряжения;
• среднеквадратическое значение напряжения;
• средневыпрямленное значение напряжения.

Мгновенное напряжение есть разность потенциалов между двумя точками, измеренная в данный момент времени. Зависит от времени (является функцией времени):

u=u(tu=u(t).

Амплитудное значение напряжения есть максимальное по модулю значение мгновенного напряжения за весь период колебаний:

UM=max(|u(tU_{M}=max(|u(t)|).

Для гармонических (синусоидальных) колебаний напряжения мгновенное значение напряжения выражается как:

u(t)=UMsin⁡(ωt+ϕu(t)=U_{M}sin(omega t+phi ).

Для сети переменного синусоидального напряжения со среднеквадратическим значением 220 В амплитудное напряжение равно приблизительно 311 В.

Амплитудное напряжение можно измерить с помощью осциллографа.

Среднее значение напряжения (постоянная составляющая напряжения) есть напряжение, определяемое за весь период колебаний, как:

Um=1T∫0Tu(t)dtU_{m}={frac {1}{T}}int _{0}^{T}u(t)dt.

Для синусоиды среднее значение напряжения равно нулю.

Среднеквадратическое значение напряжения (электротехнические наименования: действующее, эффективное) есть напряжение, определяемое за весь период колебаний, как:

Uq=1T∫0Tu2(t)dtU_{q}={sqrt {{frac {1}{T}}int limits _{0}^{T}u^{2}(t)dt}}.

Среднеквадратическое значение напряжения наиболее удобно для практических расчётов, так как на линейной активной нагрузке оно совершает ту же работу (например, лампа накаливания имеет ту же яркость свечения, нагревательный элемент выделяет столько же тепла), что и равное ему постоянное напряжение.

Для синусоидального напряжения справедливо равенство:

Uq=12UM≈0,707UM;UM=2Uq≈1,414UqU_{q}={1 over {sqrt {2}}}U_{M}approx 0,707U_{M};qquad U_{M}={sqrt {2}}U_{q}approx 1,414U_{q}.

В технике и быту при использовании переменного тока под термином «напряжение» имеется в виду именно среднеквадратическое значение напряжения, и все вольтметры проградуированы, исходя из его определения. Однако конструктивно большинство приборов фактически измеряют не среднеквадратическое, а средневыпрямленное (см. ниже) значение напряжения, поэтому для несинусоидального сигнала их показания могут отличаться от истинного значения.

Средневыпрямленное значение напряжения есть среднее значение модуля напряжения:

Um=1T∫0T|u(t)|dtU_{m}={frac {1}{T}}int limits _{0}^{T}|u(t)|dt.

Для синусоидального напряжения справедливо равенство:

Um=2πUM(≈0,637UM)=22πUq(≈0,9UqU_{m}={2 over pi }U_{M}(approx 0,637U_{M})={2{sqrt {2}} over pi }U_{q}(approx 0,9U_{q}).

На практике используется редко, однако большинство вольтметров переменного тока (те, в которых ток перед измерением выпрямляется) фактически измеряют именно эту величину, хотя их шкала и проградуирована по среднеквадратическим значениям.

Трёхфазного

В цепях трёхфазного тока различают фазное и линейное напряжения. Под фазным напряжением понимают среднеквадратичное значение напряжения на каждой из фаз нагрузки относительно нейтрали, а под линейным — напряжение между подводящими фазными проводами. При соединении нагрузки в треугольник фазное напряжение равно линейному, а при соединении в звезду (при симметричной нагрузке или при глухозаземлённой нейтрали) линейное напряжение в 3 раза больше фазного.

На практике напряжение трёхфазной сети обозначают дробью, в числителе которой стоит фазное при соединении в звезду (или, что то же самое, потенциал каждой из линий относительно земли), а в знаменателе — линейное напряжение. Так, в России наиболее распространены сети с напряжением 220/380 В; также иногда используются сети 127/220 В и 380/660 В.

Схемы подключения электродвигателя к электропитанию

Практически ежедневно мы сталкиваемся с одним и тем же вопросом от наших клиентов: «как подключить электродвигатель к сети питания?»

Самый простой и надежный способ – обратиться к нормальному электрику и не экономить на этом, т.к. зачастую, пытаясь сэкономить, приглашают «дядю Васю», или других отзывчивых «специалистов», которые рядом, но на самом деле слабо понимают, что происходит. В лучшем случае, эти «профи» звонят и спрашивают – правильно ли я подключаю. Тут ещё есть шанс не спалить двигатель. Сразу становится понятна квалификация «электрика», когда задают такие вопросы, от которых можно просто впасть в ступор (так как именно этому и учат электриков).

Например: — зачем шесть контактов в двигателе? — а почему контактов всего три? — что такое «звезда» и «треугольник»? — а почему, когда я подключаю трехфазный насос и ставлю поплавковый выключатель, который рвёт одну фазу, двигатель не останавливается? — а как измерить ток в обмотках? — что такое пускатель? и т.п.

Если ваш электрик задаёт такие вопросы, то нужно его отправить туда, откуда он пришёл. Иначе всё закончится сгоревшим электродвигателем, потерей денег, времени, дорогостоящим ремонтом. Давайте попробуем разобраться в схемах подключения электродвигателя к электропитанию. Для начала нужно понимать, что существуют несколько популярных типов сетей переменного тока:

1. Однофазная сеть 220 В, 2. Трехфазная сеть 220 В (обычно используется на кораблях), 3. Трехфазная сеть 220В/380В, 4. Трехфазная сеть 380В/660В. Есть ещё на напряжение 6000В и некоторые другие редкие, но их рассматривать не будем.

В трёхфазной сети обычно есть 4 провода (3 фазы и ноль). Может быть ещё отдельный провод «земля». Но бывают и без нулевого провода.

Как определить напряжение в вашей сети? Очень просто. Для этого нужно измерить напряжение между фазами и между нулём и фазой.

В сетях 220/380 В напряжение между фазами (U1, U2 и U3) будет равно 380 В, а напряжение между нолём и фазой (U4, U5 и U6) будет равно 220 В. В сетях 380/660В напряжение между любыми фазами (U1, U2 и U3) будет равно 660В, а напряжение между нулем и фазой (U4, U5 и U6) будет равно 380 В.

Что такое фазировка трехфазной сети

Фазировка в трехфазной проводке – это особая маркировка проводов в электрической сети, которая позволяет правильное подключение и функционирование оборудования в электрике. Она определяет последовательность проводов, прямое или чередование между фазами, а также заземления.

Обозначение проводов в трехфазной сети происходит двумя способами: буквенное обозначение и цветовое обозначение.

Цветовое обозначение проводов осуществляется путем использования различных оттенков проводов. Так, красный цвет обозначает фазу А (L1), желтый – фазу В (L2), а синий – фазу С (L3). Например, в кабеле с тремя проводами цветовой маркировкой должны быть присвоены соответствующие оттенки проводам.

Помимо фаз и нуля, в трехфазной сети используется также заземление, которое обозначается буквами PE. Заземление служит для обеспечения безопасности и предотвращения поражения электрическим током при возникновении короткого замыкания.

В трехфазной сети симметричная фазировка подразумевает, что каждая фаза имеет одинаковое напряжение по отношению к нулю и все фазы имеют одинаковые межфазные напряжения. Помимо симметричной фазировки, существует также асимметричная фазировка, при которой напряжения между фазами не равны между собой.

Фазировка трехфазной проводки имеет большое практическое применение в электрике и промышленности. Правильная фазировка обеспечивает правильное подключение оборудования, защиту от перегрева и снижение потребления энергии. Неправильная фазировка может привести к неработоспособности оборудования, повреждению электрических устройств и созданию опасности для людей.

Статическое электричество

Статическое электричество – явление, которое спровоцировано возникновением или исчезновением лишнего напряжения на поверхности или же внутри тех материалов, которые не проводят электрический ток (стекло, пластик, дерево и другие). Они называются диэлектриками, потому как в их молекулярной структуре практически нет свободных электронов.

Статическое электричество возникает по причине нарушения равновесия внутри атома или же молекулы. На их внешних орбиталях возникают лишние электроны или же, напротив, электронов становится недостаточно.

Самая известная причина нарушения подобного равновесия – обыкновенное трение. Даже наиболее гладкая на первый взгляд поверхность (например, зеркальная) обладает своими шероховатостями, микровыступами и неровностями. Трение существует всегда и в любой среде: твердой, жидкой или газообразной.

Резкое изменение температуры тоже может стать причиной электризации. Осуществляется изменение скорости движения и, значит, числа столкновений или колебаний атомов внутри молекулы. Поэтому и происходит спонтанное отделение электронов, которые способны накопиться, сотворяя статический заряд.

В быту часто можно наблюдать подобный эффект. Когда человек ходит по ковру, он является носителем отрицательного заряда, а ворсинки ковра – положительного. Если после такого хождения человек возьмет в руки ключ, накопленное напряжение тут же разрядится и даст о себе знать — человека легонько тряхнет.

Особенно заметно статическое электричество в зимнее время. В холодные сезоны очень низкая влажность, а на людях — больше одежды. Сухость вместе с большим количеством диэлектриков – очень благоприятная среда для электризации. Но опасаться в данном случае нечего — небольшие заряды статической электрики абсолютно безвредны для жизни и здоровья человека.

Основа

Перед началом работы с электричеством следует хотя бы в теории понимать с чем имеешь дело, знать необходимые для начинающего формулы, понятия и обозначения. И пусть не пугает объем написанного – это всего лишь часть необходимых знаний специалиста.

Электрический ток – это направленное движение заряженных частиц в проводнике, возникающее под действием электромагнитного поля. Различают постоянный ток и переменный ток.

Напряжение – это работа, совершаемая электрическим полем по перемещению единичного положительного заряда на данном участке цепи или по другому: разность потенциалов на концах проводника.

Постоянный ток – из названия понятно, что он постоянный, а означает это, что он не меняет своего направления и силу тока, а протекает от минуса к плюсу (например, обычная пальчиковая батарейка, аккумулятор телефона и т.п.).

Переменный ток в отличии от постоянного меняет свое направление и величину с частотой, определяемой для каждой сети по разному (например, частота сети в России 50 Гц – это означает, что за 1 секунду ток меняет вое направление 50 раз, а в США – принято 60 Гц электрическая сеть).

Частота переменного тока – это параметр электрической цепи, выражающий отношение числа полных колебаний (периодов) электрической синусоиды к единице, величина, обратная периоду изменения тока. Или проще говоря, величина, показывающая сколько полных циклов (периодов) сделает синусоида за 1 секунду.

Различают также однофазную и трехфазную систему электрических цепей. 

Трехфазную систему электрических цепей образуют три одинаковых по частоте и амплитуде тока, сдвинутых по фазе на одну треть периода или на 120 градусов.Широкое применения трехфазная система получила благодаря свои преимуществам, таким как:

• Возможность распределения нагрузки между фазами;
• Низкие потери при передачи электроэнергии на расстояние в сравнении с однофазной системой;
• Уравновешенность системы;
• Подключение электродвигателей и 3х фазных электрических машин (более экономичные и производительные показания работы в сравнении с одно- и двухфазными электрическими машинами);
• Получение двух напряжений – фазного и линейного.

Фаза – проводник, ЭДС которого не равен нулю (на котором присутствует напряжение).

Линейное напряжение – напряжение между двумя фазами .

Фазное напряжение – напряжение между фазой и нулевым проводником .

Теперь, зная немного теории про электрический ток, следует перейти к основополагающим законам электрики. По крайней мере тем, что необходимо знать начинающим и без которых не обойтись.

Зарубежные обозначения радиодеталей

Согласно им, УГО имеет форму прямоугольника. Иногда можно услышать, как такой документ называют схемой электроснабжения, это неверно, поскольку последняя отображает способ подключения потребителей к подстанции или другому источнику питания.

Прямо в схеме можно расставить номиналы и длину цепей.

Если нужно отразить только силовые линии, достаточно начертить линейную схему, а для изображения всех видов цепей с приборами контроля и управления понадобится полная. Позиционные обозначения на электрических схемах Обозначения буквенно-цифровые на электрических схемах должны соответствовать ГОСТ 2. Переменные резисторы изображение переменных резисторов на схемах В их конструкцию входит подвижный контакт, которым изменяют величину сопротивления.

Стабилизирует приложенное к выводам напряжение обратной полярности. В первом случае работает то одна цепь, то другая. Невозможно прочитать всю нормативную литературу, относящуюся к твоей специальности или, даже, более узкой специализации.

Читайте дополнительно: Как соединить двухклавишный выключатель

Карты напряжений и сопротивлений Картой диаграммой напряжений называют чертеж, на котором рядом с отдельными деталями и их выводами указывают величины напряжений, характерных для нормальной работы прибора. Вариант принципиальной схемы для электроснабжения дома с обозначением розеток, выключателей, разъема подключения электроплиты, звонка и его кнопки, светильников, автоматических предохранителей Тип 3 — монтажная схема Монтажная схема — документ, которым удобно пользоваться при установке сетей. Есть отдельные обозначения для двухклавишных и трехклавшных выключателей. Исключение — трасса прохождения кабелей по участку, подвод электричества к дому.

Большое количество информации содержат буквенные обозначения элементов в электрических схемах, определяемые различными нормативными документами. Линии связи, клеммы, разъемы, лампочки изображаются также, но, кроме того, присутствует большое количество радиоэлементов: резисторов, емкостей, предохранителей, диодов, тиристоров, светодиодов.

Обозначение элемента позиционное обозначение. На схемах используется также дополнительная часть обозначения позиции ЭРЭ, указывающая функцию элемента, в виде буквы. Этот тип документа точно понадобится и будет полезным, но это больше план, чем схема.

Пример принципиальной схемы фрезерного станка Если на схеме отображается только силовая часть установки, то она называется однолинейной, если приведены все элементы, то — полной. Все они также имеют условное обозначение и наносятся на соответствующие контакты. Это и будет полная принципиальная схема.
Как читать электрические схемы

Графические

Что касается графического обозначения всех элементов, используемых на схеме, этот обзор мы предоставим в виде таблиц, в которых изделия будут сгруппированы по назначению.

В первой таблице Вы можете увидеть, как отмечены электрические коробки, щиты, шкафы и пульты на электросхемах:

Следующее, что Вы должны знать – условное обозначение питающих розеток и выключателей (в том числе проходных) на однолинейных схемах квартир и частных домов:

Что касается элементов освещения, светильники и лампы по ГОСТу указывают следующим образом:

В более сложных схемах, где применяются электродвигатели, могут указываться такие элементы, как:

Также полезно знать, как графически обозначаются трансформаторы и дроссели на принципиальных электросхемах:

Электроизмерительные приборы по ГОСТу имеют следующее графические обозначение на чертежах:

А вот, кстати, полезная для начинающих электриков таблица, в которой показано, как выглядит на плане электропроводки контур заземления, а также сама силовая линия:

Помимо этого на схемах Вы можете увидеть волнистую либо прямую линию, «+» и «-», которые указывают на род тока, напряжение и форму импульсов:

В более сложных схемах автоматизации Вы можете встретить непонятные графические обозначения, вроде контактных соединений. Запомните, как обозначаются этим устройства на электросхемах:

Помимо этого Вы должны быть в курсе, как выглядят радиоэлементы на проектах (диоды, резисторы, транзисторы и т.д.):

Вот и все условно графические обозначения в электрических схемах силовых цепей и освещения. Как уже сами убедились, составляющих довольно много и запомнить, как обозначается каждый можно только с опытом. Поэтому рекомендуем сохранить себе все эти таблицы, чтобы при чтении проекта планировки проводки дома либо квартиры Вы могли сразу же определить, что за элемент цепи находится в определенном месте.

Интересное видео по теме:

Почему электричество добывают из земли

Для того, чтобы получить электричество, нужно найти разность потенциалов и проводник. Соединив всё в единый поток, можно обеспечить себе постоянный источник электроэнергии.

Однако в действительности приручить разность потенциалов не так-то просто.

Природа проводит через жидкую среду электроэнергию огромной силы. Это разряды молнии, которые, как известно, возникают в воздухе, насыщенном влагой. Однако это всего лишь единичные разряды, а не постоянный поток электроэнергии.

Человек взял на себя функцию природной мощи и организовал перемещение электроэнергии по проводам. Однако это всего лишь перевод одного вида энергии в другой. Извлечение электричества непосредственно из среды остаётся преимущественно на уровне научных поисков, опытов из разряда занимательной физики и создания небольших установок малой мощности.

Проще всего извлекать электричество из твёрдой и влажной среды.

Нюансы ручной цветовой разметки

Цветовая маркировка проводов с помощью кембрика

Ручная разметка применяется в момент использования проводов одинакового цвета в домах старой застройки. Перед началом работ составляется схема с цветовыми значениями проводников. В процессе укладки помечать токоведущие жилы можно:

• стандартными кембриками;
• кембриками с термоусадкой;
• изоляционной лентой.

Правила допускают использование специальных наборов для маркировки. Точки установки маркеров для обозначения нуля и фазы указаны в ПУЭ и ГОСТе. Это концы провода и места его присоединения к шине.

Специфика разметки двухжильного провода

Термоусадочная трубка для проводов

Если подключение кабеля к сети уже сделано, можно использовать индикаторную отвертку. Сложность использования инструмента заключается в невозможности определения нескольких фаз. Их понадобится прозванивать мультиметром. Для предотвращения путаницы можно пометить электрический проводник цветом:

• выбрать трубки с термоусадкой или изоленты для обозначения нуля и фазы;
• работать с проводниками не по всей длине, а только на местах соединений и стыков.

Разметка трехжильного провода

При помощи мультиметра можно определить расположение фазы, ноля, и заземления

Для поиска фазы, заземления и нуля в трехжильном проводе целесообразно применять мультиметр. Его ставят на режим переменного напряжения и аккуратно щупами касаются фазы, потом – оставшихся жил. Показатели тестера следует записать и сравнить. В комбинации «фаза-земля» напряжение будет меньшим, чем в комбинации «фаза-ноль».

После уточнения линий можно делать маркировку. Понять, фаза – L или N, поможет соответствующая расцветка. У нуля она будет голубой или синей, у плюса – любой другой.

Порядок разметки пятипроводной системы

Электропроводка с трехфазной сети выполняется только пятижильным кабелем. Три проводника будут фазным, один – нейтральным, один – защитным заземлением. Цветовая маркировка применяется согласно нормативным требованиям. Для защиты используется желто-зеленая оплетка, для нуля – синяя или голубая, для фазы – из перечня разрешенных оттенков.

Как маркировать совмещенные провода

Для упрощения процесса монтажа проводки используются кабели с двумя или четырьмя жилами. Линия защиты тут соединяется с нейтралью. Буквенный индекс провода – PEN, где PE обозначает заземляющий, а N – нулевой проводник.

Согласно ГОСТу, используется особая цветовая маркировка. По длине совмещенный кабель будет желто-зеленым, а кончики и точки соединения – синими.

Электроизоляционные материалы (диэлектрики)

Электроизоляционные материалы (диэлектрики) имеют очень малую удельную электрическую проводимость. Они бывают газообразные, жидкие и твердые. Особенно большим разнообразием отличаются твердые диэлектрики. К ним относятся резина, сухое дерево, керамические материалы, пластмассы, картон, пряжа и др. материалы. В качестве конструкционных материалов применяются текстолит и гетинакс. Текстолит это диэлектрический материал основой которого является ткань, пропитанная феноло-формальдегидной смолой. Гетинакс это бумага, пропитанная феноло-формальдегидной смолой.

Применение

Буква Е широко используется в электротехнике для обозначения эквивалента электромотивной силы источника напряжения в схемах и схематических обозначениях.

Е также используется для обозначения статической ЭМС (электростатического поля) в закрытых электрических схемах.

В некоторых обозначениях, Е может указывать на наличие электродвижущей силы (ЭДС) или означать напряжение между точками.

В радиотехнике, Е может обозначать электрическое поле или сигнал, который передается по проводам или волнам.

Буква Е также используется в качестве обозначения единицы измерения электрической энергии — электронвольта (eV) и эквивалентадромио (Ee).

Как видно из приведенных сведений, использование буквы Е в электротехнике весьма разнообразно и широко распространено по всем направлениям этой отрасли.

Обозначение «Е» в электротехнике используется для измерения и описания энергетических характеристик систем электроснабжения. Единица измерения «Е» обычно означает электрическую энергию.

Энергия в электрических системах является важным параметром, который оценивается и контролируется для обеспечения эффективного и безопасного функционирования системы электроснабжения. Единица измерения «Е» помогает инженерам и техническим специалистам определить потребление, передачу, распределение и использование электрической энергии.

Единица измерения «Е» может быть применена для измерения различных энергетических характеристик, таких как активная энергия (энергия, которая фактически используется для работы электроприборов), реактивная энергия (энергия, которая потребляется, но не используется для работы электроприборов) и полная энергия (сумма активной и реактивной энергии).

Использование единицы измерения «Е» в электротехнике помогает обеспечить точность и стандартизацию при описании и измерении энергетических характеристик систем электроснабжения. Это является важным аспектом в современных энергетических системах, где энергия используется эффективно и электроснабжение должно быть надежным.

Что означает буква В в электрике: разъяснение и расшифровка

В области электрики буква “В” обычно обозначает электроизоляционные материалы, которые используются для изоляции проводов и компонентов электрических систем.

Разъяснение

Буква “В” ассоциируется с понятием “высоковольтный” и обозначает, что материал обладает достаточным уровнем электроизоляции для работы с высокими напряжениями. Это означает, что материал обладает высокой изоляционной прочностью и может предотвратить пробои или короткое замыкание в электрической системе.

Расшифровка

Буква “В” в электроизоляционных материалах может обозначать различные материалы, такие как:

Буква “В”	Расшифровка
ВП	Виниловый пластик
БВЭП	Быстро высыхающий эпоксидный пропиточный состав
БВС	Безвулканизованный силикон
БВФ	Безвулканизованный фторсодержащий полимер

Это лишь некоторые примеры электроизоляционных материалов с буквой “В”, и их расшифровка может зависеть от конкретных нормативных документов и отраслевых стандартов.

Таким образом, буква “В” в электрике указывает на использование электроизоляционных материалов с высокой изоляционной прочностью, которые обеспечивают надежную работу в электрических системах с высокими напряжениями.

Меры безопасности

Электрику необходимо знать нормы охраны электротехнического труда и обеспечения безопасности. Пренебрежение ими чревато травматической ситуацией, инвалидностью или смертью. Основные правила:

1. Ручки инструмента должны быть сделаны из диэлектрика. Использовать неизолированные рукоятки запрещено.
2. Использовать заземленные браслеты, работая с микросхемами.
3. Не касаться кабелей, находящихся под напряжением.
4. При проведении работ вешать предупредительные плакаты.
5. Использовать только провода, покрытые диэлектрической изоляцией.
6. Работать в резиновых перчатках и специальной обуви из диэлектрика.
7. Тестирование параметров сети проводить только измерительными приборами.
8. При поражении электротоком одного из коллег немедленно отключить ток, вызвать врача и провести мероприятия первой помощи.

Штудирование ТОЭ обязательно для любого, кто собирается самостоятельно выполнять электромонтажные работы. Первым делом учащиеся узнают о разновидностях электротока и их характерных особенностях, а также об устройствах, использующих электричество.

Подразделы и темы

Понять то, что изучает электротехника, поможет перечень подразделов и тем, которые проходят в колледжах. Главная составляющая науки — это электромеханика. Она позволяет студентам узнать принципы работы тех устройств, которые получают питание от электричества. После этих занятий можно заняться ремонтом и даже проектированием оборудования.

На занятиях проходят особенности превращения электрической энергии в механическую с помощью двигателя или специального станка. Затем изучают обратные процессы, то есть работу трансформаторов и генераторов тока. Без знаний об электрических цепях, принципов их функционирования и других вопросов, которые охватывает основная дисциплина, невозможно начать изучение электромеханики.

К основным темам по электротехнике относят:

• основы дисциплины;
• цепи постоянного электрического тока;
• магнитные цепи и электромагнитная индукция;
• принципы переменного тока;
• переходные процессы в электрических цепях с сосредоточенными показателями;
• распределённые параметры;
• приборы электроизмерительные;
• силовые машины;
• информационные приборы;
• полупроводниковые материалы;
• интегральные микросхемы;
• первичные и вторичные источники питания;
• теория электропривода;
• микропроцессорные устройства;
• радиотехника и приборы СВЧ.