Основные понятия электричества (электрики)

Для того, чтобы начать работу с микроконтроллерами, такими как Arduino или Iskra JS нужно постепенно улучшать свои знания в такой области как электричество.

Давайте начнем основ. Я постараюсь добавить некоторые переводы определений на английский, что будет полезно в дальнейшей работе с платами.

Электричество — это некоторое движение электронов под воздействием электромагнитного поля. Под электрикой понимают энергию очень мелких заряженных частиц, которые осуществляют свое движение внутри проводников в конкретном направлении. Чтобы лучше разбираться в понятии электричества, следует рассмотреть его основные понятия.

Постоянный и переменный ток

Постоянный ток почти никогда не меняет свое направление и величину с течением времени.

А вот переменный ток — тот ток, который с некоторой периодичностью сменяет направление своего движения и величину.

Для примера, можно представить водный поток, который течет по трубе. Спустя определенное время (к примеру, 5 секунд) вода станет стремиться то в одну сторону, то в противоположную. С током это случается гораздо скорее — 50 раз за одну секунду (частота 50 Гц).

На протяжении одного периода колебания сила тока максимально увеличивается, потом проходит через ноль, а после осуществляется обратный процесс, но уже с иным знаком. Все это происходит потому, что получение и передача переменного типа тока куда проще, нежели в случае с постоянным.

Трансформатор

В свою очередь, получение и передача переменного тока сильно взаимосвязаны с таким прибором как трансформатор. Генератор, который производит переменный ток, устроен гораздо проще, нежели генератор для постоянного тока. И в целом, для передачи энергии на большие дистанции переменный ток подходит намного лучше. При его помощи тратится меньше энергии.

Пример домашнего трансформаторв

С помощью генератора переменный ток превращается с низкого напряжения на высокое и напротив. По этой причине огромное количество устройств действует от сети, где ток именно переменный. Но постоянный ток также очень широко используют — во всех типах батарей, в химической отрасли и иных сферах.

Трехфазная сеть

Трехфазная сеть — способ передачи тока, когда переменный ток проходит по трем проводам и только по одному возвращается обратно. Абсолютно любая электрическая цепь имеет два провода. По одному из них ток идет к пользователю (к примеру, ток идет к чайнику), а по иному — возвращается обратно. Если разомкнуть подобную цепь, ток попросту не станет идти.

Тот провод, по которому следует ток, зовется фазовым (часто его называют просто фазой), а тот, по которому он возвращается, — нулевым (называют нулем). Трехфазная цепь состоит из трех фазовых проводов и одного обратного. Подобное становится возможно по той причине, что фаза переменного тока в каждом из этих трех проводов сдвинута относительно соседнего на 120 °С.

Передача переменного тока осуществляется благодаря трехфазным сетям. Это крайне удобно и выгодно экономически — для этого не требуется еще два нулевых провода. Подходя к пользователю, ток разделяется на 3 фазы, и каждой из них предоставляется по нулю. Так он подается в квартиры и дома. Порой трехфазная сеть проходит прямо в дом. Чаще всего это происходит в случае с частными секторами.

Заземление

Заземление — третий провод в однофазной сети. По своей сути он не несет никакой рабочей нагрузки, а по большей части исполняет роль надежного предохранителя.

В ситуации, когда электрическая сеть внезапно выходит из-под контроля человека (к примеру, случай короткого замыкания), образуется существенная угроза возникновения пожара или удара током (а значит, и угроза для жизни). Для того чтобы это предотвратить (это обозначает, что общее значение тока не должно быть выше безопасного для людей и устройств уровня), и вводят заземление. По этому проводу излишки электрического тока в прямом смысле слова уходят в землю.

Монтаж контура заземления

Например, в работе электромотора стиральной машины произошла малая поломка, и некоторая часть электричества попадает на внешнюю металлическую часть этого устройства. Если заземление в том случае отсутствовало бы, данный заряд блуждал бы по этой стиральной машине. И когда человек дотронется до нее, он мгновенно станет удобным выходом для такого рода энергии, а значит, получит удар током.

При существовании провода заземления в данном случае лишний заряд стечет по нему, не причиняя никому вреда. Нулевой проводник также способен исполнять роль заземления и, в принципе, являться им, но лишь на электростанции.

Надо помнить, что любая ситуация, когда в доме отсутствует заземление, небезопасна.

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.

Основные понятия в электрике | Electricdom.ru

Проводники — вещества, в которых при появлении электрического поля возникает электрический ток.  Они обладают небольшим удельным сопротивлением и практически без потерь проводят электрический ток. Проводниками являются – металлы и их сплавы, кислоты и щелочи (электролиты).

Лучше всего проводят ток – серебро, медь, золото и алюминий. В силу высокой стоимости серебро и золото применяется только в высокотехнологичных электронных схемах. Медь и алюминий получили большое распространение в качестве проводников. Медь наиболее часто встречающийся проводник, обладает большой устойчивостью к окислению, труднее ломается и постепенно вытесняет алюминий. Алюминий в основном используется в старой проводке.

Диэлектрики – материалы, которые обладают большим удельным сопротивлением к электрическому току.

Диэлектриками являются — пластмасса, резина, бумага, дерево, камень, стекло, текстолит, керамика, фарфор.

Сопротивление

Резистор — элемент электрической цепи, обладающий сопротивлением на пути прохождения электрического тока.

Ом — единица измерения сопротивления. Резистор реагирует на прикладываемое к нему напряжение. Чем больше внешняя поверхность резистора, тем большую мощность он может поглотить.

Провод или резистор, который не может рассеять нужную мощность, сильно нагревается, его сопротивление резко возрастает и в итоге он перегорает. Поэтому на резисторах указывают и другой параметр – рассеиваемую мощность (0,125, 0,25, 0,5, 1, 2,5 и более ватт).

Сопротивление проводника зависит от материала, длины и сечения проводника. При нагреве проводника сопротивление его увеличивается. Чем длиннее проводник, тем больше его сопротивление, но чем больше сечение проводника, тем меньше его сопротивление.

Электрическое напряжение

Разность потенциалов источника электрического тока называется электрическим напряжением. Электрическое напряжение измеряется в вольтах (В). Измеряется вольтметром, который подключается параллельно нагрузке или полюсам источника питания.

Напряжение между линейным и нулевым проводом называется фазное напряжение и равно 220 Вольт (Uф). Напряжение между двумя линейными проводами называется линейное напряжение и равно 380 Вольт (Uл).

Uл=√3Uф=1,73*220В=380В

В обычной сети линейное напряжение 380В, а фазное 220В. Встречаются еще и старые сети, в которых линейное напряжение 220В, а фазное 127В.

Переменный электрический ток

Электрический ток — направленное движение электронов от одного полюса замкнутой электрической цепи к другому. Они движутся от отрицательного полюса к положительному. Ток идет в направлении, противоположном движению электронов — от «+» к «-«, от источника тока к потребителю.

Электрический ток измеряется в амперах (А). Измеряется амперметром, который включается в разрыв цепи в том месте, где нужно измерить ток. Ток при работе нагревает провода, возникает электрическое поле. Чем больше ток, тем толще провода.

Переменный ток изменяется с частотой 50 периодов, частота 50 Гц.

Переменный ток с частотой 50 Гц 50 раз в секунду меняет свое направление и величину («+» и «-» меняются 50 раз в секунду) и изменяется по синусоидальному закону.

При переменном токе электроны меняют направление движения, полный цикл смены полярности источника питания называют колебанием.

Период — промежуток времени, в течение которого ток совершает одно полное колебание.

Частота — величина, обратная периоду, число периодов в секунду, измеряется в герцах (Гц).

Ток и напряжение в нагрузке увеличиваются и уменьшаются, а разница между минимальным и максимальным их значением называется амплитудой.

Три одинаковых по частоте и амплитуде переменных тока, сдвинутых по фазе друг относительно друга на 120 градусов или на одну треть периода, образуют трехфазную систему.

Каждая отдельная цепь трехфазной системы сокращенно называется фазой.

Для того, чтобы ток протекал в замкнутой электрической цепи, необходим источник электродвижущей силы, который вырабатывает электрическую энергию.

Постоянный электрический ток

В источниках постоянного тока (батарейках, аккумуляторах), сила тока,напряжение, не меняют своего направления. Если замкнутая электрическая цепь состоит из батарейки и резистора, то батарейка – источник электрической энергии, резистор – приемник электрической энергии, для соединения этих элементов имеются соединительные провода.

Закон Ома

Основной закон в электрике — сила тока на участке цепи прямо пропорциональна напряжению и обратно пропорциональна сопротивлению участка цепи.

Формулы закона Ома: I=U/R, R=U/I, U=I*R

При увеличении напряжения увеличивается ток при одном и том же сопротивлении. Чем больше сопротивление, тем меньше ток при одном и том же
напряжении.

Законы Кирхгофа

Первый закон Кирхгофа

Сумма токов входящих в узел, равна сумме токов, выходящих из узла.

Точка, где сходится несколько проводников называется узлом. В любом узле электрической цепи алгебраическая сумма токов равна нулю.

где m – число ветвей подключенных к узлу.

Второй закон Кирхгофа

В любом замкнутом контуре электрической цепи алгебраическая сумма ЭДС равна алгебраической сумме падений напряжений на всех его участках.

где n – число источников ЭДС в контуре;
m – число элементов с сопротивлением R_к в контуре;
U_к = R_кI_к – напряжение или падение напряжения на к-м элементе контура.

Соединения проводников

Последовательное соединение двух проводников

Формулы для последовательного соединения двух проводников:
Iобщ = I1 = I2
Uобщ = U1 + U2
Rобщ = R1 + R2

Пример расчета схемы последовательного соединения проводников

Известно Uобщ=1В, R1=R2=1Ом, необходимо найти U1 и U2.
Сначала надо найти Rобщ, которое вычисляется по формуле: Rобщ=R1+R2=1+1=2Ом
По закону Ома можно найти Iобщ, который равен I1 и I2 и вычисляется по формуле: Iобщ=Uобщ/Rобщ=1/2=0,5А
Теперь по закону Ома можно найти U1, которое вычисляется по формуле: U1=R1*Iобщ=1*0,5=0,5В
Также по закону Ома можно найти U2, которое вычисляется по формуле: U2=R2*Iобщ=1*0,5=0,5В

Параллельное соединение проводников

Формулы для параллельного соединения двух проводников:
Iобщ = I1 + I2
Uобщ = U1 = U2
Rобщ = 1/R1 + 1/R2 = (R1*R2)/(R1+R2)

Пример расчета схемы параллельного соединения проводников

Известно Uобщ=1В, R1=R2=1Ом, необходимо найти Iобщ.
Сначала надо найти Rобщ, которое вычисляется по формуле: Rобщ=1/R1+1/R2=(R1*R2)/(R1+R2)=(1*1)/(1+1)=1/2=0,5Ом
По закону Ома можно найти Iобщ, который вычисляется по формуле Iобщ=Uобщ/Rобщ=1/0,5=2А

Соотношение токов и напряжений в трехфазных цепях

При соединении звездой:
Iл = Iф, Uл = √3*Uф

При соединении треугольником:
Iл =√3* Iф, Uл = Uф

Аварийные и ненормальные режимы работы электрической сети

Короткое замыкание — если замкнуть два провода, подводящие ток к электрическому прибору (фазу и нейтраль), то ток резко возрастет в 10 раз и более, электропроводка может загореться. Для избежания этого автоматический выключатель должен отключить напряжение в сети.

Перегрузка — сила тока превышает норму для электропроводки за продолжительной время. Для избежания этого автоматический выключатель также должен отключить напряжение.

Отклонение напряжения — в паспорте электрического прибора указано номинальное напряжение, которое обеспечивает его нормальную работу. При увеличении и понижении напряжения нарушается нормальная работа электроприбора и уменьшается его срок службы, при значительном отклонении возможен выход прибора из строя. В этом случае может помочь стабилизатор напряжения.

Скачки напряжения — кратковременное значительное увеличение напряжения. Такое напряжение может вывести из строя домашние электроприборы, в которых много электроники: компьютеры, телевизоры и т.д.. Может возникнуть при ударе молнии в электрические провода или в непосредственной близости от них, также при включении и отключении мощных электроприборов, нарушениях при проведении сварочных работ (в городе редко, в сельской местности чаще).

Перекос напряжения — одни электроприборы оказываются под повышенным напряжением, другие под пониженным. Такой режим возникает в результате неисправности в трехфазной сети, когда напряжения на фазах имеют разную величину.

Электрическая мощность

Энергию, потраченную нагрузкой, называют электрической мощностью, измеряется в ваттах. 1000 ватт равно 1 киловатт (кВт).

Потребители могут подключаться последовательно или параллельно, суммарная мощность все равно будет равна сумме потребляемых мощностей каждым потребителем.

Робщ = Р1+Р2+…Рn

S – полная мощность (кажущаяся), содержит активную и реактивную составляющие, потребляется от источника электроэнергии, измеряется в вольт-амперах (ВА), эта величина указывается на табличках приборов переменного тока.

S = IU = U²/R= √(P2+Q2)

P – активная мощность (эффективная), связана с той электрической энергией, которая может быть преобразована в другие виды энергии – тепловую, световую, механическую и др., измеряется в ваттах (Вт), представляет собой полезную мощность, которую можно использовать для выполнения работы.

P = IUcosф – для однофазной цепи, P = √3IUcosф – для трехфазной цепи, P = U*I — в цепи, где есть только активное сопротивление.

Q – реактивная мощность, связана с обменом электрической энергией между источником и потребителем, измеряется в вольт-амперах реактивных (вар), когда среднее значение мощности за период равно нулю, активная мощность равна нулю, энергия накопленная магнитным полем индуктивности, возвращается назад к источнику, ток в цепи не совершает работы, реактивный ток бесполезно загружает источники энергии и провода линии передач. Источниками реактивной энергии могут являться элементы, обладающие индуктивностью — электродвигатели, трансформаторы. Для того, чтобы уменьшить реактивную мощность на зажимах потребителей подключают конденсаторы (последовательно или параллельно).

Q = IUsinф – для однофазной цепи, Q = √3IUsinф – для трехфазной цепи.

Потребление электроэнергии измеряется в киловатт-часах (кВт-ч).

Количество потреблённой электроэнергии равно произведению мощности электроприбора на время его работы.

Сдвиг по фазе между током и напряжением обозначается углом φ. Коэффициент мощности — величина, равная отношению активной мощности к полной, величина cosф равная углу сдвига фаз между напряжением и током, чем он выше, тем лучше. Надо стараться сделать нагрузку такой, чтобы cosф был близок к единице (на практике 0,85 – 0,9, дальнейшее повышение до 1 экономически не оправдывается).

1. Основные понятия и определения электротехники. Топологические параметры.

Электротехника — это область науки и техники, изучающая электрические и магнитные явления и их использование в практических целях получения, преобразования, передачи и потребления электрической энергии.

Электроника — это область науки и техники, изучающая электрические и магнитные явления и их использование в практических целях получения, преобразования, передачи и потребленияинформации.

Электромагнитное поле — это особая форма материи, посредством которой осуществляется взаимодействие между заряженными частицами.

Магнитное поле — это одна из форм электромагнитного поля. Оно создается движущимися электрическими зарядами и спиновыми магнитными моментами (момент количества движения микрочастиц) атомных носителей магнетизма. Взаимосвязь магнитного и электрического полей описывает уравнение Максвелла.

Электрическое поле — это частная форма проявления электромагнитного поля. Оно создаётся электрическими зарядами или переменным магнитным полем.

Магнитная цепь — это совокупность источников магнитного потока (постоянных магнитов, электромагнитов) и ферромагнитных или других тел и сред, через которые магнитный поток замыкается.

Электрический ток — это направленное движение электрических зарядов в веществе или вакууме под воздействием электрического поля. Ток характеризуется силой, измеряемой в амперах (А).  Для установившихся режимов различают два вида токов: постоянный и переменный. Постоянным называют ток, который может изменяться по величине, но не меняется по знаку сколь угодно долгое время. Переменным называют ток, который периодически изменяется как по величине, так и по знаку. Переменные токи подразделяются на синусоидальные и несинусоидальные.

Гармонические колебания характеризуются изменением колеблющейся величины во времени по синусоидальному закону. По синусоидальному закону изменяется напряжение, ЭДС, магнитный поток. Синусоидально изменяющиеся величины изображают синусоидами, показывающими мгновенные их значения в любой момент времени, или вращающимися векторами.

Скорость изменения переменного тока характеризуется его частотой, определяемой как число полных повторяющихся колебаний в единицу времени. Частота обозначается буквой / и измеряется в герцах (Гц). В России (как и во многих странах мира) частота тока в электрической сети 50 Гц соответствует 50 полным колебаниям (периодам) в секунду.

Электродвижущая сила (ЭДС) — это сила, способная совершать работу по перемещению в электрической цепи электрических зарядов. ЭДС измеряется в вольтах (В) и обозначается латинской буквой Е.

Электрическое напряжение (U) — это величина, численно равная работе по перемещению единицы электрического заряда между двумя произвольными точками электрической цепи. Напряжение, как и ЭДС, измеряется в вольтах (В). Если источник ЭДС подключить к замкнутой цепи, то она окажется под воздействием электромагнитного поля, а на её участках установятся разности электрических потенциалов или напряжения.

Электрической цепью называется, в общем виде, совокупность определенным образом соединенных источников, преобразователей и потребителей электрической энергии, через которые может протекать электрический ток.

Электрическое сопротивление — это способность элемента электрической цепи противодействовать в той или иной степени прохождению по нему электрического тока. Сопротивление, в общем случае, зависит от материала элемента, его размеров, температуры, частоты тока и измеряется в омах (Ом). Различают активное (омическое), реактивное и полное сопротивления. Они обозначаются чаще всего соответственно: R, X, Z.

Активное сопротивление элемента — это сопротивление постоянному току.

Индуктивное сопротивление — это сопротивление элемента, связанное с созданием вокруг него переменного или изменяющегося магнитного поля. Оно зависит от конфигурации и размеров элемента, его магнитных свойств и частоты тока. Индуктивность можно определить как меру магнитной инерции элемента в отношении электромагнитного поля. По смыслу индуктивность в электротехнике можно уподобить массе в механике. Например, чем больше индуктивность элемента, тем медленнее и тем большую энергию магнитного поля он запасает. Индуктивностью обладают в разной мере все элементы электрической цепи переменного тока: провода, шины, кабели и т.п., но в большей степени обмотки электрических машин и разного рода многовитковые катушки.

Ёмкостное сопротивление — это сопротивление элемента, связанное с созданием внутри и вокруг него электрического поля. Оно зависит от материала элемента, его размеров, конфигурации и частоты тока.

Фаза (от греч. — появление) — в теории колебаний и волн переменного тока определяет состояние колебательного процесса в каждый момент времени.

Однофазная цепь — это электрическая цепь переменного тока, в которой действует одно синусоидальное напряжение.

Трёхфазная цепь — это электрическая цепь переменного тока, в которой действуют три синусоидальных напряжения сдвинутых по фазе обычно на 120°. Трёхфазные цепи экономичнее однофазных, дают существенно меньшие пульсации тока после выпрямления в постоянный ток, позволяют простыми средствами получать вращающееся магнитное поле в электродвигателях.

Фазное напряжение источника (приёмника, сети) электрического тока — это разность потенциалов между выводом фазы и нейтральной точкой (проводом).

Линейное напряжение источника (приёмника, сети) электрического тока — это разность потенциалов между выводами смежных фаз.

Электромагнитная индукция есть возникновение ЭДС в проводнике, движущемся в магнитном поле или в замкнутом проводящем контуре вследствие движения контура в магнитном поле или в результате изменения самого поля.

Взаимная индукция — это явление возбуждения ЭДС в одной электрической цепи при изменении электрического тока в другой цепи или при изменении взаиморасположения этих двух цепей. Самоиндукция — наведение ЭДС в электрической цепи при изменении протекающего в ней электрического тока.

Магнитодвижущая сила (МДС) — ранее часто называлась намагничивающей силой — это величина, характеризующая магнитное действие электрического тока. МДС вводится при расчётах магнитных цепей по аналогии с ЭДС в электрических цепях.

Электрическая энергия — это способность электромагнитного поля производить работу, преобразовываясь в другие виды энергии (механическую, тепловую, световую, химическую и др.).

Электрическая мощность — это работа по перемещению электрических зарядов в единицу времени. Единица измерения мощности -ватт (Вт), киловатт (кВт), мегаватт (МВт). Различают активную и реактивную мощности.

Активная мощность (Р) — это мощность, связанная с преобразованием электроэнергии в тепловую или механическую энергию.

Диэлектрики — это вещества практически не проводящие электрический ток. Диэлектрики бывают твёрдые, жидкие и газообразные. Важнейшими характеристиками диэлектриков являются: диэлектрическая восприимчивость, диэлектрическая проницаемость и электрическая прочность.

Диэлектрические потери есть мощность, выделяющаяся в диэлектрике при воздействии на него переменного электрического поля. Потери мощности в диэлектриках, работающих в переменном поле, оцениваются тангенсом угла диэлектрических потерь.

Конденсатор электрический — это электрическая ёмкость, представляющая собой устройство из двух или более электродов (обкладок), разделённых диэлектриком, толщина которого мала по сравнению с размерами обкладок.

Электрическая изоляция — это устройство, выполненное из диэлектрических материалов и предназначенное для изоляции частей электрооборудования, находящихся под разными электрическими потенциалами с целью предотвращения коротких замыканий на землю, на корпус машин, на сооружения и конструкции. Наиболее распространенные материалы: фарфор, слюда, бумага, минеральное масло, эпоксидные смолы, стекло и другие.

Изоляторы — из фарфора и стекла — одни из основных элементов для изоляции электроустановок и наиболее широко распространены. По своему назначению изоляторы подразделяются на опорные, проходные и линейные с нормированными соответствующими стандартами электрическими и механическими нагрузками. Опорные изоляторы предназначены для крепления и изоляции токоведущих частей. Проходные изоляторы служат для изоляции и соединения токоведущих частей, находящихся в закрытых помещениях, баках трансформаторов с открытыми токоведущими частями электроустановок и ЛЭП. Линейные изоляторы служат для изоляции и крепления проводов и грозозащитных тросов воздушных ЛЭП и подстанций.

Изоляционное масло — это минеральное масло повышенной степени очистки, обладающее диэлектрическими свойствами.

Пробивное напряжение — это напряжение, при котором происходит пробой (разрушение), т.е. наступает предел электрической прочности диэлектрика, а соответствующее значение напряженности электрического поля называется электрической прочностью диэлектрика.

Электролиты — это растворимые химические вещества, в которых прохождение постоянного электрического тока осуществляется в результате движения ионов и сопровождается электролизом — распадом. Положительно заряженные ионы (катионы) движутся к катоду, отрицательно заряженные ионы (анионы) движутся к аноду.

Короткое замыкание (КЗ) — это образование электрического контакта вследствие соединения проводников электрической цепи, не предусмотренного нормальными условиями работы. Это явление в электрической части ГЭС относится к числу самых опасных случаев.

В сети переменного тока КЗ может быть между фазами (2-х и 3-х -фазное) или вследствие замыкания фазы на землю (однофазное). В сети постоянного тока КЗ бывает между полюсами или полюсом и землёй. КЗ возникает из-за нарушения изоляции частей электрической установки и обычно сопровождается значительным увеличением силы тока в цепи, что создаёт опасность повреждения оборудования. У потребителей электроэнергии в момент КЗ резко снижается электрическое напряжение. Для предотвращения опасных последствий КЗ применяют релейную защиту или устанавливают плавкие предохранители, которые обеспечивают быстрое отключение участка с КЗ.

Релейная зашита — это комплекс электрических устройств, содержащих релейные элементы (реле), способные выявлять скачкообразное изменение контролируемых параметров (тока, напряжения, частоты тока, мощности и др.), и при достижении их недопустимых значений выдавать командные импульсы на отключение поврежденных участков электроустановки или на остановку агрегатов, машин, механизмов.

Переходный процесс в электрических установках представляет собой переход от одного устачовившегося состояния к другому установившемуся состоянию в результате планового включения или отключения генераторов, а также при возникновении КЗ либо при внезапных изменениях нагрузки (мощности).

Электрическая машина — это электромеханическое устройство, осуществляющее взаимное преобразование механической и электрической энергии (электрогенератор и электродвигатель).

Электрической цепью называют совокупность тел и сред, образующих замкнутые пути для протекания электрического тока.

Обычно физические объекты и среду, в которой протекает электрический ток, упрощают до условных элементов и связей между ними. Тогда определение цепи можно сформулировать как совокупность различных элементов, объединенных друг с другом соединениями или связями, по которым может протекать электрический ток.

Элементами электрической цепи являются источники электрической энергии, активные и реактивные сопротивления.

Связи в электрической цепи изображаются линиями и по смыслу соответствуют идеальным проводникам с нулевым сопротивлением.

Связи цепи, наряду с элементами, определяют ее свойства и для одних и тех же элементов можно создать множество различных электрических цепей различающихся только связями.

Связи элементов электрической цепи обладают топологическими свойствами, т.е. они не изменяются при любых преобразованиях, производимых без разрыва связей. Пример такого преобразования показан на рис. 1.

 

Возможность взаимно однозначного преобразования электрической цепи позволяет использовать его до начала анализа для приведения схемы к наиболее простому и легко воспринимаемому виду. Так схема на рис. 1 б) выглядит значительно проще, чем схема а).

 

Для описания топологических свойств электрической цепи используются топологические понятия, основными из которых являются узел, ветвь и контур.

Узлом электрической цепи называют место (точку) соединения трех и более элементов.

Графически такое соединение может изображаться различными способами.

Обратите внимание на точку в месте пересечения линий схемы. Если она отсутствует, то это означает отсутствие соединения. Точка может не ставиться там, где при пересечении линия заканчивается (рисунок а)).

Узел не обязательно имеет вид точки. На рис. 1 б) вся нижняя линия связи, соединяющая R₂, E, R₅ и R₃ , является узлом, а на рис. 1 а) этот же узел представлен диагональной связью.

Ветвью называют совокупность связанных элементов электрической цепи между двумя узлами.

Ветвь по определению содержит элементы, поэтому вертикальные связи рис. 2 а) и б) ветвями не являются. Не является ветвью и диагональная связь рис. 1 а).

Контуром (замкнутым контуром) называют совокупность ветвей, образующих путь, при перемещении вдоль которого мы можем вернуться в исходную точку, не проходя более одного раза по каждой ветви и по каждому узлу.

По определению различные контуры электрической цепи должны отличаться друг от друга по крайней мере одной ветвью.

Количество контуров, которые могут быть образованы для данной электрической цепи ограничено и определено.

Словарь электрика. Электротехнические термины, слова, сокращения и их значения

Время поговорить и об электрической терминологии. Знание ее пригодится вам, когда вы будете читать дальнейшие публикации и другую литературу по электрике.

Схема устройства автоматического выключателя.

Автоматический выключатель (АВ) – вид предохранителя, который срабатывает, если сила тока в цепи превышает установленную величину.

АД – автомат дифференциальный. Гибридное устройство, совмещающее в себе УЗО и механизм защиты от перегрузки тока.

Ампер – единица силы тока.

Анод– положительный вывод батареи.

Батарея – два или более элементов, соединенных последовательно или параллельно для обеспечения нужного напряжения и тока.

Ватт – единица электрической мощности.

Схема соединения проводов колпачком.

Внешний проводник – провод, который связывает источник тока с потребителем.

Вольт – единица электрического напряжения.

Выравнивание потенциалов – устранение разницы потенциалов между проводящими предметами.

ВРУ (вводно-распределительное устройство) – устройство, через которое электроэнергия вводится в дом по воздушным и кабельным линиям.

Видимое излучение – электромагнитное излучение с длиной волны от 380 до 780 нм.

Внутреннее сопротивление – сопротивление току через элемент, измеряемое в Омах.

Выход энергии – расход емкости, умноженный на среднее напряжение в течение времени разряда батарей, выраженный в Ватт-часах.

Вмазка – размещение и крепление механизма или устройства.

Влажное помещение – сухие неотапливаемые помещения, в которых пары выделяются лишь временно в небольших количествах, а относительная влажность – в пределах 60-75% .

Герц – единица частоты переменного тока.

Гофра – гибкая труба ПВХ. Гофрированная пластиковая труба, применяется как дополнительный изолятор для электропроводки.

Глухо заземленная нейтраль – нейтраль трансформатора или генератора, присоединенная к заземляющему устройству непосредственно или через малое сопротивление.

Гильзы – алюминиевые или медные трубки, внутренняя поверхность которых может быть смазана кварцевазилиновой пастой.

Виды подрозетников.

Групповая сеть – сеть, питающая светильники и розетки.

Газоразрядная лампа – лампа, в которой свечение создается непосредственно или опосредованно от электрического разряда в газе, парах металла или в смеси газа и пара.

Голый провод – провод, у которого поверх токопроводящих жил отсутствуют защитные или изолирующие покрытия.

Демонтаж электропроводки – удаление старых проводов, которые соединяли щиток, светильники, розетки.

Демонтаж розеток и выключателей – удаление старых розеток и выключателей.

Демонтаж силового кабеля – удаление старой подводки.

Демонтаж телефонного/телевизионного кабеля – удаление старого кабеля.

Демонтаж светильников – удаление старых светильников.

Допускается – данное решение применяется в виде исключения, как вынужденное.

Емкость – количество электрической энергии, которое батарея выделяет при определенных условиях разряда, выраженное в ампер-часах или кулонах.

Жила – медная или алюминиевая нить в проводе или кабеле, по которой проходит ток.

Жгут – пучок проводов, уложенных и связанных между собой, с наконечниками для подсоединения к элементам схемы или изделия.

Схема розетки с заземлением.

Заземлитель – провод, отводящий электрический ток.

Защитный провод (РЕ) – провод, соединяющий открытые проводящие части электроприборов с другими проводящими частями и/или с заземлителем.

Звонок – сигнальное устройство, срабатывающее при нажатии кнопки.

Заряд – электрическая энергия, передаваемая элементу, с целью преобразования в запасаемую химическую энергию.

Замена автоматов защиты – замена устройства, предназначенного для защиты от перегрузки и короткого замыкания.

Замыкание на корпус – случайное соединение находящихся под напряжением частей электроустановки с их конструктивными частями, нормально не находящимися под напряжением.

Замыкание на землю – случайное соединение находящихся под напряжением частей электроустановки с конструктивными частями, не изолированными от земли или непосредственно с землей.

Заземляющее устройство – совокупность заземлителя и заземляющих проводников.

Заземление – преднамеренное электрическое соединение части электроустановки с заземляющим устройством.

Зануление – преднамеренное соединение частей электроустановки, нормально не находящихся под напряжением, с глухозаземленной нейтралью генератора или трансформатора в сетях трехфазного тока.

Изолятор – электрическое устройство для изоляции частей электрооборудования, находящихся под разными электрическими потенциалами, и предупреждения открытого замыкания на землю, корпус.

Изолированная нейтраль – нейтраль, не присоединенная к заземляющему устройству или присоединенная через аппараты, компенсирующие емкостный ток в сети.

Схема индукционной лампы.

Индукционная лампа – лампа, функционирующая по принципу ртутной лампы высокого давления, но не имеющая электрода.

Инфракрасное излучение – оптическое излучение с длиной волны большей, чем у видимого излучения.

Изоляция – материал, препятствующий распространению электрического тока.

Катод – отрицательный вывод батареи.

Керамическая горелка – металлогалогенные лампы, оснащенные керамической горелкой.

КПД – коэффициент полезного действия.

Компенсационный подзаряд – метод, при котором для приведения батареи в полностью заряженное состояние и поддержания ее в этом состоянии используется постоянный ток.

Киловатт-час – единица потребления электрического тока. Измеряют электросчетчики.

Схема устройства контактного зажима: 1– винт; 2 – пружинная шайба; 3 – шайба или основание контактного зажима; 4 – токоведущая жила; 5 – упор, ограничивающий растекание алюминиевого проводника.

Контактный зажим – зажим с двумя винтами для соединения проводов.

Кнопка звонка – контактный механизм.

Клеммная группа – клемма для соединения проводов.

Контакт – основной рабочий элемент устройства.

Кабель – несколько изолированных проводов в защитной герметичной оболочке.

Коэффициент цветопередачи – отношение цветов предметов при освещении их данным источником света к цветам этих же предметов, освещаемых источником света, принятым за эталон, в строго определенных условиях.

КЗ – короткое замыкание.

КУП – клемма уравнивания потенциалов.

Контактор – устройство, предназначенное для частых дистанционных коммутаций электрической цепи при нормальном режиме работы.

Как правило – данное требование является преобладающим, а отступление от него должно быть обосновано.

КЛЛ – компактно-люминесцентная лампа.

Люминесценция – излучение, которое не требует нагрева тел и может возникать в газообразных, жидких и твердых телах под действием ударов электронов.

Люминофоры – твердые или жидкие вещества, способные излучать свет под действием различного рода возбудителей.

Схема устройства люминесцентной лампы.

Люминесцентные лампы – газоразрядные лампы низкого давления.

Лампа – электрическое устройство, предназначенное для излучения света.

Металлогалогенные лампы – ртутные лампы высокого давления, в которых используются добавки из йодидов металлов, в том числе редкоземельных, а также сложные соединения цезия и галогенида олова.

Монохроматический свет – одноцветный свет, свет одной определенной длины волны. На практике содержит узкий участок спектра.

Монтаж электрокороба – крепление электрокороба к стене.

Напряжение – разность потенциалов между двумя точками, например, между фазным и нулевым проводом.

Номинальное напряжение – 220-240 В для сети переменного тока.

Нулевой провод  (N) – провод, служащий для возврата тока.

Навеска люстр, бра, светильников – подвешивание и подключение люстр, бра, светильников.

Накладная электроточка – розетка/выключатель, установленные на поверхности стены.

Напряжение отсечки – минимальное напряжение, при котором батарея способна отдавать полезную энергию при определенных условиях разряда.

Напряжение холостого хода – напряжение на внешних зажимах батареи при отсутствии отбора тока.

Не более – значения величин являются наибольшими.

Не менее – значения величин являются наименьшими.

Схема освещения ванной комнаты.

Нормальные помещения – сухие помещения, если отсутствуют условия (особо сырые, жаркие, пыльные).

Ом – единица электрического сопротивления.

Освещение – применение света в конкретной обстановке, рядом с объектами или в их окружении, с целью сделать их видимыми.

Освещенность – величина, которая отражает соотношение падающего светового потока к освещаемой площади. Единица измерения –люкс.

Отражение – свойство материалов возвращать падающий на них свет.

Особо сырое помещение – это помещение, где относительная влажность воздуха близка к 100%.

Проводник – составная часть электропроводки, служащая для передачи тока.

Переменный ток – электрический ток, который периодически изменяет свою величину и направление.

Постоянный ток – электрический ток, который течет неизменно в одном направлении.

Потребители электроэнергии – все электрические электроприборы, работающие за счет потребления электроэнергии.

Переборка щита – замена автоматов защиты с переподключением проводов.

Патрон – приспособление для установки и закрепления электрической лампы в светильнике.

Плавкий предохранитель – коммутационный электрический элемент, предназначенный для отключения защищаемой цепи путем расплавления защитного элемента.

Схема соединения проводов в распредкоробке.

Пряжки – приспособления для крепления кабелей и проводов к основаниям при открытой прокладке.

Провод – проводник электрического тока, состоящий из одной или нескольких токопроводящих жил.

Переноска – освещение, осуществляемое переносными лампами, присоединенными к сети напряжением 220-240 В в обычных помещениях и 12 В в помещениях повышенной опасности.

Провод (PEN) – провод с защитной функцией.

Плотность энергии – отношение энергии элемента к его массе или объему, выраженное в Ватт-часах на единицу массы или объема.

Пускорегулирующие аппараты (ПРА) – устройство, работающее в электрической цепи с газоразрядными лампами и служащее главным образом для стабилизации тока при разряде.

Пайка – соединение проводов при помощи паяльника и специальных припоев.

Распределительный щит – место установки предохранителей, дистанционных выключателей и т. д.

Разряд – потребление электрической энергии от элемента во внешнюю цепь.

Разъемные контактные соединения – устройства, состоящие из вилки и розетки.

Разборные контактные соединения – устройства, которые могут быть разобраны без разрушения соединяемых деталей.

Распаячная коробка – коробка, в которой производится соединение проводов.

Сила тока – количество электричества, протекающего по проводу за определенный период времени.

Сильный ток – ток напряжением до 1000 В.

Схема устройства линии выключателя.

Слаботочный предохранитель – небольшой плавкий предохранитель, используемый в электрических приборах.

Слабый ток – ток напряжением до 50 В.

Схема электропроводки – схема, которая отображает положение всех электрических устройств и проводов.

Силовая линия – линия проводов для подключения силовых розеток (электроплита, водонагреватель и т. д.).

Светильник – плафон с патроном и лампочкой.

Сверление сквозных отверстий в стенах – бурение проходных отверстий в стенах.

Силовой провод – провод, по которому происходит подача электроэнергии.

Сетевой кабель для компьютера – линия компьютерной сети.

Световая отдача – световая отдача показывает, с каким КПД полученная электрическая мощность преобразуется в свет. Измеряется в люменах/Вт и является главным показателем экономичности лампы.

Световой поток – вся мощность излучения источника света, оцениваемая по световому ощущению глаза человека. Измеряется в люменах.

Сила света – интенсивность излучаемого в определенном направлении света. Измеряется в канделах.

Стартер – устройство, служащее для зажигания газоразрядных ламп путем подогрева электрода.

Сухое помещение – помещение, в котором относительная влажность воздуха не превышает 60%.

Сырое помещение – помещение, в котором влажность воздуха длительное время превышает 75%.

Сопротивление заземляющего устройства – сумма сопротивлений заземлителя (относительно земли) и заземляющих проводников.

Сопротивление растеканию – сопротивление, которое оказывает заземлитель на участке растекания тока.

Варианты скрутки проводов.

Светодиод – полупроводниковый прибор с электронно-дырочным р-n переходом или контактом металл-полупроводник, который генерирует при прохождении через него электрического тока оптическое (видимое) излучение.

Счетчик – прибор учета электроэнергии.

Скрутка – приспособление для соединений отдельно взятых монолитных жил небольшого сечения.

Ток утечки – ток, возникающий при повреждении проводки.

Труба ПВХ – жесткая пластиковая труба. Применяется как дополнительный изолятор для электропроводки.

Телефонная линия – кабель для телефонной связи.

Телевизионный краб – устройство для разветвления телевизионного кабеля на несколько отдельных линий.

Ток замыкания на землю – ток, проходящий через землю в месте замыкания.

Трансформатор – устройство, преобразующее переменное напряжение одного уровня в напряжение другого уровня.

Устройство защитного отключения (УЗО) – устройство для защиты от поражения электрическим током.

Устройство максимальной токовой защиты – плавкий предохранитель или линейный защитный автомат.

Ультрафиолетовое излучение – оптическое излучение с длиной волн меньшей, чем у видимого излучения.

Устройство зажигания – электрическое устройство, которое обеспечивает условия, необходимые для инициирования разряда.

Установка электроточки – установка розетки/выключателя.

Установка внутренней электроточки – вмазка подрозетника.

Схема расположения розеток.

Установка розетки – установка механизма розетки.

Установка клеммной группы – соединение проводов при помощи клеммы.

Фазный провод – основной токопроводящий провод.

Цикл – одна последовательность заряда и разряда элемента.

Цветовая температура – мера объективного впечатления от цвета данного источника света.

Цветовое ощущение – общее субъективное ощущение, которое человек испытывает, когда смотрит на источник света.

Частота– количество колебаний в секунду. Частота переменного тока в обычной электросети составляет 50 Гц.

Штробление – прорезание борозд в стенах и потолках для укладки проводов.

Шинопровод – комплектное устройство для прокладки электрической сети. Состоит из отдельных секций, соединяемых сваркой и болтовыми соединениями.

Электрическая цепь – замкнутый участок электропроводки.

Экранирующая решетка – часть светильника, изготовленная из прозрачных или непрозрачных элементов таким образом, чтобы прикрыть лампу от непосредственного наблюдения под определенным углом.

Электролит – материал, проводящий носителей заряда в элементе.

Электрод – проводящий материал, способный при реакции с электролитом производить носителей тока.

Электрощит – комплекс электроаппаратов, установленных в одном боксе и предназначенных для распределения электроэнергии по линиям и их защиты от перегрузок, КЗ и токов утечки на землю.

Электропроводка – провода, соединяющие групповой щиток, светильники, розетки, стационарные электроприборы.

Электрокороб – пластиковый кабель-канал для укладки в него проводов. Применяется при монтаже наружной электропроводки.

Электроточка – розетка/выключатель.

Электрический контакт – соприкосновение элементов, обеспечивающее непрерывность электрической цепи.

Электроустановочная скоба – пластиковая изогнутая в виде дуги или буквы П круглая или плоская полоска (в зависимости от сечения кабеля).

Конечно, это не все термины, которые есть в электрике. Здесь представлены лишь наиболее часто встречающиеся.

Основные термины и определения электротехники

Вы здесь:

Учебные материалы > Основы электротехники > Основные термины и определения электротехники

Электрический ток

Электрический ток (I) это направленное движение свободных носителей электрического заряда. В металлах свободными носителями заряда являются электроны, в плазме, электролите — ионы. Единица измерения силы тока – ампер (А). Условно за положительное направление тока во внешней цепи принимают направление от положительно заряженного электрода (+) к отрицательно заряженному (-). Если направление тока в ветви неизвестно, то его выбирают произвольно. Если в результате расчета режима цепи, ток будет иметь отрицательное значение, то действительное направление тока противоположно произвольно выбранному.

Электрическое напряжение

Электрическое напряжение (U) это характеристика работы сил поля по переносу электрических зарядов через внешние элементы цепи. При этом электрическая энергия преобразуется в другие виды. Единица измерения – вольт (В). За положительное направление напряжения приемника принимают направление, совпадающее с выбранным положительным направлением тока. В электрических цепях и энергетических системах напряжение может иметь значения в пределах от нескольких вольт до сотен тысяч вольт.

Электродвижущая сила

Электродвижущая сила Е (ЭДС) характеризует способность индуцированного поля вызывать электрический ток. Единица измерения – вольт (В). Источники энергии могут быть источниками ЭДС и тока. В данном пособии рассматриваются только источники ЭДС. Источник ЭДС характеризуется двумя параметрами: значениями ЭДС (Е) и внутреннего сопротивления (r₀). Источник ЭДС, внутренним сопротивлением которого можно пренебречь, называют идеальным источником. Реальный источник ЭДС имеет определенное значение внутреннего сопротивления. У источника ЭДС внутренне сопротивление значительно меньше сопротивления нагрузки (R_Н) и электрический ток в цепи зависит главным образом от величины ЭДС и сопротивления нагрузки. Источник ЭДС имеет следующие графические обозначения.

Вольтамперная характеристика источника ЭДС имеет вид:

Рис. 1

Зависимость между напряжением на зажимах источника и его ЭДС имеет вид:

U = E — r₀× I (для реального источника ЭДС)

U = E (для идеального источника).

Электрическое сопротивление R это величина, характеризующая противодействие проводящей среды движению свободных электрических зарядов (току). Единица измерения – Ом. Величина, обратная сопротивлению, называется электрической проводимостью G. Единица измерения – сименс (См).

Электрическое сопротивление

Электрическое сопротивление проводника определяется по формуле

R=ρl/S

где l – длина;
S – поперечное сечение;
ρ — удельное сопротивление.

По способности проводить электрический ток электротехнические материалы можно разделить на группы: проводники, диэлектрики и полупроводники.

Проводниковые материалы

Проводниковые материалы (алюминий, медь, золото, серебро и др.) обладают высокой электропроводностью. Наиболее часто в проводах и кабелях используется алюминий, как наиболее дешевый. Медь имеет большую электропроводимость, но она дороже.

Из проводников следует выделить группу материалов с большим удельным сопротивлением. К ним относятся сплавы ( нихром, фехраль и др.) они используются для изготовления обмоток нагревательных приборов и реостатов. Вольфрам используется в лампах накаливания. Константан и манганин используются в качестве сопротивлений в образцовых приборах.

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.

Полупроводники

Полупроводники по электропроводимости занимают промежуточное положение между проводниками и диэлектриками. Простые полупроводниковые вещества – германий, кремний, селен, сложные полупроводниковые материалы — арсенид галлия, фосфид галлия и др. В чистых полупроводниках концентрация носителей заряда – свободных электронов и дырок мала и эти материалы не проводят электрический ток.

Если в полупроводниковый материал ввести примесь (донорную или акцепторную), то есть произвести легирование, то полупроводник становится обладателем или электронной (n) проводимости (избыток электронов), или дырочной (р) проводимости (избыток положительных зарядов – дырок). Если соединить два полупроводника с различными видами проводимости, получим полупроводниковый прибор (диод), который используется для выпрямления переменного тока.

Мощность в электрической цепи характеризует интенсивность преобразования энергии из одного вида в другой в единицу времени. Единица измерения мощности – Ватт (Вт).

Для цепи постоянного тока мощность источника

Pист = E I.

Мощность приемника

Р_пр = U × I = R × I² = U²/R

Закон электромагнитной индукции

Закон электромагнитной индукции — устанавливает связь между электрическими и магнитными явлениями, был открыт в 1831 году М. Фарадеем, в 1873 году закон был обобщен и развит Д.Максвеллом:

Если магнитный поток Ф, проходящий сквозь поверхность, ограниченную некоторым контуром, изменяется во времени t, в контуре индуцируется ЭДС e, равная скорости изменения потока

Рис. 2

Вы здесь:

Учебные материалы > Основы электротехники > Основные термины и определения электротехники

основы, понятия, положения и определения

Теоретические основы электротехники (ТОЭ) являются дисциплиной, обязательной к изучению электриками. Прежде всего, на занятиях по ней изучаются общие представления об электрическом токе, его свойствах, параметрах и основных направлениях использования. Другим предметом изучения являются феномен электромагнетизма и способы его применения на практике. Ученики узнают, как построить электрическую цепь, как выполнять простые электромонтажные работы в квартире или частном доме, как устроены механизмы, использующие электроэнергию.

Синусоида переменного тока

Основные понятия

Основные положения электротехники и базовые используемые термины – первое, с чем происходит краткое знакомство при изучении ТОЭ.

Постоянный ток

Так называется ток, не меняющий вектора движения на каком-либо временном отрезке и направленный строго от положительного полюса к отрицательному. Постоянный электроток отличается способностью к аккумуляции – на ней базируется принцип действия аккумуляторных источников питания. Кроме того, такой ток может получаться в батарейках посредством химической реакции. Аккумуляторы и гальванические батарейки обеспечивают работу большого числа портативных приборов. На схемах данный вид тока показывают, обозначая плюсовой и минусовой полюса. Если какой-то электроприбор рассчитан на эксплуатацию только при постоянном токе, на корпус ставят соответствующую маркировку в виде одиночной черты или пары параллельных горизонтальных линий.

Электромагнетизм

Это явление входит в число основных понятий электротехники. Оно является продуктом взаимодействия магнитного эффекта и электротока. Первым его зафиксировал Х. Эрстед при приближении компаса к кабелю, по которому проходил ток: стрелка устройства в это время сместилась, что иллюстрировало присутствие магнитного поля поблизости от кабеля.

Электромагнитами называются материалы, в которых магнитные свойства обнаруживаются только при пропускании тока по намотке. Чтобы сила магнитного поля возросла, намотку делают состоящей из большого числа витков. Металлическая основа с магнитными свойствами, которую обматывают, называется сердечником. Вектор линий поля определяется направлением течения электротока в проводе обмотки. Если у магнита присущие ему свойства обнаруживаются константно, а не только при наличии тока и обмотки, его называют постоянным. Часто он имеет кольцевую или подковообразную форму.

Переменный ток

Это один из первых терминов, с которым знакомятся изучающие теорию электричества. Одновременно с этим узнают о его отличиях от постоянного тока.

Этот вид тока характеризуется тем, что циклически меняет свои величину и направление (в отличие от постоянного, у которого эти параметры неизменны на любом временном отрезке). При этом характер изменений можно отразить на графике в виде синусоиды. Когда лампа подключается в электросеть с таким током, минус и плюс на ее контактах будут периодически меняться места.

Применение такого тока дает возможность передачи электрической энергии на очень большие расстояния. Поскольку генераторы создают огромное напряжение, которое опасно подавать в жилые помещения, ток от них направляется в подстанции, где трансформируется.

К сведению. Из этого тока можно получать постоянный с помощью выпрямляющего устройства – диодного моста. Он распрямляет синусоидальную кривую, что заставляет электроны двигаться в одном векторе, не меняя его с течением времени.

Единицы измерения

Одной из основных характеристик такого тока является частота – величина, показывающая число инцидентов изменения параметров за единицу времени. Ее обозначают как f и измеряют в герцах (Гц). Чаще всего для бытовых и промышленных нужд используют частоту 50 Гц. Это означает, что на двух зажимах розетки полюса меняются позициями 50 раз в секунду.

Период – это время, за которое происходит одиночный инцидент изменения. Если в секунду их 50, то период будет равен 0,02 с.

Эффективное значение тока – создающее для некоторого сопротивления выделение тепла, равное определенному переменному току за заданное время.

Трансформаторы

Это приборы, преобразующие переменный электроток с заданными параметрами в ток с иным показателем напряжения, но идентичной исходному частотой. Их действие основано на принципе взаимоиндукции. Устройство является статичным, не снабжено подвижными элементами, потому не является машиной, но учащиеся знакомятся с его действием одновременно с принципами работы электрических машин. В прибор вмонтированы две катушки с неодинаковым количеством витков (это сделано для обеспечения разницы напряжений). По магнитному полю электроэнергия передается между катушками.

Трансформатор тока

Электрические машины (электродвигатели и генераторы)

Данные механизмы широко используются в автоматике, промышленности, являются главными элементами электроустановок. Два основных типа, различающиеся по назначению и способу действия, – генераторы и двигатели. Любая машина включает в себя устойчивую часть (статор) и подвижную (ротор).

Электродвигатели

Эти машины преобразуют электрическую энергию в механическую. Используются они для приведения в движение разнообразных механизмов в сельском хозяйстве, различных отраслях промышленности. Ось двигателя вращается, благодаря взаимодействию магнитных полей ротора и статора. Первое возникает при протекании тока по обмоткам, второе существует, благодаря использованию постоянных магнитов в статорной конструкции.

Электрогенераторы

Они функционируют по другому принципу, основанному на действии электродвижущей силы. Она наводится в обмотке при постоянном движении магнитного поля через нее. Когда ось машины вращается, магнитный поток воздействует на катушки.

Электрогенератор

Машины постоянного тока

Такие механизмы можно классифицировать на:

• однофазные, двухфазные и трехфазные – в зависимости от того, какой ток они создают или потребляют;
• синхронные и асинхронные (у первых скорости движения ротора и магнитного поля идентичны, у вторых – различаются между собой).

Типы проводников

При изучении теоретических основ электротехники нельзя обойти вниманием влияние проводимости используемых в различных устройствах веществ на электроток. По этому параметру материалы можно разделить на следующие группы:

1. Проводники – субстанции, беспрепятственно пропускающие ток (металлы, электролиты, жидкая ртуть, графитные стержни). Проводимость может относиться не только к собственно электронам, но и к ионам, как положительно, так и отрицательно заряженным. Пример второго типа – раствор хлорида натрия в воде, обладающий электролитными свойствами (чистая вода является диэлектриком).
2. Полупроводники – вещества, приобретающие способность проводить ток только при определенных внешних условиях (температура, освещение и иные факторы).
3. Диэлектрики – материалы, не обладающие способностью пропускать ток. Благодаря этому, они обладают изоляционными свойствами.

Диэлектрик во внешнем электрическом поле

Применяемые радиодетали

При изучении основ электромонтажа всегда происходит знакомство с основными деталями, использующимися в электронике. При их изготовлении применяются все перечисленные типы веществ. Из проводниковых материалов делают кабели, соединяющие устройства, входящие в схему. Также они подсоединяют источник питания к нагрузочному напряжению. Проводники наматывают на катушки, которые как эксплуатируются в самостоятельном виде, так и применяются в трансформаторах, электрических машинах, на печатных платах (последние сами делаются из диэлектрика). Транзисторные и диодные элементы включают в себя проводниковые и полупроводниковые детали из нескольких типов материалов с разным уровнем проводимости. Основные функции диэлектриков – защитная и изоляционная.

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.

Видео

Основные понятия электрики

Ни одна сфера деятельности не обходится без специальной терминологии. Область электрики, практически вся состоит из специальных понятий и терминов. Существуют основные понятия электрики, являющиеся фундаментом всей электротехники. Для того, чтобы все выражения были технически грамотными, используются следующие основные термины:

Терминология в электрике

Проводники представляют собой такие вещества, где электрический ток возникает в связи с появлением электрического поля. В качестве проводников выступают металлы, металлические сплавы, щелочи, называемые электролитами, а также различные кислоты.

Диэлектрики являются такими материалами, которые имеют очень большое сопротивление к электротоку и, практически, не проводят его. В качестве примера можно привести резину, различные виды пластмасс, керамика, бумага, стекло и другие материалы, используемые для изоляции проводников.

Сопротивление или резистор представляет собой элемент, входящий в электрическую цепь, имеющий сопротивление при прохождении через него электрического тока.

Ом является единицей, с помощью которой измеряется значение сопротивления. Резистор, фактически, поглощает напряжение, приложенное к нему. Одновременно учитывается и сопротивление проводов. То есть, когда резистор или провод не способен рассеять и поглотить необходимую мощность, он просто перегорает из-за сильного нагрева и резкого возрастания сопротивления. Поэтому, в маркировке резисторов содержится значение рассеиваемой мощности.

Напряжение и ток – основные понятия

Электрическое напряжение это способность перемещать определенный заряд за определенную единицу времени. Единицей напряжения является вольт, измерение производится с помощью вольтметра. Напряжение может быть фазным (220 В) и линейным (380 В). В старых электрических сетях встречается фазное напряжение, номиналом 127 вольт.

Электрический ток является направленным движением заряженных частиц – электронов. Измерение силы тока производится амперметром, единица измерения – ампер. Может быть постоянным и переменным. Переменный ток постоянно изменяет свою величину и направление. Если в течение одной секунды такие изменения происходят 50 раз, то считается, что переменный ток имеет частоту в 50 герц. Колебанием называется полный цикл изменения полярности. Временной промежуток, в течение которого происходит одно колебание, называют периодом. При постоянном токе напряжение не меняет своего направления, а течет от положительного полюса к отрицательному.

Трехфазная система представляет собой три переменных тока с одинаковой амплитудой и частотой, сдвинутые между собой на 120 градусов.

Электрическая мощность также входит в основные понятия электрики. Она показывает работу электрического тока, совершенную за определенную единицу времени. Измерение производится в ваттах.