Карабчевский Г.А. Начальный курс электрика. Учебное пособие
Подождите немного. Документ загружается.
Стр. 11Начальный курс электрика
03.01.2010 22:07:27http://www.rtsh.ru/manual.electrician.htm
Вэтомслучаеповсемвключеннымвцепьнагрузкамбудетпроходитьсуммарныйтокивслучаевыхода
изстрояодногоизпотребителейвсясхемаперестанетработать. Такиесхемыиспользуютсявновогодних
гирляндах. Крометого, прииспользованииэлементовразноймощностивпоследовательнойцепи,
слабыеприемникипростоперегорают.
Uобщ =U1+U2+U3+…+Un
Мощность, прилюбомспособеподключения, суммируется:
Робщ = Р1+Р2+Р3+…+Рn.
Расчетсеченияпроводов.
Ток, проходяпопроводам, нагреваетих. Чемтоньшепроводник, ичембольшепроходящийчерезнего
ток, темсильнеенагрев. Принагревеплавитсяизоляцияпровода, чтоможетпривестиккороткому
замыканиюипожару. Расчеттокавсетинесложен. Дляэтогонадомощностьприборавваттахразделить
нанапряжение:
I=P/U.
Всематериалыимеютдопустимуюпроводимость. Этозначит, чтотакойтоконимогутпропуститьчерез
каждыйквадратныймиллиметр (т.е. сечение) безособыхпотерьинагрева (см. таблицу№7).
ТАБЛИЦА№7
Сечение
S
(кв.мм.)
Допустимыйток
I
медь алюминий
0,5 5 3
0,75 7 4,5
1 10 6
1,2 12 8
1,5 15 10
Стр. 12Начальный курс электрика
03.01.2010 22:07:27http://www.rtsh.ru/manual.electrician.htm
2,0 19 13
2,5 21 16
3,0 25 18
4,0 27 21
5,0 30 24
6,0 34 26
10 50 38
16 70 55
25 85 65
35 100 75
Теперь, знаяток, мыбезтрудавыбираемизтаблицынужноесечениепроводаи,еслинадо, рассчитываем
диаметрпровода, пользуясьпростойформулой:D=
V
S/пх2
Можноидти вмагазинзапроводом.
Вкачествепримерарассчитаемтолщинупроводовдляподключения бытовойкухоннойплиты: Из
паспортаилипотабличкенаоборотнойсторонеагрегатаузнаеммощностьплиты. Допустим,
мощность (P) равна 11 кВт (11000 Ватт). Разделивмощностьнанапряжениесети (вбольшинстве
регионовРоссииэто 220 Вольт) получимток, которыйбудетпотреблятьплита: I=P/
U=11000/220=50А. Еслииспользоватьмедныепровода, тосечениепровода S должнобытьнеменее 10
кв. мм. (см. таблицу).
Надеюсь, читательнеобидитсянаменязато, чтоянапомнюемуотом, чтосечениепроводникаи
егодиаметр, этонеодноитоже. Сечениепроводаравно п (Пи) умноженноена r вквадрате (п XrX
r). Диаметрпроводаможнорассчитать, вычисливквадратныйкореньизсеченияпровода, деленного
на п иумноживполученноезначениенадва. Понимая, чтомногиеизнасужеподзабылишкольные
постоянные, напомню, чтоПиравно 3,14, адиаметр - этодварадиуса. Т.е. толщинанужногонам
проводабудет D=2X
V
10/3,14=3,56 мм.
Магнитныесвойстваэлектрическоготока.
Стр. 13Начальный курс электрика
03.01.2010 22:07:27http://www.rtsh.ru/manual.electrician.htm
Давнозамечено, чтоприпрохождениитокапопроводникамвозникаетмагнитноеполеспособное
воздействоватьнамагнитныематериалы. Изшкольногокурсафизикимы, возможно, помним, что
разноимённыеполюсамагнитовпритягиваются, аодноименныеотталкиваются. Этообстоятельство
следуетучитыватьприпрокладкепроводок. Двапровода, покоторымтоктечетводнусторону, будут
притягиватьсядругкдругу, инаоборот.
Еслипроводскрутитьвкатушку, то, припропусканиичерезнегоэлектрическоготока, магнитные
свойствапроводникапроявятсяещесильнее. Аесливкатушкувставитьещеисердечник, тогдаполучим
мощныймагнит.
ВконцепозапрошлоговекаамериканецМорзеизобрелустройство, котороепозволялопередавать
информациюнабольшиерасстояниябезпомощигонцов. Аппаратэтотоснован, наспособноститока
возбуждатьмагнитноеполевокругкатушки. Подаваянакатушкупитаниеотисточникатока, вней
возникаетмагнитноеполе, притягивающееподвижныйконтакт, которыйзамыкаетцепьдругойтакойже
катушки, ит.д.Такимобразом, находясьназначительномрасстоянииотабонентаможнобезособых
проблемпередаватьзакодированныесигналы. Этоизобретениеполучилоширокоеприменение, какв
связи, таквбытуипромышленности.
Описанноеустройствоужедавноустарелоипочтинеиспользуетсянапрактике. Насменуемупришли
мощныеинформационныесистемы, новосновесвоейвсеонипродолжаютработатьпотомуже
принципу.
Силовыецепи. Цепиуправления.
Мощностьлюбогодвигателянесоизмеримовышемощностикатушкиреле. Поэтомупроводакосновной
нагрузкетолще, чемкуправляющимаппаратам.
Введёмпонятиесиловыхцепейицепейуправления. Ксиловымцепямотносятсявсеведущиекнагрузке
токчастицепи (провода, контакты, измерительныеиконтролирующиеприборы). Насхемеони
выделеныцветом.
Всепроводаиаппаратурауправления, контроляисигнализацииотносятсякцепямуправления. Насхеме
онивыделеныотдельно. Бываетчтонагрузканеоченьвеликаилиособоневыражена. Втакихслучаях
цепиусловноделятпосилетокавних. Еслитокпревышает 5 Ампер – цепьсиловая.
Реле. Контакторы.
Важнейшимэлементом, упоминавшегосяуже аппаратаМорзеявляется
РЕЛЕ
.
Этоустройствоинтереснотем, чтонакатушкуможноподатьотносительнослабыйсигнал, который
преобразуетсявмагнитноеполеизамыкаетдругой, болеемощный, контакт, илигруппуконтактов.
Стр. 14Начальный курс электрика
03.01.2010 22:07:27http://www.rtsh.ru/manual.electrician.htm
Некоторыеизнихмогутнезамыкаться, а, наоборот, размыкаться. Этотоженужнодляразныхцелей. На
чертежахисхемахэтоизображаетсятак:
Ачитаетсяследующимобразом: приподачепитаниянакатушкуреле - Кконтакты: К1, К2, К3, иК4
замыкаются, аконтакты: К5,К6,К7 иК8–размыкаются. Важнопомнить, чтонасхемахпоказываются
толькотеконтакты, которыебудутзадействованы, несмотрянато, чторелеможетиметьбольшее
количествоконтактов.
Напринципиальныхсхемахпоказываетсяименнопринциппостроениясетииеёработы, поэтому
контактыикатушкареленерисуютсявместе. Всистемах, гдемногофункциональныхустройств,
основнуютрудностьпредставляетто, какправильнонайтисоответствующиекатушкамконтакты. Нос
приобретениемопытаэтапроблемарешаетсяпроще.
Какмыужеговорилитокинапряжение, разныематерии. Ток, сампосебе, оченьсилени,надо
приложитьнемалыеусилия, чтобыегоотключить. Приотключениицепи (электрикиговорят –
коммутации
) возникаетбольшаядуга, котораяможетзажечьматериал.
Присилетока I=5А, возникаетдугадлинной 2 см. Прибольшихтокахразмерыдугидостигают
чудовищныхразмеров. Приходитсяприменятьспециальныемеры, чтобынерасплавитьматериал
контактов. Однаизтакихмер -
''дугогасительныекамеры'
'.
Этиустройстваставятуконтактовнасиловыхреле. Крометого, контактыимеютдругую, отличнуюот
релеформу, этопозволяетещедовозникновениядугиразделитьеепополам. Такоереленазывается
контактором
. Некоторыеэлектрикиокрестилиихпускателями. Этонеправильно, новточности
передаетсутьработыконтакторов.
Всеэлектроприборыпроизводятсяразличныхтипоразмеров. Каждыйразмерговоритоспособности
выдержатьтокиопределеннойсилы, поэтому, устанавливаяаппаратурунеобходимоследитьзатем,
чтобытипоразмеркоммутирующегоприборасоответствовалтокунагрузки (таблица№8).
ТАБЛИЦА№8
Величина,
(условныйномер
типоразмера)
Номинальный
ток
Номинальная
мощность
1 10 4
2 23 10
3 40 17
Стр. 15Начальный курс электрика
03.01.2010 22:07:27http://www.rtsh.ru/manual.electrician.htm
4 56 28
5 115 55
6 140 75
Генератор. Двигатель.
Магнитныесвойстватокаинтересныещеитем, чтоониобратимы. Еслиспомощьюэлектричества
можнополучитьмагнитноеполе, томожноинаоборот. Посленеоченьпродолжительныхисследований
(всеготооколо 50 лет) быловыяснено, что еслипроводникперемещатьвмагнитномполе, топо
проводникуначинаеттечьэлектрическийток. Этооткрытиепомоглочеловечествупреодолеть
проблемузапасанияихраненияэнергии. Теперьунаснавооруженииестьэлектрическийгенератор.
Простейшийгенераторустроеннесложно. Витокпроводавращаетсявполемагнита (илинаоборот) ипо
немутечетток. Остаётсятолькозамкнутьцепьнанагрузку.
Конечноже, предложеннаямодельсильно упрощенна, новпринципегенераторотличаетсяотэтой
моделинетакужисильно. Вместоодноговиткаберутсякилометрыпроволоки,(этоназывается
обмоткой
). Вместопостоянныхмагнитовиспользуютсяэлектромагниты,(этоназывается
возбуждением
)
. Наибольшуюпроблемувгенераторахпредставляютспособыотборатока. Устройствомдляотбора
вырабатываемойэнергииявляется
коллектор
.
Примонтажеэлектрическихмашиннеобходимоследитьзацелостностьющеточныхконтактови
плотностьюприлеганияихкколлекторнымпластинам. Призаменещеток, ихпридетсяпритирать.
Имеетсяещеоднаинтереснаяособенность. Еслиугенераторанезабиратьток, а, наоборот, подаватьна
егообмотки, тогенераторпревратитсявдвигатель. Этоозначает, чтоэлектрическиемашиныполностью
обратимы. Тоесть, неизменяяконструкциюисхему, мыможемиспользоватьэлектрическиемашины,
каквкачествегенератора, такивкачествеисточникамеханическойэнергии. Например, электропоезд
придвижениивгоркупотребляетэлектроэнергию, аподгорку – выдаетеёвсеть. Такихпримеров
можнопривестимного.
Измерительныеприборы.
Однимизсамыхопасныхфакторов, связанныхсэксплуатациейэлектричестваявляетсято, чтоналичие
токавцепиможноопределить, толькоочутившисьподеговоздействием, т.е. соприкоснувшисьсним. До
этогомоментаэлектрическийтокничемневыдаетсвоегоприсутствия. Всвязистакимповедением
возникаетостраянеобходимостьегообнаруженияиизмерения. Знаямагнитнуюприродуэлектричества,
мыможемнетолькоопределитьналичие/отсутствиетока, ноиизмеритьего.
Существуетмногоприборовдляизмеренияэлектрическихвеличин. Многиеизнихимеютобмотку
магнита. Ток, протекаяпообмотке, возбуждаетмагнитноеполеиотклоняетстрелкуприбора. Чем
сильнееток, тембольшеотклоняетсястрелка. Длябольшейточностиизмеренийприменяетсязеркальная
шкала, чтобывзгляднастрелкубылперпендикуляренизмерительнойпанели.
Дляизмерениятокаиспользуется
амперметр
. Онвключаетсявцепьпоследовательно. Чтобыизмерить
ток, величинакоторогобольшеноминального, чувствительностьприборауменьшают
шунтом
(мощным
сопротивлением).
Стр. 16Начальный курс электрика
03.01.2010 22:07:27http://www.rtsh.ru/manual.electrician.htm
Напряжениеизмеряют
вольтметром
, кцепионподключаетсяпараллельно.
Комбинированныйприбор дляизмеренияитокаинапряженияназывают
авометром
.
Длязамеровсопротивленияиспользуют
омметр
или
мегомметр
. Этимиприборамичастопрозванивают
цепь, чтобынайтиобрывилиудостоверитьсявеецелостности.
Измерительныеприборыдолжныпроходитьпериодическоетестирование. Накрупныхпредприятиях
специальнодляэтихцелейсоздаютсяизмерительныелаборатории. Послетестированияприбора
лабораторияставитнаеголицевуюсторонусвоеклеймо. Наличиеклеймаговоритотом, чтоприбор
работоспособен, имеетдопустимуюточность (погрешность) измеренияи,приусловииправильной
эксплуатации, доследующейповеркиегопоказаниямможноверить.
Счетчикэлектроэнергиитожеявляетсяизмерительнымприбором, вкоторыйдобавленаещеифункция
учетаиспользуемойэлектроэнергии. Принципдействиясчётчикапредельнопрост, какиегоустройство.
Онимеетобычныйэлектродвигательсредуктором, подключеннымкколесикамсциферками. При
увеличениисилытокавцепидвигателькрутитсябыстрей, быстрееперемещаютсяисамицифры.
Вбытумыпользуемсянепрофессиональнойизмерительнойтехникой, новсилуотсутствия
необходимостиоченьточногоизмеренияэтонестольсущественно.
Способыполученияконтактныхсоединений.
Казалосьбы, чтонетничегопроще, чемсоединитьдвапроводамеждусобой – скрутиливсе. Но, как
подтверждаетопыт, львинаядоляпотерьвцепиприходитсяименнонаместасоединений (контакты).
Деловтом, чтоатмосферныйвоздух, содержитКИСЛОРОД, которыйявляетсясамыммощным
окислителем, имеющимсявприроде. Любоевещество, вступаяснимвконтакт, подвергаетсяокислению,
покрываясьсначалатончайшей, асовременемвсёболеетолстойпленкойокисла, имеющейочень
высокоеудельноесопротивление. Крометого, возникаютпроблемыприсоединениипроводников,
состоящихизразныхматериалов. Такиесоединение, какизвестно, представляетсобойлибо
гальваническуюпару (котораяокисляетсяещебыстрей) либобиметаллическуюпару (котораяпри
перепадетемпературыизменяетсвоюконфигурацию). Разработанонесколькоспособовнадёжных
соединений.
Сваркой
соединяютжелезныепроводапримонтажезаземленияисредствмолнезащиты. Сварочные
работывыполняютсяквалифицированнымсварщиком, аэлектрикиподготавливаютпровода.
Медныеиалюминиевыепроводникисоединяютпайкой.
Передпайкойсжилснимаютизоляциюнадлинудо 35мм, зачищаютдометаллическогоблескаи
обрабатываютфлюсомвцеляхобезжириванияидлялучшегосцепленияприпоя. Составныечасти
флюсоввсегдаможнонайтивторговыхточкахиаптекахвнужныхколичествах. Наиболее
распространённыефлюсыприведенывтаблице№9.
ТАБЛИЦА№9Составыфлюсов.
Стр. 17Начальный курс электрика
03.01.2010 22:07:27http://www.rtsh.ru/manual.electrician.htm
Маркафлюса Областьприменения Химическийсостав %
КЭ Пайкатокопроводящихчастей
измеди, латуниибронзы.
Канифоль-30,
Спиртэтиловый-70.
ВТС Пайкапроводниковыхизделий
измедииеесплавов,
алюминия, константана,
манганина, серебра.
Вазелин-63,
Триэтаноломин-6,5,
Кислота
салициловая-6,3,
Спиртэтиловый-24,2.
ФВ-3 Пайкаизделийизалюминияи
егосплавовцинковымии
алюминиевымиприпоями.
Фтористыйнатрий-8,
Хлористыйлитий-36,
Хлористыйцинк-16,
Хлористыйкалий-40.
Водный
раствор
хлористого
цинка
Пайкаизделийизстали, меди
иеесплавов.
Хлористыйцинк-40,
Вода—60.
ФТКА Спаиваниеалюминиевых
проводовсмедными.
Фтороборат
кадмия-10,
Фтороборат
аммония-8,
Триэтаноломин-82.
Дляпайкиалюминиевыходнопроволочныхжил 2,5-10кв.мм. используютпаяльник. Скручиваниежил
выполняютдвойнойскруткойсжелобком.
Припайкежилынагреваютдоначалаплавленияприпоя. Потираяжелобокпалочкойприпоя, лудятжилы
изаполняютжелобокприпоем, сначаласодной, азатемсдругойстороны. Дляпайкиалюминиевыхжил
большихсеченийиспользуютгазовуюгорелку.
Одно- имногопроволочныемедныежилыспаиваютлуженойскруткойбезжелобкавванночкес
расплавленнымприпоем.
Втаблице№10 приведенытемпературыплавленияипайкинекоторыхтиповприпоевиобластьих
применения.
Стр. 18Начальный курс электрика
03.01.2010 22:07:27http://www.rtsh.ru/manual.electrician.htm
ТАБЛИЦА№10
Марка Температура
плавления
Температура
пайки
Областьприменения
П250А 250 300 Лужениеипайкаконцов
алюминиевыхпроводов.
П300А 310 360 Пайкасоединений,
сращиваниеалюминиевых
проводовкруглогои
прямоугольногосечения
принамотке
трансформаторов.
П300Б 410 750 Пайказаливкой
алюминиевыхпроводов
большогосечения.
31А 525 650 Пайкаизделийиз
алюминияиегосплавов.
ПОС-40 238 290 Пайкаилужение
токопроводящихчастейиз
медииеесплавов.
ПОС-61 190 240 Лужение, пайкамедииее
сплавов.
ПОСК-5018 145 185 Пайкадеталейизмедииее
сплавов.
ПОСК-50 145 185 Пайкаполупроводниковых
приборов.
ПОСВ-33 130 160 Пайкаплавких
предохранителей.
Стр. 19Начальный курс электрика
03.01.2010 22:07:27http://www.rtsh.ru/manual.electrician.htm
ПОССу
40-05
235 285 Пайкаколлекторови
секцийэлектрических
машин, приборов.
Соединениеалюминиевыхжилсмеднымивыполняюттакже, каксоединениедвухалюминиевыхжил,
приэтомалюминиевуюжилусначалалудятприпоем «А», азатемприпоемПОССу. Послеостывания
местопайкиизолируют.
Последнеевремявсечащеприменяютсоединительнуюарматуру, гдепроводасоединяютсяболтамив
специальныхсоединительныхсекциях.
Заземление.
Отдолгойработыматериалы «устают» иизнашиваются. Принедосмотреможетслучитьсятак, чтокакая-
нибудьтокопроводящаядетальотваливаетсяипадаетнакорпусагрегата. Мыужезнаем, чтонапряжение
всетиобусловленоразностьюпотенциалов. Наземле, обычно, потенциалравеннулю, иеслинакорпус
упалодинизпроводов, тонапряжениемеждуземлейикорпусомбудетравнонапряжениюсети. Касание
корпусаагрегата, вэтомслучае, смертельноопасно.
Человектакжеявляетсяпроводникомиможетчерезсебяпропуститьтокоткорпусаназемлюиливпол.
Вэтомслучаечеловекподключаетсяксетипоследовательнои,соответственно, весьтокнагрузкиизсети
пойдетпочеловеку. Дажееслинагрузкавсетинебольшаявсеравноэтогрозитсущественными
неприятностями. Сопротивлениесреднестатистическогочеловекапримерноравно 3000 Ом.
ПроизведенныйпозаконуОмарасчеттокапокажет, чтопочеловекупотечетток I=U/R=220/3000=0,07
Ом. Казалосьбы, немного, номожетиубить.
Воизбежаниеэтого, делают
заземление
. Т.е. намеренносоединяюткорпусаэлектрическихустройствс
землей, чтобывызватькороткоезамыкание, вслучаепробоянакорпус. Приэтомсрабатываетзащитаи
отключаетнеисправныйагрегат.
Заземлители
заглубляютвгрунт, сваркойприсоединяюткнимзаземляющиепроводники, которые
болтамиприкручиваютковсемагрегатам, чьикорпусамогутоказатьсяподтоком.
Крометого, вкачествемерызащиты, применяют
зануление
. Т.е. скорпусомсоединяютноль. Принцип
срабатываниязащитыаналогичензаземлению. Разницалишьвтом, чтозаземлениезависитотхарактера
почвы, еевлажности, глубинызалеганиязаземлителей, состояниямножествасоединенийит.д.ит.п.А
занулениенапрямуюсоединяеткорпусагрегатасисточникомтока.
Правилаустройстваэлектроустановокговорят, чтоприустройствезануления, заземлять
электроустановкунеобязательно.
Заземлитель
представляетсобойметаллическийпроводникилигруппупроводников, находящихсяв
непосредственномсоприкосновениисземлей. Различаютследующиевидызаземлителей:
1.
Углубленные
, выполненныеизполосовойиликруглойсталии,укладываемыегоризонтальнона
днокотловановзданийпопериметруихфундаментов;
2.
Горизонтальные
, выполненныеизкруглойилиполосовойсталииуложенныевтраншею;
3.
Вертикальные
– изстальных, вертикальновдавленныхвгрунтстальныхстержней.
Длязаземлителейприменяюткруглуюстальдиаметром 10–16 мм, полосовуюстальсечением 40х4 мм,
отрезкиугловойстали 50х50х5 мм.
Стр. 20Начальный курс электрика
03.01.2010 22:07:27http://www.rtsh.ru/manual.electrician.htm
Длинавертикальныхввинчиваемыхивдавливаемыхзаземлителей –4,5–5м;забиваемых –2,5–3м.
Впроизводственныхпомещенияхсэлектроустановкаминапряжениемдо 1 кВприменяютмагистрали
заземлениясечениемнеменее 100 кв. мм, анапряжениемвыше 1 кВ – неменее 120 кв. мм
Наименьшиедопустимыеразмерыстальныхзаземляющихпроводников (вмм) показанывтаблице№11
ТАБЛИЦА№11
Сечениезаземлителя В
зданиях
снаружиВземле
Круглые 5 6 10
Прямоугольные 3 4 4
Угловые 2 2,5 4
Наименьшиедопустимыеразмерымедныхиалюминиевыхзаземляющихинулевыхпроводников (вмм),
приведенывтаблице№12
ТАБЛИЦА№12
Типпроводника алюминий Медь
Кабелиилимногожильные
проводавобщей
защитнойоболочкес
фазнымижилами
2,5 1
Изолированныепровода 2,5 1,5
Неизолированные
проводникиприоткрытой
проводке
6 4
Наддномтраншеивертикальныезаземлителидолжнывыступатьна 0,1-0,2 мдляудобстваприваркик
нимсоединительныхгоризонтальныхстержней (сталь круглогосеченияболееустойчивапротив
коррозии, чемполосовая). Горизонтальныезаземлителиукладываютвтраншеиглубиной 0,6–0,7 мот
уровняпланировочнойотметкиземли.
Умествводапроводниковвзданиеустанавливаютопознавательныезнакизаземлителя. Расположенные
вземлезаземлителиизаземляющиепроводникинеокрашивают. Есливгрунтесодержатсяпримеси,