ЛикБез по электрике: "Что такое электричество"

Перед тобой дорогой МозгоЧин первая статья из цикла «ЛикБез по электрике». На сегодняшний день в интернете можно найти гигантский объем информации от сухой теории до разнообразной практики. Бытует мнение, что необязательно получать знания по электрике, чтобы вкрутить «пробки», смонтировать светильник, заменить выключатель или розетку, соединить и заизолировать провод. Отчасти это правда. Но для того, чтобы в дальнейшем упростить решение и уменьшить количество подобного рода неисправностей, необходимо выучить достаточно простые правила, которые помогут не только самостоятельно устранять проблемы, что связана с электричеством, но и понимать суть электромонтажных работ, функционирования и устройства электроприборов.

В статьях этого цикла вы найдете информацию об инструментах, описание электрической арматуры и устройств, области их применения и условий монтажа.

Данная серия предназначена для тех, кто привык все делать своими руками. Ведь лучше уметь и не нуждаться, чем нуждаться и не уметь.

Что такое электричество

Для начала разберемся, как электричество попадает в наши дома и квартиры. Энергосистема страны состоит из электростанций, находящихся на ее территории. Благодаря линиям электропередач осуществляется передача/распределение электроэнергии. Передача происходит при высоком напряжении (в киловольтах — сотнях тысяч вольт). Это нужно для того, чтобы снизить потери в линиях электропередачи. Что же касается простых бытовых потребителей, то к ним поступает низкое напряжение. Процедура следующая: напряжение с 35 кВ или выше, снижается до 6-10 кВ на понижающей подстанции, потом на трансформаторных подстанциях (трансформаторных будках) — до 220–380 В. Далее через распределительные щитки напряжение поступает на домашние электроприборы.

Потребителю важно знать, что зона потребления им электроэнергии начинается на верхних контактах вводного коммутационного аппарата (автомата, пакетного выключателя, выключатель нагрузки т. п.; в частных домах — в распределительной коробке на столбе; в квартирах — в щитке на площадке), там, где заканчивается сфера ответственности энергоснабжающей организации.

Рассмотрим более подробно маршрут следования электрического тока до конечного потребителя.

1. Трехфазный переменный электрический ток вырабатывается на электростанциях и по линиям электропередачи (ЛЭП) высокого напряжения (свыше миллиона вольт) передается на понижающие трансформаторы, которые обычно располагаются на трансформаторных подстанциях (ТП).

2. На трансформаторных подстанциях осуществляется понижение рабочего напряжения, и в «быт» подается напряжение не больше 380 В.

3. На входе в щиток потребителя устанавливается вводной коммутационный аппарат (автоматический выключатель, пакетный выключатель, выключатель нагрузки, рубильник и т. п.): если сеть трехфазная — трехполюсный или четырехполюсный «автомат», если однофазная — одно- или двухполюсный в зависимости от конкретных условий.

4. Для учета потребленной электрической энергии устанавливают электрические счетчики, непосредственно после вводного коммутационного аппарата.

5. За счетчиком находятся группы коммутационных аппаратов, которые позволяют распределить линии потребителей по дому или квартире.

6. В щитке обязательно должно быть заземление. Корпус щитка соединяется проводом с длинным металлическим стержнем, который глубоко забивается в землю в удобном месте, но недалеко от стены дома (в идеале — до первого водоносного слоя, обычно — 2–3 м).

7. Из распределительного щита провода уходят на распределительные коробки: отдельно — силовая линия, от которой будут запитыватся розетки, и отдельно — осветительная сеть. Такое разделение необходимо для удобства обслуживания розеточных и осветительных групп.

8. Розетка с заземлением (с заземляющим контактом) — место подключения электроприборов.

9. От распределительной коробки фаза (подчеркиваю именно фаза) проходит через выключатель на осветительный прибор. Выключатель должен разрывать «фазный» провод.

10. Осветительные приборы — источники света в темное время суток.

Для небольшого пояснения изложенной выше информации ознакомимся с базовыми понятиями.

Постоянный ток не меняет направления и величины во времени. Если соединить контакты батарейки, то заряд будет перетекать от минуса к плюсу, не меняясь, пока не иссякнет.

Переменный ток — ток, который с определенной периодичностью меняет направление движения и величину. Смена направления происходит 50 раз в секунду (частота 50 Гц). В течение одного периода колебания величина тока возрастает до максимума, затем проходит через нуль, а потом начинается обратный процесс, но уже с другим знаком.

Переменный ток нужен для передачи энергии на дальнее расстояние, поскольку так теряется меньше энергии. С помощью трансформатора (специального устройства в виде катушек) переменный ток преобразуется с низкого напряжения на высокое и наоборот. Большинство электроприборов работает от сети переменного тока.

Частота тока

Когда мы подключаем к сети или отключаем электроприборы, соответственно увеличивается или уменьшается нагрузка в ней. Пропорционально увеличению либо уменьшению нагрузки будет падать либо возрастать напряжение в сети (стандарты напряжения — табл. 1.1). Это не ведет к обесточиванию наших квартир, так как задача понижающих подстанций, оснащенных автоматической системой регулирования напряжения, — выравнивать постоянное напряжение в сети, несмотря на то что мы изменяем нагрузку на нее.

Однако перебои с напряжением в квартирной сети всё-таки периодически случаются. Это происходит по многим причинам: аварии, качения в системе электроснабжения, коммутационные и грозовые перенапряжения и т. п.

Таблица 1.1. Распространенные стандарты напряжений

Фаза, нуль, «земля»

Любая электрическая цепь состоит из двух проводов. По одному ток идет к потребителю, а по другому возвращается обратно. Если разомкнуть такую цепь выключателем (называется однофазной), то ток идти не будет.

Тот провод, по которому ток идет, называется фазным, или просто фазой, а по которому возвращается — нулевым, или нулем.

Трехфазная цепь состоит из трех фазных проводов и одного обратного. Такое возможно потому, что векторы трехфазной сети сдвинуты относительно друг друга на 120 электрических градусов. Для более подробного изучения данного вопроса ознакомитесь с учебником по электротехнике.

Схемы соединения трехфазной цепи

Звезда — это соединение, когда концы фаз обмоток генератора (G) соединяют в одну общую точку, называемую нейтральной точкой, или нейтралью. Концы фаз обмоток потребителя (M) также соединяют в общую точку. Провода, соединяющие начала фаз генератора и потребителя, называются линейными. Провод, соединяющий две нейтрали, называется нейтральным.

Таблица 1.2 Распространенные обозначения фазных проводов

Трехфазная цепь, имеющая нейтральный провод, называется четырехпроводной. Если нейтрального провода нет — трехпроводной.

«Треугольник» — такое соединение, когда конец первой фазы соединяется с началом второй, конец второй фазы — с началом третьей, а конец третьей фазы — с началом первой.

Трехфазная цепь

Номинальное линейное напряжение (между линейными проводами) трехфазной системы переменного тока составляет 380 В. Фазное напряжение возникает между нулевым проводом и одним из фазных, оно составляет 220 В.

Фазные проводники обозначаются в латинскими буквами L с цифровым индексом 1, 2, 3 либо A, B и C.

Заземление — это третий провод в однофазной сети. Его предназначение обеспечения электробезопасности.

Рассмотрим типичный случай. В электродвигателе стиральной машины возникла поломка (случился пробой изоляции от частых вибраций) и фазный потенциал попал на корпус. Если заземления нет, этот заряд будет сохраняться на корпусе. Когда человек прикоснется к нему, то получит удар током (электротравму). При заземленном корпусе в щитке сработает аппарат защиты (автомат, дифавтомат или даже УЗО) и отключит поврежденный участок, то есть стиральную машину, от сети.

Разделение фазных проводов по цвету

Чтобы избежать путаницы, изоляция на проводах различается по цвету: «земля» — желто-зеленый, нуль — голубой или синий, фаза — любой другой цвет (последнее объясняется тем, что существуют также четырех и пятипроводные системы, по которым, соответственно, проходят две или три фазы). Обычно фазный провод окрашен в белый, черный, красный, зеленый или коричневый цвет. Изоляция может быть и белой, но с продольной полоской соответствующего цвета: желто-зеленого, синего, красного и т. п.

Таблица 1.3 Окраска проводников в разных странах

Совет. Вне зависимости от цвета провода, прежде чем прикоснуться к незнакомой проводке, обязательно проверьте наличие напряжения индикаторной отверткой. Неизвестно, кто монтировал эту проводку до вас — знающий мастер или дилетант.

ВАЖНО! Некоторые горемастера устанавливают нулевой провод как заземляющий. Ни в коем случае этого делать нельзя! При обрыве нулевого провода корпус заземленного электроприбора окажется под напряжением 220 В.

Примечание: Арматура электротехническая - это вспомогательные, стандартные устройства (щитки, патроны, выключатели, некоторые детали машин и др.), применяемые для крепления элементов электрооборудования или регулирования  режима их работы

Продолжение следует...