Н. Сергеев - Электричество: просто и безопасно [в вопросах и ответах]
Перед проведением электромонтажных или электротехнических работ нужно запомнить, что означают следующие понятия:
— напряжение;
— отклонение напряжения;
— мощность;
— сила электрического тока;
— электрическая нагрузка;
— электрическое сопротивление;
— электрическая энергия.
Что такое напряжение и как его использовать без вреда для здоровья?
Для того чтобы передать электроэнергию на достаточно большое расстояние, обычно используют напряжение в несколько десятков или даже сотен тысяч вольт. При этом в бытовых условиях напряжение не должно превышать 220 В.
Если сравнивать такое напряжение с сетями электропередач, то оно будет достаточно небольшим. По этой причине 220 В зачастую называют «низким» напряжением, однако это не означает, что оно будет полностью безопасным, так как при неправильной установке или эксплуатации энергосистем могут быть получены опасные для человеческой жизни травмы.
Если дотронуться до оголенных проводов, находящихся под напряжением 220 В, то через тело пройдет электрический ток, который в итоге может привести даже к летальному исходу.
В случае если электричество используется в достаточно стесненных условиях, допустим, в подвалах, или же если существует достаточно высокая вероятность поражения электрическим током, то здесь нужно использовать совсем малое напряжение — от 12 до 42 В.
Какое напряжение принято считать безопасным?
Потенциально опасным считается любое напряжение, однако 12 В вряд ли причинят какой-либо серьезный ущерб человеческому здоровью. При этом напряжение 36–42 В допустимо использовать лишь в том случае, если нужно подключить стационарные светильники, но их все равно придется дополнительно защищать.
Если в каком-либо хозяйственном помещении полы сделаны из любого диэлектрика или же отделаны материалами, не проводящими электричество, то в этом случае напряжение до 42 В можно применять спокойно, не опасаясь за свое здоровье, а также за здоровье других людей.
Как получить напряжение 12 или 42 В?
Для получения такого напряжения вам нужно использовать специальные трансформаторы, которые на выходе будут давать 12 или 42 В, причем их подключают в общую электрическую сеть.
Что такое отклонение напряжения?
Прохождение электрического тока по проводам линии электропередач в любом случае сопровождается определенными потерями. Это приводит к тому, что в конце линии напряжение будет меньшим по сравнению с тем, которое было в начале. Для того чтобы до всех потребителей электроэнергия подходила с необходимым напряжением, на трансформаторной подстанции его приходится немного повышать (приблизительно на 5–8 %). Такой шаг не может не сказаться на электроприборах.
Например, электродвигатели и светильники, снабженные люминисцентными лампами, практически не чувствуют подобных отклонений из-за не слишком высокой чувствительности. Однако с нагревательными приборами дело обстоит значительно сложнее. Например, если напряжение будет ниже необходимого, то в этом случае производительность значительно упадет. Если же оно будет чересчур высоким, то у аппаратуры снизится срок службы.
Различные полупроводниковые приборы, например телевизоры, музыкальные центры, компьютеры и т. д., в случае возникновения различных отклонений напряжения могут вообще выйти из строя.
В последнее время в подобные устройства стали монтировать системы, позволяющие стабилизировать напряжение, тем самым в значительной степени увеличить срок их службы. За счет подобных стабилизаторов создается нечувствительность к отклонениям в напряжении в относительно большом диапазоне. Если же в инструкции к подобному прибору не приведены аналогичные данные, то допустимое отклонение должно составлять 5 %, то есть прибор будет работать при напряжении от 210 до 230 В.
Зачастую в частном секторе или же в сельской местности напряжение может «скакать», из-за этого нужно использовать специальные трансформаторы или стабилизаторы напряжения. Однако сильнее всего заметно слабое напряжение в обыкновенных лампочках накаливания, так как они попросту светят тусклее.
Какая мощность тока должна использоваться в повседневной жизни?
В бытовом электроснабжении используют электрические приемники, мощность которых может колебаться от десятых или даже сотых долей ватта до нескольких тысяч ватт (это относится, например, к электрическим плитам). Между прочим, следует отметить, что та мощность, которая указана на приборе, далеко не всегда соответствует номинальной мощности, которую этот прибор будет потреблять. Допустим, мощность тока, которую потребляют лампочки накаливания, в значительной мере зависит от напряжения. В случае если значение этого напряжения будет на 5–7 % выше по сравнению с номинальным, то мощность увеличится приблизительно на 10–15 %. Для электроинструментов мощность напрямую зависит от того, какое сопротивление они будут преодолевать в процессе эксплуатации, однако в любом случае этот показатель не должен быть выше по сравнению с номинальной мощностью.
Что такое сила электрического тока?
Значение силы тока в электрических проводах можно определить за счет мощности электроприборов, которые присоединены к данной сети. Для вычисления силы тока однофазного приемника вам нужно разделить мощность на напряжение, а также на коэффициент мощности — это безразмерная величина, значение которой не больше единицы. Для ламп накаливания и для обогревателей такой коэффициент всегда будет равен 1, если же нужно вычислить силу тока применительно к электродвигателю или трансформатору, то это значение будет меньше.
Чем ниже коэффициент мощности для того или иного прибора, тем большее количество электрического тока будет идти по проводам. Из-за этого увеличатся потери энергии. Для того чтобы специально сделать коэффициент мощности большим, используют специальные конденсаторы, которые необходимо подключать параллельно нагрузке.
Как рассчитать силу тока в проводах?
Это можно относительно точно сделать в том случае, если принять мощность электроприборов и напряжение номинальными. Однако здесь велика вероятность того, что номинальная и фактическая сила тока будут иметь разные величины.
Как рассчитывают электрическую нагрузку?
Самое большое значение силы тока, который проходит по проводу, принято считать электрической нагрузкой этого провода. Например, можно привести значения силы тока для при боров с коэффициентом мощности, равным единице при напряжении 220 В (табл. 1).
Как вычислить электрическую нагрузку на несколько электроприборов?
В случае если необходимо вычислить электрическую нагрузку, которая получается вследствие работы нескольких электрических приборов, необходимо сложить их номинальные токи. Однако делать это допустимо лишь, когда их коэффициент мощности примерно одинаков или же приближается к единице.
Если эти условия не соблюдаются, то нужно отыскать среднее значение коэффициента мощности (как правило, это значение находится в пределах от 0,8 до 0,9), потом определяют силу тока, основываясь на сумме номинальных мощностей.
Общую нагрузку, которая будет приходится на провод фазы из трехфазного электроприбора, определяют, базируясь на том, что на каждую из фаз приходится по 1/3 мощности. Кроме того, вам нужно учитывать еще и тот факт, что фазное напряжение в 1,73 раза меньше по сравнению с линейным. Здесь для определения нагрузки мощность трехфазного электроприбора нужно разделить на номинальное линейное напряжение, затем на коэффициент мощности и на 1,73.
В чем особенность использования трехфазного электрического тока?
Если общая электросистема пропускает через себя трехфазный ток, то в этом случае одну из этих фаз необходимо выделить для того, чтобы запитывать однофазные электроприборы.
Как вычислить силу тока в фазном проводе?
Для этого нужно сложить все нагрузки как трехфазных, так и однофазных электроприборов. На электрический ток в других фазных проводах однофазные электроприборы не оказывают существенного влияния, однако они будут определяют ток в нулевом проводе. Если к сети подключены лишь трехфазные электроприборы, то это означает, что в нулевом проводе вообще нет тока.
Что такое электрическое сопротивление?
Если напряжение тока, подходящего к электроприбору, составляет 220 В, а сила тока в этом случае равна 1 А, то сопротивление равно 220 Ом. Если сопротивление сделать большим, то сила тока будет уменьшаться пропорционально. Если воспользоваться существующей зависимостью силы тока и номинальной мощности, то можно путем несложных вычислений определить, что сопротивление электроприбора на 220 В при мощности 15 Вт будет равно 3200 Ом. Если же мощность прибора будет составлять 1,5 кВт, то сопротивление будет равняться всего лишь 32 Ом.
