Udělej si sám elektriku ve vaší domácnosti. "Počáteční kurz elektrikáře" Metody vytváření kontaktních spojení
Elektroinženýr. Pracoval v elektrických sítích. Specializoval se na reléové ochrany a elektrická automatizační zařízení. Autor dvou knih ze série Elektrikářova knihovna. Publikováno v elektrotechnických časopisech. V současné době žije v Izraeli. 71 let. Důchodce.
Ha-esh`har str., 8\6, Haifa, 35844, Izrael
Ke čtenáři
Význam elektřiny pro zajištění normálního fungování každého člověka vám asi není třeba vysvětlovat. Bez nadsázky se řekne, že dnes je jeho nedílnou součástí jako voda, teplo a jídlo. A pokud v domě zhasnou světla, vy, pálící si prsty o zapálenou zápalku, okamžitě nám zavolejte.
Elektřina urazí dlouhou a obtížnou cestu, než se dostane k vám domů. Vyrábí se z paliva v elektrárně a prochází přes transformátorové a spínací rozvodny, přes tisíce kilometrů vedení namontovaných na desítkách tisíc sloupů.
Elektřina je dnes vyspělá technologie, spolehlivé a kvalitní napájení, péče o spotřebitele a jeho služby.
To však není vše. Posledním článkem elektrického řetězce je elektrické vybavení vašeho domova. A stejně jako cokoli jiného vyžaduje ke svému správnému fungování určité znalosti. Proto vás vyzýváme, abyste s námi spolupracovali a za tímto účelem uvádíme některá doporučení a varování. Varování jsou zvýrazněna červeně.
Budeme mluvit o následujícím:
1. Právní aspekty. Účastník musí být seznámen se svými právy, povinnostmi a odpovědnostmi ve vztahu k organizaci zásobování energií. Totéž platí pro postoj organizace zásobující energii k ní.
2. Znalost bytové elektroinstalace, spínacích zařízení a instalačních produktů.
4. Elektřina vyžaduje od uživatele nejen určité znalosti, ale také důsledné dodržování určitých pravidel. Představuje nebezpečí jak pro ty, kteří to neumí, tak pro neukázněné „řemeslníky“. Seznámíme vás proto se základy elektrické bezpečnosti.
Žádáme vás, abyste rozuměli našim doporučením a varováním. Doufáme také, že nezpůsobíte škody na výše uvedených síťových konstrukcích a elektrických zařízeních.
Přejeme vše nejlepší, včetně těch, které poskytuje elektřina.
V současné době se již vyvíjel poměrně stabilně trh služeb, a to i v regionu domácí elektrikáři.
Vysoce profesionální elektrikáři se s neskrývaným nadšením snaží ze všech sil pomáhat zbytku naší populace, přičemž se jim dostává velké spokojenosti z kvalitní práce a skromného ohodnocení. Naše obyvatelstvo má zase velkou radost z kvalitního, rychlého a zcela levného řešení jejich problémů.
Na druhou stranu vždy existovala poměrně široká kategorie občanů, kteří to zásadně považují za čest - vlastní rukouřešit absolutně jakékoli každodenní problémy, které se vyskytnou ve vašem vlastním místě bydliště. Taková pozice si jistě zaslouží souhlas a pochopení.
Navíc všechny tyto Výměny, převody, instalace- vypínače, zásuvky, stroje, měřiče, lampy, připojení kuchyňských sporáků atd. - všechny tyto druhy služeb obyvatelstvem nejžádanější z pohledu profesionálního elektrikáře, vůbec nejsou náročná práce.
A abych byl upřímný, obyčejný občan bez elektrotechnického vzdělání, ale s poměrně podrobnými pokyny, se s jeho implementací snadno vyrovná sám, vlastníma rukama.
Samozřejmě, že při prvním provádění takové práce může začínající elektrikář strávit mnohem více času než zkušený profesionál. Ale není vůbec pravda, že to sníží efektivitu výkonu, s důrazem na detail a beze spěchu.
Původně byly tyto stránky koncipovány jako sbírka podobných pokynů týkajících se nejčastějších problémů v této oblasti. Později však pro lidi, kteří se s řešením takových problémů vůbec nesetkali, byl přidán kurz „mladého elektrikáře“ sestávající z 6 praktických lekcí.
Vlastnosti instalace elektrických zásuvek skrytého a otevřeného vedení. Zásuvky pro elektrický kuchyňský sporák. Připojení elektrického sporáku vlastními rukama.
Přepínače.
Výměna a montáž elektrických vypínačů, skrytých a neizolovaných rozvodů.
Automatické stroje a proudové chrániče.
Princip činnosti proudových chráničů a jističů. Klasifikace jističů.
Elektroměry.
Návod pro samoinstalaci a připojení jednofázového elektroměru.
Výměna elektroinstalace.
Vnitřní elektroinstalace. Vlastnosti instalace v závislosti na materiálu stěn a typu povrchové úpravy. Elektrické rozvody v dřevěném domě.
Lampy.
Instalace nástěnných svítidel. Lustry. Instalace reflektorů.
Kontakty a spojení.
Některé typy připojení vodičů, které se nejčastěji vyskytují v „domácí“ elektrice.
Elektrotechnika - základní teorie.
Pojem elektrického odporu. Ohmův zákon. Kirchhoffovy zákony. Paralelní a sériové připojení.
Popis nejběžnějších vodičů a kabelů.
Ilustrovaný návod pro práci s digitálním univerzálním elektrickým měřicím přístrojem.
O svítidlech - žárovkové, zářivkové, LED.
O penězích."
Povolání elektrikáře ještě nedávno rozhodně nebylo považováno za prestižní. Ale dalo by se to nazvat málo placeným? Níže se můžete podívat na ceník nejběžnějších služeb před třemi lety.
Elektroinstalace - ceny.
Elektroměr ks. - 650p.
Jističe jednopólové ks. - 200 p.
Třípólové automaty ks. - 350p.
Difavtomat ks. - 300 p.
Jednofázový RCD ks. - 300 p.
Jednoklíčový spínač ks. - 150 p.
Dvouklíčový spínač ks. - 200 p.
Tříklíčový spínač ks. - 250 p.
Otevřený elektroinstalační panel až pro 10 skupin ks. - 3400p.
Skrytý elektroinstalační panel do 10 skupin ks. - 5400p.
Pokládka otevřené elektroinstalace P.m - 40p.
Vlnitá elektroinstalace P.m - 150p.
Drážkování ve stěně (beton) P.m - 300p.
(cihla) P.m - 200p.
Montáž podzásuvky a odbočné krabice do betonu ks. - 300 p.
cihlové ks. - 200 p.
sádrokarton ks. - 100 p.
Nástěnné ks. - 400 p.
Spotlight ks. - 250 p.
Lustr na háku ks. - 550p.
Stropní lustr (bez montáže) ks. - 650p.
Montáž zvonku a zvonkového tlačítka ks. - 500 p.
Montáž zásuvky, rozpojení vypínače ks. - 300 p.
Montáž zásuvky, spínač skryté elektroinstalace (bez instalace zásuvkové krabice) ks. - 150 p.
Když jsem byl elektrikář "na inzerát", nebyl jsem schopen nainstalovat více než 6-7 bodů (zásuvky, vypínače) skrytých rozvodů na beton - za večer. Plus 4-5 metrů drážek (na beton). Provádíme jednoduché aritmetické výpočty: (300+150)*6=2700p. - ty jsou pro zásuvky s vypínači.
300 * 4 = 1 200 rublů. - to je pro drážky.
2700 + 1200 = 3900 rublů. - toto je celková částka.
Není to špatné na 5-6 hodin práce, že? Ceny jsou samozřejmě moskevské, v Rusku budou nižší, ale ne více než dvakrát.
Celkově vzato, měsíční plat elektrikáře v současné době zřídka přesahuje 60 000 rublů (ne v Moskvě)
Samozřejmě existují i v tomto oboru zvláště nadaní lidé (zpravidla s výborným zdravotním stavem) a praktická bystrost. Za určitých podmínek se jim podaří zvýšit své výdělky na 100 000 rublů a více. Zpravidla mají licenci k provádění elektroinstalačních prací a práci přímo se zákazníkem, přičemž uzavírají „seriózní“ smlouvy bez účasti různých zprostředkovatelů.
Elektrikáři - průmysloví opraváři. zařízení (v podnicích), elektrikáři - pracovníci vysokého napětí, zpravidla (ne vždy) - vydělávají o něco méně. Pokud je podnik ziskový a finanční prostředky jsou investovány do „přezbrojení“, mohou se pro elektrikáře-opraváře otevřít další zdroje příjmů, například instalace nového zařízení prováděná mimo pracovní dobu.
Vysoce placená, ale fyzicky náročná a někdy velmi prašná práce elektrikáře-montéra si bezpochyby zaslouží veškerou úctu.
Provedením elektroinstalace může začínající specialista zvládnout základní dovednosti a schopnosti a získat počáteční zkušenosti.
Bez ohledu na to, jak si v budoucnu vybuduje svou kariéru, můžete si být jisti, že takto získané praktické znalosti se vám budou určitě hodit.
Použití jakýchkoli materiálů z této stránky je povoleno za předpokladu, že je na tuto stránku uveden odkaz
OBSAH:
ÚVOD
TYP DRÁTU
SOUČASNÉ VLASTNOSTI
TRANSFORMÁTOR
TOPNÁ TĚLESA
NEBEZPEČÍ ELEKTRICKÝM PROUDEM
OCHRANA
DOSLOV
BÁSNIČKA O ELEKTRICKÉM PROUDU
OSTATNÍ ČLÁNKY
ÚVOD
V jedné z epizod „Civilizace“ jsem kritizoval nedokonalost a těžkopádnost vzdělávání, protože se zpravidla vyučuje ve studovaném jazyce, nacpaném nesrozumitelnými pojmy, bez jasných příkladů a obrazných přirovnání. Tento úhel pohledu se nezměnil, ale jsem unavený z neopodstatněnosti a pokusím se popsat principy elektřiny jednoduchým a srozumitelným jazykem.
Jsem přesvědčen, že všechny obtížné vědy, zvláště ty popisující jevy, které člověk nemůže pochopit svými pěti smysly (zrak, sluch, čich, chuť, hmat), například kvantová mechanika, chemie, biologie, elektronika, by se měly vyučovat v formou srovnání a příkladů. A ještě lépe – vytvářejte barevné vzdělávací karikatury o neviditelných procesech uvnitř hmoty. Teď za půl hodiny z vás udělám elektricky a technicky gramotné lidi. A tak začínám popisovat principy a zákony elektřiny pomocí obrazných přirovnání...
NAPĚTÍ, ODPOR, PROUD
Kolo vodního mlýna můžete otáčet silným proudem s nízkým tlakem nebo tenkým proudem s vysokým tlakem. Tlak je napětí (měřeno ve VOLTECH), tloušťka paprsku je proud (měřeno v AMPÉŘE) a celková síla působící na lopatky kol je výkon (měřený ve WATTS). Vodní kolo je obrazně srovnatelné s elektromotorem. To znamená, že může existovat vysoké napětí a nízký proud nebo nízké napětí a vysoký proud a výkon v obou variantách je stejný.
Napětí v síti (zásuvce) je stabilní (220 Voltů), ale proud je vždy jiný a závisí na tom, co zapneme, respektive na odporu, který elektrospotřebič má. Proud = napětí dělené odporem nebo výkon dělený napětím. Například na konvici je napsáno - Výkon 2,2 kW, což znamená 2200 W (W) - Watt, děleno napětím (Napětí) 220 V (V) - Volt, dostaneme 10 A (Ampér) - proud, který protéká při provozu konvice. Nyní vydělíme napětí (220 Voltů) provozním proudem (10 Ampérů), získáme odpor konvice - 22 Ohmů (Ohmů).
Analogicky s vodou je odpor podobný trubce naplněné porézní látkou. K protlačení vody touto kavernózní trubicí je nutný určitý tlak (napětí) a množství kapaliny (proudu) bude záviset na dvou faktorech: na tomto tlaku a na tom, jak je trubice propustná (její odpor). Toto srovnání je vhodné pro topná a osvětlovací zařízení a nazývá se AKTIVNÍ odpor a odpor elektrických cívek. motory, transformátory a elektro magnety fungují jinak (více o tom později).
POJISTKY, OBVODOVÁ MĚŘENÍ, REGULÁTORY TEPLOTY
Pokud není odpor, proud má tendenci se zvyšovat do nekonečna a taví drát - tomu se říká zkrat (zkrat). Chcete-li chránit e-mail před tímto. v elektroinstalaci jsou instalovány pojistky nebo automatické spínače (automatické jističe). Princip činnosti pojistky (pojistkové vložky) je extrémně jednoduchý, jedná se o záměrně tenké místo v elektrickém obvodu. řetězy, a kde jsou tenké, tam se lámou. Do keramického žáruvzdorného válce je vložen tenký měděný drát. Tloušťka (úsek) drátu je mnohem tenčí než u elektrického. elektrické vedení. Když proud překročí přípustnou mez, drát shoří a „šetří“ dráty. V provozním režimu se drát může velmi zahřát, takže se dovnitř pojistky nasype písek, aby se ochladil.
Ale častěji se k ochraně elektrického vedení nepoužívají pojistky, ale jističe (jističe). Stroje mají dvě ochranné funkce. Jeden se spustí, když je k síti připojeno příliš mnoho elektrických spotřebičů a proud překročí povolenou mez. Jedná se o bimetalovou desku vyrobenou ze dvou vrstev různých kovů, které se při zahřívání neroztahují stejně, jedna více, druhá méně. Touto deskou prochází veškerý provozní proud a při překročení meze se zahřeje, ohne (vzhledem k nehomogenitě) a rozepne kontakty. Obvykle není možné stroj hned znovu zapnout, protože deska ještě nevychladla.
(Takové desky jsou také široce používány v tepelných senzorech, které chrání mnoho domácích spotřebičů před přehřátím a vyhořením. Jediný rozdíl je v tom, že deska se neohřívá přílišným proudem, který jí prochází, ale přímo topným článkem samotného zařízení, aby kterým je čidlo pevně přišroubováno.U zařízení s požadovanou teplotou (žehličky, topidla, pračky, ohřívače vody) se limit vypnutí nastavuje rukojetí termostatu, uvnitř kterého je také bimetalová deska. poté sepne kontakty udržující nastavenou teplotu. Jako by beze změny síly ohně hořáku, pak set je na něm konvice, pak ji vyjměte.)
Uvnitř stroje je také cívka ze silného měděného drátu, kterou také prochází veškerý provozní proud. Když dojde ke zkratu, síla magnetického pole cívky dosáhne síly, která stlačí pružinu a stáhne pohyblivou ocelovou tyč (jádro) nainstalovanou uvnitř a okamžitě vypne stroj. V provozním režimu není síla vinutí dostatečná ke stlačení jádrové pružiny. Stroje tak poskytují ochranu proti zkratu (zkratu) a dlouhodobému přetížení.
TYP DRÁTU
Vodiče elektrického vedení jsou hliníkové nebo měděné. Maximální přípustný proud závisí na jejich tloušťce (úsek v milimetrech čtverečních). Například 1 čtvereční milimetr mědi vydrží 10 ampérů. Typické normy průřezu drátu: 1,5; 2,5; 4 "čtverce" - respektive: 15; 25; 40 A je jejich přípustné dlouhodobé proudové zatížení. Hliníkové dráty odolávají proudu méně než jedenapůlkrát. Většina drátů má vinylovou izolaci, která se roztaví, když se drát přehřeje. Kabely používají izolaci z více žáruvzdorné pryže. A existují dráty s fluoroplastovou (teflonovou) izolací, která se neroztaví ani v ohni. Takové dráty snesou vyšší proudové zatížení než dráty s PVC izolací. Vodiče pro vysoké napětí mají silnou izolaci, například na autech v systému zapalování.
SOUČASNÉ VLASTNOSTI
Elektrický proud vyžaduje uzavřený obvod. Analogicky s jízdním kolem, kde přední hvězda s pedály odpovídá elektrickému zdroji. energie (generátor nebo transformátor), hvězda na zadním kole je elektrický spotřebič, který zapojíme do sítě (topení, varná konvice, vysavač, TV atd.). Horní část řetězu, která přenáší sílu z pohonu na zadní řetězové kolo, je podobná potenciálu s napětím - fáze a spodní část, která se pasivně vrací - na nulový potenciál - nula. Proto jsou v zásuvce dva otvory (PHASE a ZERO), jako v systému ohřevu vody - přívodní potrubí, kterým protéká vařící voda, a zpětné potrubí, kterým voda odchází a uvolňuje teplo v bateriích (radiátorech) .
Existují dva typy proudů - konstantní a střídavý. Přirozený stejnosměrný proud, který teče jedním směrem (jako voda v topném systému nebo řetěz jízdního kola), je produkován pouze chemickými zdroji energie (baterie a akumulátory). Pro výkonnější spotřebiče (například tramvaje a trolejbusy) se „usměrňuje“ ze střídavého proudu pomocí polovodičových diodových „můstků“, které lze přirovnat k západce dveřního zámku – propouští se jedním směrem a zamyká v tom druhém. Ale takový proud se ukáže být nerovnoměrný, ale pulzující, jako rána z kulometu nebo sbíječka. Pro vyhlazení pulsů jsou instalovány kondenzátory (kapacita). Jejich princip lze přirovnat k velkému plnému sudu, do kterého se nalévá „roztrhaný“ a přerušovaný proud a z jeho kohoutku na dně voda vytéká plynule a rovnoměrně a čím větší je objem sudu, tím lépe kvalitu streamu. Kapacita kondenzátorů se měří ve Faradech.
Ve všech domácích sítích (byty, domy, administrativní budovy i ve výrobě) je proud střídavý, je snadnější jej generovat v elektrárnách a transformovat (snižovat nebo zvyšovat). A většina el. motory mohou fungovat pouze na něm. Teče tam a zpět, jako když naberete vodu do úst, vložíte dlouhou hadičku (brčko), její druhý konec ponoříte do plného kbelíku a střídavě vyfukujete a nasáváte vodu. Potom bude ústa podobná potenciálu s napětím - fází a plným vědrem - nula, což samo o sobě není aktivní a není nebezpečné, ale bez něj je pohyb kapaliny (proudu) v trubici (drátu) nemožný. Nebo jako při řezání kmene pilkou na železo, kde ruka bude fáze, amplituda pohybu bude napětí (V), síla ruky bude proud (A), energie bude frekvence (Hz) a samotný log bude elektrický výkon. zařízení (topení nebo elektromotor), pouze místo řezání - užitečná práce. Pohlavní styk je vhodný i pro obrazné srovnání, muž je „fáze“, žena NULA!, amplituda (délka) je napětí, tloušťka je proud, rychlost je frekvence.
Počet kmitů je vždy stejný a vždy stejný jako ten, který se vyrábí v elektrárně a dodává do sítě. V ruských sítích je počet kmitů 50krát za sekundu a nazývá se frekvence střídavého proudu (od slova často, ne čistě). Jednotkou měření frekvence je HERZ (Hz), to znamená, že v našich zásuvkách je to vždy 50 Hz. V některých zemích je frekvence v sítích 100 Hertzů. Rychlost otáčení většiny elektrických zařízení závisí na frekvenci. motory. Při 50 Hz jsou maximální otáčky 3000 ot./min. - na třífázové napájení a 1500 ot./min. - na jednofázové (domácnost). Střídavý proud je také potřebný pro provoz transformátorů, které snižují vysoké napětí (10 000 voltů) na normální domácí nebo průmyslové napětí (220/380 voltů) v elektrických rozvodnách. A také pro malé transformátory v elektronických zařízeních, které snižují 220 voltů na 50, 36, 24 voltů a méně.
TRANSFORMÁTOR
Transformátor se skládá z elektrického železa (sestaveného ze stohu desek), na kterém je přes izolační cívku navinutý drát (lakovaný měděný drát). Jedno vinutí (primární) je vyrobeno z tenkého drátu, ale s velkým počtem závitů. Druhá (sekundární) je navinuta přes vrstvu izolace na primární (nebo na sousední cívku) ze silného drátu, ale s malým počtem závitů. Na konce primárního vinutí přichází vysoké napětí a kolem železa se objevuje střídavé magnetické pole, které indukuje proud v sekundárním vinutí. Kolikrát je v ní méně závitů (sekundární) - napětí bude o stejnou hodnotu nižší a kolikrát je drát tlustší - o kolik více proudu lze odebírat. Jakoby se sud s vodou naplní tenkým proudem, ale obrovským tlakem, a zespodu bude z velkého kohoutku vytékat hustý proud, ale s mírným tlakem. Podobně mohou být transformátory opačné – stupňovité.
TOPNÁ TĚLESA
V topných prvcích, na rozdíl od vinutí transformátorů, bude vyšší napětí odpovídat nikoli počtu závitů, ale délce nichromového drátu, ze kterého jsou vyrobeny spirály a topné prvky. Pokud například narovnáte spirálu elektrického sporáku na 220 voltů, bude délka drátu přibližně 16-20 metrů. To znamená, že pro navinutí spirály při provozním napětí 36 voltů je třeba vydělit 220 36, což je 6. To znamená, že délka drátu spirály 36 voltů bude 6krát kratší, přibližně 3 metry. Pokud je spirálka intenzivně ofukována ventilátorem, tak může být 2x kratší, protože proud vzduchu od ní odfukuje teplo a zabraňuje vyhoření. A pokud je naopak uzavřený, pak je delší, jinak vyhoří z nedostatku přenosu tepla. Můžete například zapnout dvě topná tělesa o 220 voltech stejného výkonu v sérii na 380 voltů (mezi dvěma fázemi). A pak každý z nich bude pod napětím 380: 2 = 190 voltů. To znamená o 30 voltů méně než vypočtené napětí. V tomto režimu se budou o něco méně (15 %) méně zahřívat, ale nikdy nedohoří. To samé se žárovkami, například můžete zapojit 10 stejných 24V žárovek do série a rozsvítit je jako girlandu do 220V sítě.
ELEKTRICKÉ VEDENÍ VYSOKÉHO NAPĚTÍ
Je vhodné přenášet elektřinu na velké vzdálenosti (z vodní nebo jaderné elektrárny do města) pouze pod vysokým napětím (100 000 voltů) - tímto způsobem lze tloušťku (průřez) vodičů na podpěrách nadzemního elektrického vedení omezena na minimum. Pokud by se elektřina okamžitě přenášela pod nízkým napětím (jako v zásuvkách - 220 voltů), pak by musely být dráty venkovního vedení tlusté jako polena a na to by nestačily žádné zásoby hliníku. Vysoké napětí navíc snáze překoná odpor drátu a připojovacích kontaktů (u hliníku a mědi je zanedbatelný, ale v délce desítek kilometrů se stále výrazně hromadí), jako motorkář řítící se závratnou rychlostí, který snadno letí přes díry a rokle.
ELEKTRICKÉ MOTORY A TŘÍFÁZOVÉ NAPÁJENÍ
Jednou z hlavních potřeb střídavého proudu je asynchronní elektrická energie. motory, které jsou široce používány díky své jednoduchosti a spolehlivosti. Jejich rotory (rotační část motoru) nemají vinutí a komutátor, ale jsou to prostě polotovary z elektrického železa, ve kterých jsou štěrbiny pro vinutí vyplněny hliníkem - v tomto provedení není co zlomit. Otáčejí se vlivem střídavého magnetického pole vytvářeného statorem (nehybná část elektromotoru). Pro zajištění správného provozu el U motorů tohoto typu (a velké většiny z nich) všude převládá 3-fázové napájení. Fáze tří dvojčat se neliší. Mezi každou z nich a nulou je napětí 220 Voltů (V), frekvence každé je 50 Hertzů (Hz). Liší se pouze časovým posunem a „jmény“ - A, B, C.
Grafické znázornění střídavého proudu jedné fáze je znázorněno ve formě vlnovky, která se jako had kroutí přímou čarou – rozděluje tyto klikaty na polovinu na stejné části. Horní vlny odrážejí pohyb střídavého proudu v jednom směru, spodní - v druhém směru. Výška vrcholů (horní a dolní) odpovídá napětí (220 V), poté graf klesne na nulu - přímka (jejíž délka odráží čas) a opět dosáhne vrcholu (220 V) na spodním boční. Vzdálenost mezi vlnami podél přímky vyjadřuje frekvenci (50 Hz). Tři fáze na grafu představují tři vlnovky nad sebou, ale se zpožděním, to znamená, že když vlna jedné dosáhne vrcholu, druhá již klesá, a tak dále jedna po druhé - jako gymnastický obruč popř. víko pánve, které spadlo na podlahu. Tento efekt je nutný k vytvoření točivého magnetického pole u třífázových asynchronních motorů, které roztáčí jejich pohyblivou část – rotor. Je to podobné jako u pedálů jízdních kol, na které nohy tlačí střídavě jako fáze, jen zde jsou jakoby tři pedály umístěné vůči sobě pod úhlem 120 stupňů (jako znak Mercedesu nebo třílistá vrtule letadla ).
Tři elektrická vinutí motor (každá fáze má svůj) jsou ve schématech znázorněny stejným způsobem, jako vrtule se třemi listy, některé konce spojené ve společném bodě, druhé s fázemi. Vinutí třífázových transformátorů v rozvodnách (které snižují vysoké napětí na domácí napětí) jsou zapojena stejným způsobem a NULA pochází ze společného místa připojení vinutí (neutrálu transformátoru). Generátory vyrábějící elektřinu. energie mají podobný vzorec. V nich se mechanické otáčení rotoru (přes vodní nebo parní turbínu) v elektrárnách (a v malých mobilních generátorech - přes spalovací motor) přeměňuje na elektřinu. Rotor svým magnetickým polem indukuje elektrický proud ve třech statorových vinutích se zpožděním 120 stupňů po obvodu (jako emblém Mercedesu). Výsledkem je třífázový střídavý proud s vícenásobnou pulzací, vytvářející rotující magnetické pole. Elektromotory naproti tomu převádějí třífázový proud přes magnetické pole na mechanickou rotaci. Dráty vinutí nemají žádný odpor, ale proud ve vinutí omezuje magnetické pole vytvářené jejich otáčením kolem železa, jako je gravitační síla působící na cyklistu jedoucího do kopce a bránící mu ve zrychlení. Odpor magnetického pole, který omezuje proud, se nazývá INDUKCE.
Vzhledem k tomu, že fáze za sebou zaostávají a dosahují svého špičkového napětí v různých okamžicích, je mezi nimi získán rozdíl potenciálů. Toto se nazývá síťové napětí a v domácích sítích je to 380 voltů (V). Lineární (sdružené) napětí je vždy 1,73krát větší než fázové napětí (mezi fází a nulou). Tento koeficient (1,73) je široce používán ve výpočtových vzorcích pro třífázové systémy. Například proud každé fáze el. motor = výkon ve Wattech (W) dělený síťovým napětím (380 V) = celkový proud ve všech třech vinutích, který také vydělíme koeficientem (1,73), získáme proud v každé fázi.
Třífázové napájení vytvářející rotační efekt pro elektrickou energii. motory, vzhledem k univerzálnímu standardu, zajišťuje napájení domácích budov (obytné, kancelářské, obchodní, vzdělávací budovy) - kde je el. motory se nepoužívají. Zpravidla přicházejí 4vodičové kabely (3 fáze a nula) do obecných distribučních panelů a odtud se rozptýlí v párech (1 fáze a nula) do bytů, kanceláří a dalších prostor. Kvůli nestejnoměrnosti proudového zatížení v různých místnostech je často přetěžována společná nula, která přichází do elektrického napájení. štít Pokud se přehřeje a vyhoří, ukáže se, že například sousední byty jsou zapojeny do série (protože jsou spojeny nulami na společné kontaktní liště v elektrickém panelu) mezi dvěma fázemi (380 voltů). A pokud má jeden soused silný elektrický proud. spotřebičů (jako je rychlovarná konvice, ohřívač, pračka, ohřívač vody) a druhý má nízkopříkonové (TV, počítač, audio zařízení), pak se výkonnější spotřebiče prvního, kvůli nízkému odporu, stanou dobrý vodič a v zásuvkách další soused, místo nuly, se objeví druhá fáze a napětí bude přes 300 voltů, což okamžitě spálí jeho zařízení včetně chladničky. Proto je vhodné pravidelně kontrolovat spolehlivost kontaktu nuly vycházející z přívodního kabelu s obecným elektrorozvaděčem. A pokud se topí, tak ve všech bytech vypněte jističe, očistěte karbonové usazeniny a důkladně utáhněte společný nulový kontakt. Při relativně stejném zatížení různých fází bude větší podíl zpětných proudů (přes společný přípojný bod spotřebitelských nul) vzájemně pohlcen sousedními fázemi. V třífázovém el V motorech jsou fázové proudy stejné a úplně mizí sousedními fázemi, takže nulu vůbec nepotřebují.
Jednofázové elektrické motory pracují od jedné fáze a od nuly (například u domácích ventilátorů, praček, ledniček, počítačů). V nich je pro vytvoření dvou pólů vinutí rozděleno na polovinu a umístěno na dvou protilehlých cívkách na opačných stranách rotoru. A k vytvoření točivého momentu je potřeba druhé (startovací) vinutí, rovněž navinuté na dvou protilehlých cívkách a svým magnetickým polem protíná pole prvního (pracovního) vinutí pod úhlem 90 stupňů. Startovací vinutí má v obvodu kondenzátor (kapacitu), který posouvá své pulsy a jakoby uměle vydává druhou fázi, díky níž vzniká kroutící moment. Vzhledem k nutnosti rozdělit vinutí na polovinu, rychlost otáčení asynchronního jednofázového elektrického. motory nesmí mít více než 1500 ot./min. V třífázovém el U motorů mohou být cívky jednoduché, umístěné ve statoru každých 120 stupňů po obvodu, maximální rychlost otáčení pak bude 3000 ot./min. A pokud jsou každá rozdělena na polovinu, získáte 6 cívek (dvě na fázi), rychlost bude 2krát nižší - 1500 ot / min a rotační síla bude 2krát větší. Může být 9 nebo 12 cívek, respektive 1000 a 750 otáček za minutu, s nárůstem síly stejnou dobou, jako je počet otáček za minutu nižší. Vinutí jednofázových motorů lze také zkrátit více než na polovinu, s podobným snížením rychlosti a zvýšením síly. To znamená, že nízkootáčkový motor je obtížnější držet na hřídeli rotoru čímkoli než vysokootáčkový motor.
Existuje další běžný typ e-mailu. motory - komutátor. Jejich rotory nesou vinutí a kontaktní kolektor, do kterého je přiváděno napětí přes měděno-grafitové „kartáče“. To (vinutí rotoru) vytváří vlastní magnetické pole. Na rozdíl od pasivně nekrouceného železo-hliníkového „blanku“ asynchronní elektriky. motoru je magnetické pole vinutí rotoru komutátorového motoru aktivně odpuzováno od pole jeho statoru. Takové e-maily motory mají jiný princip činnosti - stejně jako dva póly stejnojmenného magnetu má rotor (rotující část elektromotoru) tendenci odtlačovat se od statoru (nehybná část). A protože je hřídel rotoru pevně upevněna dvěma ložisky na koncích, rotor se ze „zoufalství“ aktivně kroutí. Efekt je podobný jako u veverky v kole, čím rychleji běží, tím rychleji se buben točí. Proto takové emaily motory mají mnohem vyšší otáčky a lze je nastavit v širokém rozsahu než asynchronní. Při stejném výkonu jsou navíc mnohem skladnější a lehčí, nezávisí na frekvenci (Hz) a fungují na střídavý i stejnosměrný proud. Obvykle se používají v mobilních jednotkách: lokomotivy elektrického vlaku, tramvaje, trolejbusy, elektromobily; stejně jako ve všech přenosných el. přístroje: elektrické vrtačky, brusky, vysavače, fény... Jsou ale v jednoduchosti a spolehlivosti výrazně horší než asynchronní stroje, které se používají především na stacionárních elektrických zařízeních.
NEBEZPEČÍ ELEKTRICKÝM PROUDEM
Elektrický proud lze přeměnit na SVĚTLO (průchodem vláknem, luminiscenčním plynem, LED krystaly), TEPLO (překonání odporu nichromového drátu jeho nevyhnutelným ohřevem, který se používá u všech topných těles), MECHANICKÁ PRÁCE (přes magnetické pole vytvořené elektrickými cívkami v elektromotorech a elektrických magnetech, které se otáčejí a zatahují). Nicméně el. proud je plný smrtelného nebezpečí pro živý organismus, kterým může projít.
Někteří lidé říkají: "Byl jsem zasažen 220 volty." Není to pravda, protože poškození nezpůsobuje napětí, ale proud, který prochází tělem. Jeho hodnota se při stejném napětí může z mnoha důvodů lišit desítkykrát. Velký význam má také cesta, kterou se ubírá. Aby proud procházel tělem, musíte být součástí elektrického obvodu, to znamená stát se jeho vodičem, a k tomu se musíte dotknout dvou různých potenciálů současně (fáze a nula - 220 V, nebo dva opačné fáze - 380 V). Nejběžnější nebezpečný tok proudu je z jedné ruky do druhé nebo z levé ruky do nohou, protože tak cesta povede srdcem, které se může zastavit z proudu pouhé desetiny ampéru (100 miliampéry). A pokud se například dotknete holých kontaktů zásuvky různými prsty jedné ruky, proud bude procházet z prstu na prst, ale neovlivní tělo (pokud samozřejmě nemáte nohy na nevodivém podlaha).
Roli nulového potenciálu (NULA) může hrát půda - doslova samotný povrch půdy (zejména vlhký), nebo kovová nebo železobetonová konstrukce, která je vykopána do země nebo s ní má významnou oblast kontaktu. Není vůbec nutné chytat různé dráty oběma rukama, stačí stát naboso nebo ve špatné obuvi na vlhké zemi, betonové nebo kovové podlaze a obnaženého drátu se dotknout kteroukoli částí těla. A okamžitě z této části proteče zákeřný proud tělem k nohám. I když si půjdete ulevit do křoví a nechtěně se trefíte proudem do exponované fáze, dráha proudu poběží (slaným a mnohem vodivějším) proudem moči, reprodukčním systémem a nohama. Pokud máte na nohou suché boty se silnou podrážkou nebo je podlaha sama o sobě dřevěná, pak tam nebude žádná NULA a žádný proud nepoteče, i když zuby chytnete za jeden odkrytý FÁZOVÝ drát (jasným potvrzením toho jsou ptáci sedící na neizolované dráty).
Velikost proudu do značné míry závisí na oblasti kontaktu. Suchými konečky prstů se můžete například lehce dotknout dvou fází (380 V) – zasáhne, ale ne smrtelně. Nebo můžete oběma mokrýma rukama uchopit dvě tlusté měděné tyče, ke kterým je připojeno pouze 50 Voltů - kontaktní plocha + vlhkost zajistí vodivost desítkykrát větší než v prvním případě a velikost proudu bude fatální. (Viděl jsem elektrikáře, jehož prsty byly tak mozolnaté, suché a mozolnaté, že mohl snadno pracovat pod napětím jako v rukavicích.) Navíc, když se člověk dotkne napětí konečky prstů nebo hřbetem ruky, reflexivně sebou trhne pryč. Uchopíte-li zábradlí, pak napětí způsobí stažení svalů rukou a člověk se chytne silou, které nikdy nebyl schopen, a nikdo ho nemůže odtrhnout, dokud napětí nevypne. A doba expozice (milisekundy nebo sekundy) elektrickému proudu je také velmi významným faktorem.
Například v elektrickém křesle je pevně utažená široká kovová obruč umístěna na předem oholenou hlavu člověka (přes hadrovou podložku navlhčenou speciálním, dobře vodivým roztokem), ke které je připojen jeden vodič - fázový. Druhý potenciál je připojen k nohám, na kterých jsou (na holeních u kotníků) pevně utaženy široké kovové svorky (opět s mokrými speciálními podložkami). Odsouzená osoba je předloktími bezpečně připevněna k područkám křesla. Když zapnete vypínač, objeví se mezi potenciály hlavy a nohou napětí 2000 voltů! Rozumí se, že s výslednou silou proudu a jeho cestou dojde okamžitě ke ztrátě vědomí a zbytek „dohořívání“ těla zaručuje smrt všech životně důležitých orgánů. Snad jen samotný postup vaření vystavuje nešťastníka tak extrémnímu stresu, že se samotný elektrický výboj stává vysvobozením. Ale nelekejte se – v našem státě zatím žádná taková poprava není...
A tak nebezpečí úrazu elektrickým proudem. proud závisí na: napětí, dráze toku proudu, suché nebo mokré (pot díky solím má dobrou vodivost) částech těla, oblasti kontaktu s holými vodiči, izolaci nohou od země (kvalita a suchost obuvi, půdní vlhkost, materiál podlahy), doba vystavení proudu.
Ale nemusíte chytit holý drát, abyste dostali energii. Může se stát, že dojde k porušení izolace vinutí elektrické jednotky a FÁZE pak skončí na jejím těle (pokud je kovová). Například v sousedním domě se stal takový případ - muž v horkém letním dni vylezl na starou železnou ledničku, posadil se na ni s holými, zpocenými (a tedy slanými) stehny a začal vrtat do stropu elektrická vrtačka, která se druhou rukou přidržuje kovové části u sklíčidla... Buď se dostala do výztuže (a obvykle je přivařena k obecné zemnící smyčce budovy, což je ekvivalent NULY) betonového stropu desku, nebo do vlastní elektroinstalace?? Prostě padl mrtvý, na místě zasažen monstrózním elektrickým výbojem. Na těle chladničky komise objevila FÁZI (220 voltů), která se na ní objevila kvůli porušení izolace vinutí statoru kompresoru. Dokud se současně nedotknete těla (se skrytou fází) a nuly nebo „země“ (například železné vodovodní potrubí), nic se nestane (dřevotříska a linoleum na podlaze). Ale jakmile je „nalezen“ druhý potenciál (NULA nebo jiná FÁZE), je nevyhnutelná rána.
Aby se předešlo takovým nehodám, je provedeno UZEMNĚNÍ. Tedy přes speciální ochranný zemnící vodič (žlutozelený) až ke kovovým pouzdrům všech elektrických zařízení. zařízení jsou připojena k nulovému potenciálu. Pokud je izolace porušena a FÁZE se dotkne krytu, okamžitě dojde ke zkratu (zkrat) s nulou, v důsledku čehož stroj přeruší obvod a fáze nezůstane bez povšimnutí. Proto elektrotechnika přešla na třívodičové (fázové - červené nebo bílé, nula - modré, zem - žlutozelené vodiče) vedení v jednofázovém napájení a pětivodičové v třífázovém (fáze - červená, bílá, hnědý). V tzv. eurozásuvkách byly kromě dvou zásuvek přidány i zemnící kontakty (vousy) - k nim je připojen žlutozelený vodič a na eurozásuvkách jsou kromě dvou pinů kontakty od kterým jde i žlutozelený (třetí) vodič k elektrickému spotřebiči těla.
Aby se předešlo zkratům, v poslední době se široce používají RCD (zařízení se zbytkovým proudem). RCD porovnává fázový a nulový proud (kolik je dovnitř a kolik je ven) a když se objeví netěsnost, to znamená, že je porušena izolace a vinutí motoru, transformátoru nebo spirály topení je „přišito“ na kryt, nebo se osoba skutečně dotkne částí vedoucích proud, pak bude „nulový“ proud menší než fázový proud a proudový chránič se okamžitě vypne. Tento proud se nazývá DIFERENCIÁLNÍ, tedy cizí („levý“) a neměl by překročit smrtelnou hodnotu – 100 miliampérů (1 desetina ampéru) a pro domácí jednofázové napájení je tato hranice obvykle 30 mA. Taková zařízení jsou obvykle umístěna na vstupu (v sérii s jističi) elektroinstalace zásobující vlhké, nebezpečné místnosti (například koupelna) a chrání před úrazem elektrickým proudem z rukou - na „země“ (podlaha, vana, potrubí, voda). Dotyk fáze a pracovní nuly oběma rukama (s nevodivou podlahou) nespustí proudový chránič.
Uzemnění (žlutozelený vodič) vychází z jednoho bodu s nulou (ze společného připojovacího bodu tří vinutí třífázového transformátoru, který je zároveň napojen na velkou kovovou tyč zarytou hluboko do země - UZEMNĚNÍ u el. rozvodna zásobující mikročást). Prakticky je to stejná nula, ale „osvobozená“ od práce, jen „stráž“. Takže, pokud v kabeláži není zemnící vodič, můžete použít neutrální vodič. Konkrétně v zásuvce Euro umístěte propojku z neutrálního vodiče do uzemňovacích „vousů“, pokud je izolace porušena a dojde k úniku do krytu, stroj bude fungovat a vypne potenciálně nebezpečné zařízení.
Nebo si můžete udělat uzemnění sami - zapíchněte pár páčidel hluboko do země, nalijte to velmi slaným roztokem a připojte zemnící vodič. Pokud jej připojíte ke společné nule na vstupu (před RCD), pak bude spolehlivě chránit před výskytem druhé FÁZE v zásuvkách (popsáno výše) a spalováním domácího vybavení. Pokud ji není možné dosáhnout na společnou nulu, například v soukromém domě, měli byste nainstalovat stroj na svou nulu, jako ve fázi, jinak, pokud společná nula v rozvaděči shoří, sousedi proud projde vaší nulou k domácímu uzemnění. A s kulometem bude podpora sousedům poskytnuta pouze do jeho limitu a vaše nula neutrpí.
DOSLOV
Zdá se, že jsem popsal všechny hlavní společné nuance elektřiny, které nesouvisejí s profesionálními činnostmi. Hlubší detaily budou vyžadovat ještě delší text. Jak jasně a srozumitelně to dopadlo, posoudí ti, kteří jsou v tomto tématu obecně vzdálení a nekompetentní (byli :-).
Nízká poklona a milá vzpomínka na velké evropské fyziky, kteří zvěčnili svá jména v jednotkách měření parametrů elektrického proudu: Alexandro Giuseppe Antonio Anastasio VOLTA - Itálie (1745-1827); Andre Marie AMPERE - Francie (1775-1836); Georg Simon OM - Německo (1787-1854); James WATT - Skotsko (1736-1819); Heinrich Rudolf HERZ - Německo (1857-1894); Michael Faraday - Anglie (1791-1867).
BÁSNIČKA O ELEKTRICKÉM PROUDU:
Počkejte, nespěchejte, pojďme si trochu popovídat.
Počkejte, nespěchejte, nespěchejte na koně.
Ty a já jsme dnes večer sami v bytě.
Elektrický proud, elektrický proud,
Podobné napětí jako na Blízkém východě,
Od chvíle, kdy jsem viděl vodní elektrárnu Bratsk,
Můj zájem o tebe povstal.
Elektrický proud, elektrický proud,
Říká se, že dokážeš být občas krutý.
Tvé zákeřné kousnutí ti může vzít život,
No nech to být, stejně se tě nebojím!
Elektrický proud, elektrický proud,
Tvrdí, že jste proud elektronů,
A kromě toho si nečinní lidé povídají,
Že jste řízeni katodou a anodou.
Nevím, co znamená "anoda" a "katoda",
Už teď mám spoustu starostí,
Ale zatímco ty tečeš, elektrický proud
Vroucí voda v mé pánvi nevyteče.
Igor Irtenev 1984
V dnešní době si život bez elektřiny nelze představit. Nejde jen o světlo a topidla, ale také o veškeré elektronické vybavení, od úplně prvních elektronek až po mobilní telefony a počítače. Jejich práce je popsána různými, někdy velmi složitými, vzorci. Ale i ty nejsložitější zákony elektrotechniky a elektroniky jsou založeny na zákonech elektrotechniky, které se studují v předmětu „Teoretické základy elektrotechniky“ (TOE) na ústavech, technických školách a vysokých školách.
Základní zákony elektrotechniky
- Ohmův zákon
- Joule-Lenzův zákon
- Kirchhoffův první zákon
Ohmův zákon- studium TOE začíná tímto zákonem a neobejde se bez něj ani jeden elektrikář. Uvádí, že proud je přímo úměrný napětí a nepřímo úměrný odporu.To znamená, že čím vyšší je napětí na rezistoru, motoru, kondenzátoru nebo cívce (při zachování konstantních ostatních podmínek), tím vyšší proud protéká obvodem. Naopak, čím vyšší odpor, tím nižší proud.
Joule-Lenzův zákon. Pomocí tohoto zákona můžete určit množství tepla generovaného ohřívačem, kabelem, výkonem elektromotoru nebo jinými druhy práce prováděné elektrickým proudem. Tento zákon říká, že množství tepla generovaného, když elektrický proud protéká vodičem, je přímo úměrné druhé mocnině proudu, odporu tohoto vodiče a době, kdy proud protéká. Pomocí tohoto zákona se zjišťuje skutečný výkon elektromotorů a také na základě tohoto zákona funguje elektroměr, podle kterého platíme za spotřebovanou elektřinu.
První Kirchhoffův zákon. Používá se pro výpočet kabelů a jističů při výpočtu napájecích obvodů. Uvádí, že součet proudů vstupujících do libovolného uzlu se rovná součtu proudů opouštějících tento uzel. V praxi jeden kabel přichází ze zdroje energie a jeden nebo více odchází.
Druhý Kirchhoffův zákon. Používá se při zapojení několika zátěží do série nebo zátěže a dlouhého kabelu. Je také použitelný, když není připojen ze stacionárního zdroje energie, ale z baterie. Uvádí, že v uzavřeném obvodu je součet všech poklesů napětí a všech emfs 0.
Kde začít studovat elektrotechniku
Nejlepší je studovat elektrotechniku ve speciálních kurzech nebo ve vzdělávacích institucích. Kromě možnosti komunikace s učiteli můžete využít zázemí vzdělávací instituce pro praktické vyučování. Vzdělávací instituce také vydává dokument, který bude vyžadován při žádosti o zaměstnání.
Pokud se rozhodnete studovat elektrotechniku samostatně nebo potřebujete další materiály pro hodiny, existuje mnoho stránek, kde si můžete potřebné materiály prostudovat a stáhnout do svého počítače nebo telefonu.
Video lekce
Na internetu je mnoho videí, která vám pomohou zvládnout základy elektrotechniky. Všechna videa lze sledovat online nebo stáhnout pomocí speciálních programů.
Video tutoriály pro elektrikáře- spousta materiálů vyprávějících o různých praktických problémech, se kterými se může začínající elektrikář setkat, o programech, se kterými musí pracovat, ao zařízeních instalovaných v obytných prostorách.
Základy teorie elektrotechniky- zde jsou videolekce, které názorně vysvětlují základní zákonitosti elektrotechniky Celková délka všech lekcí je cca 3 hodiny.
- nula a fáze, schémata zapojení pro žárovky, vypínače, zásuvky. Druhy nářadí pro elektroinstalaci;
- Druhy materiálů pro elektroinstalaci, montáž elektrických obvodů;
- Zapojení spínače a paralelní připojení;
- Instalace elektrického obvodu s dvoutlačítkovým spínačem. Model napájecího zdroje pro prostory;
- Model napájecího zdroje pro místnost s vypínačem. Základy bezpečnosti.
knihy
Nejlepší rádce vždycky byla nějaká kniha. Dříve bylo nutné půjčit si knihu v knihovně, od přátel, nebo si ji koupit. V dnešní době na internetu můžete najít a stáhnout různé knihy, které začátečník nebo zkušený elektrikář potřebuje. Na rozdíl od videonávodů, kde můžete sledovat, jak se ta či ona akce provádí, v knize ji můžete mít při práci nablízku. Kniha může obsahovat referenční materiály, které se nevejdou do videolekce (jako ve škole - učitel vypráví lekci popsanou v učebnici a tyto formy výuky se vzájemně doplňují).
Existují stránky s velkým množstvím elektrotechnické literatury o nejrůznějších problémech – od teorie po referenční materiály. Na všech těchto stránkách si můžete potřebnou knihu stáhnout do počítače a později si ji přečíst z libovolného zařízení.
Například,
mexalib- různé druhy literatury včetně elektrotechnické
knihy pro elektrikáře- tato stránka nabízí mnoho rad pro začínající elektrotechniky
elektro specialista- stránky pro začínající elektrikáře a profesionály
Knihovna elektrikáře- mnoho různých knih hlavně pro profesionály
Online učebnice
Kromě toho jsou na internetu online učebnice elektrotechniky a elektroniky s interaktivním obsahem.
Jsou to například:
Základní kurz Elektrikář- učebnice elektrotechniky
Základní pojmy
Elektronika pro začátečníky- počáteční kurz a základy elektroniky
Bezpečnostní opatření
Hlavní věcí při provádění elektrických prací je dodržování bezpečnostních opatření. Pokud nesprávná obsluha může vést k poruše zařízení, pak nedodržení bezpečnostních opatření může vést ke zranění, invaliditě nebo smrti.
Hlavní pravidla- to znamená nedotýkat se vodičů pod napětím holýma rukama, pracovat s nástroji s izolovanými rukojeťmi a při vypínání napájení vyvěsit nápis „nezapínejte, lidé pracují“. Pro podrobnější studium této problematiky si musíte vzít knihu „Bezpečnostní pravidla pro elektroinstalační a seřizovací práce“.
Video verze článku:
Začněme konceptem elektřiny. Elektrický proud je uspořádaný pohyb nabitých částic pod vlivem elektrického pole. Částicemi mohou být volné elektrony kovu, pokud proud protéká kovovým drátem, nebo ionty, pokud proud proudí v plynu nebo kapalině.
V polovodičích je také proud, ale to je samostatné téma k diskusi. Příkladem je vysokonapěťový transformátor z mikrovlnné trouby - nejprve dráty protékají elektrony, poté se mezi dráty pohybují ionty, respektive nejprve proud protéká kovem a poté vzduchem. Látka se nazývá vodič nebo polovodič, pokud obsahuje částice, které mohou nést elektrický náboj. Pokud takové částice nejsou, pak se taková látka nazývá dielektrikum, nevede elektřinu. Nabité částice nesou elektrický náboj, který se měří jako q v coulombech.
Jednotka měření síly proudu se nazývá ampér a označuje se písmenem I, proud 1 ampér vznikne, když bodem elektrického obvodu projde náboj 1 coulomb za 1 sekundu, tedy zhruba síla proudu se měří v coulombech za sekundu. A v podstatě síla proudu je množství elektřiny protékající za jednotku času průřezem vodiče. Čím více nabitých částic běží podél drátu, tím větší je proud.
Aby se nabité částice pohybovaly z jednoho pólu na druhý, je nutné vytvořit mezi póly rozdíl potenciálů neboli – napětí. Napětí se měří ve voltech a označuje se písmenem V nebo U. Chcete-li získat napětí 1 V, musíte mezi póly přenést náboj 1 C a přitom odvést práci 1 J. Souhlasím, je to trochu nejasné .
Pro názornost si představte vodní nádrž umístěnou v určité výšce. Z nádrže vychází potrubí. Voda protéká potrubím pod vlivem gravitace. Voda je elektrický náboj, výška vodního sloupce je napětí a rychlost proudění vody je elektrický proud. Přesněji ne průtok, ale množství vody vytékající za vteřinu. Chápete, že čím vyšší hladina vody, tím větší bude tlak níže. A čím vyšší tlak níže, tím více vody proteče potrubím, protože rychlost bude vyšší.. Stejně tak čím vyšší napětí, tím větší proud bude proudit v okruhu.
Vztah mezi všemi třemi uvažovanými veličinami v obvodu stejnosměrného proudu je určen Ohmovým zákonem, který je vyjádřen tímto vzorcem, a zní to tak, že síla proudu v obvodu je přímo úměrná napětí a nepřímo úměrná odporu. Čím větší odpor, tím menší proud a naopak.
Přidám ještě pár slov o odporu. Dá se to změřit, nebo se to dá spočítat. Řekněme, že máme vodič se známou délkou a plochou průřezu. Hranaté, kulaté, to je jedno. Různé látky mají různé měrné odpory a pro náš imaginární vodič existuje tento vzorec, který určuje vztah mezi délkou, plochou průřezu a měrným odporem. Odpor látek lze nalézt na internetu ve formě tabulek.
Opět můžeme nakreslit přirovnání s vodou: voda protéká potrubím, ať má potrubí určitou drsnost. Je logické předpokládat, že čím delší a užší potrubí, tím méně vody jím proteče za jednotku času. Vidíte, jak je to jednoduché? Nemusíte se ani učit nazpaměť vzorec, stačí si představit dýmku s vodou.
Pokud jde o měření odporu, potřebujete zařízení, ohmmetr. V dnešní době jsou populárnější univerzální přístroje - multimetry, které měří odpor, proud, napětí a spoustu dalších věcí. Udělejme experiment. Vezmu kus nichromového drátu známé délky a průřezu, najdu na webu, kde jsem ho koupil, odpor a spočítám odpor. Nyní pomocí přístroje změřím stejný kus. Pro tak malý odpor budu muset odečíst odpor sond mého zařízení, který je 0,8 ohmu. Přesně takhle!
Stupnice multimetru je rozdělena podle velikosti měřených veličin, to je provedeno pro vyšší přesnost měření. Pokud chci změřit rezistor o jmenovité hodnotě 100 kOhm, nastavím rukojeť na větší nejbližší odpor. V mém případě je to 200 kiloohmů. Pokud chci změřit 1 kiloohm, použiji 2 ohmy. To platí pro měření jiných veličin. To znamená, že stupnice ukazuje limity měření, do kterých musíte spadnout.
Pokračujme v zábavě s multimetrem a zkusme změřit zbytek veličin, které jsme se naučili. Vezmu několik různých DC zdrojů. Budiž to 12voltový zdroj, USB port a transformátor, který vyrobil můj děda v mládí.
Napětí na těchto zdrojích můžeme změřit právě teď zapojením voltmetru paralelně, tedy přímo do plusu a mínusu zdrojů. S napětím je vše jasné, lze jej odebírat a měřit. Ale pro měření síly proudu musíte vytvořit elektrický obvod, kterým bude proud protékat. V elektrickém obvodu musí být spotřebič nebo zátěž. Ke každému zdroji připojíme spotřebitele. Kus LED pásku, motor a rezistor (160 ohmů).
Změřme proud tekoucí v obvodech. K tomu přepnu multimetr do režimu měření proudu a přepnu sondu na proudový vstup. Ampérmetr je zapojen do série s měřeným objektem. Zde je schéma, mělo by se také pamatovat a nezaměňovat s připojením voltmetru. Mimochodem, existuje něco jako proudové svorky. Umožňují měřit proud v obvodu bez přímého připojení k obvodu. To znamená, že nemusíte odpojovat dráty, stačí je nahodit na drát a měří. Dobře, vraťme se k našemu obvyklému ampérmetru.
Tak jsem změřil všechny proudy. Nyní víme, kolik proudu je spotřebováno v každém obvodu. Tady nám svítí LEDky, tady se točí motor a tady... Tak stůj, co dělá odpor? Nezpívá nám písničky, neosvětluje místnost a netočí žádným mechanismem. Za co tedy utratí celých 90 miliampérů? To nebude fungovat, pojďme na to přijít. Hej ty! Ach, ten je žhavý! Tady se tedy utrácí energie! Dá se nějak spočítat, jaká je zde energie? Ukazuje se, že je to možné. Zákon popisující tepelný účinek elektrického proudu objevili v 19. století dva vědci, James Joule a Emilius Lenz.
Zákon se nazýval Joule-Lenzův zákon. Vyjadřuje se tímto vzorcem a číselně ukazuje, kolik joulů energie se uvolní ve vodiči, kterým protéká proud za jednotku času. Z tohoto zákona můžete zjistit výkon, který se uvolňuje na tomto vodiči, výkon se označuje anglickým písmenem P a měří se ve wattech. Našel jsem tento velmi cool tablet, který spojuje všechny veličiny, které jsme dosud studovali.
Na mém stole se tedy elektrická energie používá k osvětlení, k provádění mechanické práce a k ohřevu okolního vzduchu. Mimochodem, právě na tomto principu fungují různá topidla, rychlovarné konvice, fény, páječky atd. Všude je tenká spirálka, která se vlivem proudu zahřívá.
Tento bod je třeba vzít v úvahu při připojování vodičů k zátěži, to znamená, že v tomto konceptu je také zahrnuto pokládání kabeláže do zásuvek v celém bytě. Pokud vezmete příliš tenký drát pro připojení k zásuvce a připojíte k této zásuvce počítač, varnou konvici a mikrovlnnou troubu, může se drát zahřát a způsobit požár. Proto existuje takové označení, které spojuje plochu průřezu vodičů s maximálním výkonem, který bude těmito vodiči protékat. Pokud se rozhodnete tahat dráty, nezapomeňte na to.
V rámci tohoto čísla bych také rád připomněl vlastnosti paralelního a sériového zapojení současných spotřebitelů. Při sériovém zapojení je proud na všech spotřebičích stejný, napětí je rozděleno na části a celkový odpor spotřebičů je součtem všech odporů. Při paralelním připojení je napětí na všech spotřebičích stejné, síla proudu je rozdělena a celkový odpor se vypočítá pomocí tohoto vzorce.
To přináší jeden velmi zajímavý bod, který lze použít k měření síly proudu. Řekněme, že potřebujete změřit proud v obvodu asi 2 ampéry. Ampérmetr se s tímto úkolem nedokáže vyrovnat, takže můžete použít Ohmův zákon v jeho čisté podobě. Víme, že v sériovém zapojení je síla proudu stejná. Vezmeme rezistor s velmi malým odporem a zapojíme jej do série se zátěží. Změříme na něm napětí. Nyní pomocí Ohmova zákona zjistíme aktuální sílu. Jak vidíte, shoduje se s výpočtem pásky. Hlavní věc, kterou je třeba si pamatovat, je, že tento přídavný odpor by měl mít co nejnižší odpor, aby měl minimální dopad na měření.
Je tu ještě jeden velmi důležitý bod, o kterém musíte vědět. Všechny zdroje mají maximální výstupní proud, při překročení tohoto proudu se může zdroj zahřát, selhat a v nejhorším případě i vznítit. Nejpříznivější výsledek je, když má zdroj nadproudovou ochranu, v takovém případě proud jednoduše vypne. Jak si pamatujeme z Ohmova zákona, čím nižší odpor, tím vyšší proud. To znamená, že když vezmete kus drátu jako zátěž, tedy uzavřete zdroj k sobě, pak síla proudu v obvodu vyskočí na obrovské hodnoty, tomu se říká zkrat. Pokud si pamatujete začátek čísla, můžete nakreslit analogii s vodou. Dosadíme-li do Ohmova zákona nulový odpor, dostaneme nekonečně velký proud. V praxi k tomu samozřejmě nedochází, protože zdroj má vnitřní odpor, který je zapojen do série. Tento zákon se nazývá Ohmův zákon pro úplný obvod. Zkratový proud tedy závisí na hodnotě vnitřního odporu zdroje.
Nyní se vraťme k maximálnímu proudu, který zdroj dokáže vyrobit. Jak jsem již řekl, proud v obvodu je určen zátěží. Mnoho lidí mi napsalo na VK a zeptalo se na něco podobného, trochu to přeženu: Sanya, mám zdroj 12 voltů a 50 ampérů. Když k němu připojím malý kousek LED pásku, spálí se? Ne, samozřejmě to nebude hořet. 50 ampér je maximální proud, který může zdroj produkovat. Když k tomu připojíte kus pásky, vezme to dobře, řekněme 100 miliampérů, a je to. Proud v obvodu bude 100 miliampérů a nikdo se nikde nespálí. Další věc je, že pokud vezmete kilometr LED pásku a připojíte jej k tomuto zdroji, proud tam bude vyšší než přípustný a zdroj se s největší pravděpodobností přehřeje a selže. Pamatujte, že je to spotřebitel, kdo určuje množství proudu v obvodu. Tato jednotka může vydávat maximálně 2 ampéry, a když ji zkratuji ke šroubu, se šroubem se nic nestane. To se ale nelíbí napájecímu zdroji; funguje v extrémních podmínkách. Pokud ale vezmete zdroj schopný dodávat desítky ampér, šroubovi se tato situace nebude líbit.
Jako příklad vypočítejme napájecí zdroj, který bude potřeba k napájení známé části LED pásku. Takže jsme si koupili cívku LED pásku od Číňanů a chceme napájet tři metry právě tohoto pásku. Nejprve přejdeme na stránku produktu a pokusíme se zjistit, kolik wattů spotřebuje jeden metr pásky. Tuto informaci jsem nenašel, takže je tu tato značka. Podívejme se, jaký druh pásky máme. Diody 5050, 60 kusů na metr. A vidíme, že výkon je 14 wattů na metr. Chci 3 metry, což znamená, že výkon bude 42 wattů. Je vhodné vzít zdroj s 30% rezervou chodu, aby nefungoval v kritickém režimu. Výsledkem je 55 wattů. Nejbližší vhodný zdroj bude 60 wattů. Z výkonového vzorce vyjádříme aktuální sílu a zjistíme ji s vědomím, že LED diody pracují při napětí 12 voltů. Ukazuje se, že potřebujeme jednotku s proudem 5 ampér. Například jdeme do Ali, najdeme to, koupíme to.
Při výrobě jakýchkoli USB domácích produktů je velmi důležité znát aktuální spotřebu. Maximální proud, který lze z USB odebrat, je 500 miliampérů a je lepší jej nepřekračovat.
A nakonec krátké slovo o bezpečnostních opatřeních. Zde můžete vidět, do jakých hodnot je elektřina považována za neškodnou pro lidský život.