Что нужно знать об электричестве новичкам?
К нам часто обращаются читатели, которые раньше не сталкивались с работами по электричеству, но хотят в этом разобраться. Для этой категории создана рубрика «Электричество для начинающих».
Рисунок 1. Движение электронов в проводнике.
Прежде чем приступить к работам, связанным с электричеством, необходимо немного «подковаться» теоретически в этом вопросе.
Термин «электричество» подразумевает движение электронов под действием электромагнитного поля.
Главное — понять, что электричество — это энергия мельчайших заряженных частиц, которые движутся внутри проводников в определенном направлении (рис. 1).
Постоянный ток практически не меняет своего направления и величины во времени. Допустим, в обычной батарейке постоянный ток. Тогда заряд будет перетекать от минуса к плюсу, не меняясь, пока не иссякнет.
Переменный ток — это ток, который с определенной периодичностью меняет направление движения и величину. Представьте ток как поток воды, текущий по трубе. Через какой-то промежуток времени (например, 5 с) вода будет устремляться то в одну сторону, то в другую.
Рисунок 2. Схема устройства трансформатора.
С током это происходит намного быстрее, 50 раз в секунду (частота 50 Гц). В течение одного периода колебания величина тока повышается до максимума, затем проходит через ноль, а потом происходит обратный процесс, но уже с другим знаком. На вопрос, почему так происходит и зачем нужен такой ток, можно ответить, что получение и передача переменного тока намного проще, чем постоянного. Получение и передача переменного тока тесно связаны с таким устройством, как трансформатор (рис. 2).
Генератор, который вырабатывает переменный ток, по устройству гораздо проще, чем генератор постоянного тока. Кроме того, для передачи энергии на дальнее расстояние переменный ток подходит лучше всего. С его помощью при этом теряется меньше энергии.
При помощи трансформатора (специального устройства в виде катушек) переменный ток преобразуется с низкого напряжения на высокое, и наоборот, как это представлено на иллюстрации (рис. 3).
Именно по этой причине большинство приборов работает от сети, в которой ток переменный. Однако постоянный ток также применяется достаточно широко: во всех видах батарей, в химической промышленности и некоторых других областях.
Рисунок 3. Схема передачи переменного тока.
Многие слышали такие загадочные слова, как одна фаза, три фазы, ноль, заземление или земля, и знают, что это важные понятия в мире электричества. Однако не все понимают, что они обозначают и какое отношение имеют к окружающей действительности. Тем не менее знать это надо обязательно.
Не углубляясь в технические подробности, которые не нужны домашнему мастеру, можно сказать, что трехфазная сеть — это такой способ передачи электрического тока, когда переменный ток течет по трем проводам, а по одному возвращается назад. Вышесказанное надо немного пояснить. Любая электрическая цепь состоит из двух проводов. По одному ток идет к потребителю (например к чайнику), а по другому возвращается обратно. Если разомкнуть такую цепь, то ток идти не будет. Вот и все описание однофазной цепи (рис. 4 А).
Тот провод, по которому ток идет, называется фазовым, или просто фазой, а по которому возвращается — нулевым, или нолем. Трехфазная цепь состоит из трех фазовых проводов и одного обратного. Такое возможно потому, что фаза переменного тока в каждом из трех проводов сдвинута по отношению к соседнему на 120° (рис. 4 Б). Более подробно на этот вопрос поможет ответить учебник по электромеханике.
Рисунок 4. Схема электрических цепей.
Передача переменного тока происходит именно при помощи трехфазных сетей. Это выгодно экономически: не нужны еще два нулевых провода. Подходя к потребителю, ток разделяется на три фазы, и каждой из них дается по нолю. Так он попадает в квартиры и дома. Хотя иногда трехфазная сеть заводится прямо в дом. Как правило, речь идет о частном секторе, и такое положение дел имеет свои плюсы и минусы.
Земля, или, правильнее сказать, заземление — третий провод в однофазной сети. В сущности, рабочей нагрузки он не несет, а служит своего рода предохранителем.
Например, в случае когда электричество выходит из-под контроля (например, короткое замыкание), возникает угроза пожара или удара током. Чтобы этого не произошло (то есть значение тока не должно превышать безопасный для человека и приборов уровень), вводится заземление. По этому проводу избыток электричества в буквальном смысле слова уходит в землю (рис. 5).
Рисунок 5. Простейшая схема заземления.
Еще один пример. Допустим, в работе электродвигателя стиральной машины возникла небольшая поломка и часть электрического тока попадает на внешнюю металлическую оболочку прибора.
Если заземления нет, этот заряд так и будет блуждать по стиральной машине. Когда человек прикоснется к ней, он моментально станет самым удобным выходом для данной энергии, то есть получит удар током.
При наличии провода заземления в этой ситуации излишний заряд стечет по нему, не причинив никому вреда. В дополнение можно сказать, что нулевой проводник также может быть заземлением и, в принципе, им и является, но только на электростанции.
Ситуация, когда в доме нет заземления, небезопасна. Как с ней справиться, не меняя всю проводку в доме, будет рассказано в дальнейшем.
Некоторые умельцы, полагаясь на начальные знания по электротехнике, устанавливают нулевой провод как заземляющий. Никогда так не делайте.
При обрыве нулевого провода корпуса заземленных приборов окажутся под напряжением 220 В.
Заземление, ноль, фаза: цвета проводов
Цветовая маркировка проводов – это далеко не рекламная «фишка» производителей, как считают некоторые электрики-новички. Это специальное обозначение, которое позволяет электромонтеру определить ноль, заземление и фазу без использования дополнительных измерительных приборов.
При неправильном соединении между собой контактов, могут возникнуть неприятные последствия в виде короткого замыкания и поражения человека электротоком.
Основная цель нанесения цветовой маркировки – это сокращение сроков подключения контактов и создание безопасных условий при проведении электромонтажных работ. На текущий момент, в соответствии с ПУЭ и европейскими стандартами, каждая жила имеет свой четко прописанный окрас.
О том, какой цвет имеет нулевой провод, заземление и фаза, мы и поговорим.
Провод заземления
По стандартам изоляция «земли» окрашивается в желто-зеленый оттенок. Некоторые производители наносят на заземляющий проводник желто-зеленые полосы в продольном и поперечном направлении. Редко, но все же встречаются, оболочки чисто зеленого или чисто желтого цвета.
На электрических схемах «земля» обозначается двумя латинскими буквами «РЕ». Заземление часто называют нулевой защитой, но это не рабочий ноль, не нужно путать.
Провод нейтрали
Как в однофазной электрической сети, так и трехфазной, нейтраль окрашивается голубым или синим цветом. На электросхеме ноль обозначается латинской буквой «N». Нейтраль также называется нулевым или нейтральным рабочим контактом.
Провод фазы
Этот провод в зависимости от производителя маркируется следующими цветами:
Самые распространенные цвета для обозначения фазы – черный, белый и коричневый.
Несмотря на кажущеюся простоту, цветовая маркировка имеет ряд особенностей, которые вызывают у новичков следующие вопросы:
2.Как определить фазу, заземление и ноль, если изоляция имеет нестандартный цвет либо вообще бесцветна?
Разберемся с каждым пунктом.
Что такое PEN?
Устаревшая на сегодня система заземления типа TN-C предполагает совмещение заземления и нейтрали. Ее основное преимущество – это скорость выполнения электромонтажных работ. Недостаток TN-C– это высокая вероятность повреждения электротоком при монтаже проводки в квартире или доме.
Основной цвет для обозначения совмещенного провода – желто-зеленый, но на концах изоляции имеется синий окрас, характерный для нулевого провода.
На электросхеме такой контакт обозначается тремя латинскими буквами «PEN».
Как найти фазу, заземление и ноль?
Бывают случаи, когда при ремонте бытовой электрической сети оказывается, что все проводники имеют один цвет. Как в таком случае определить, где какой провод.
В однофазной сети, где всего две жилы, без заземления, нужно всего лишь иметь при себе специальную индикаторную отвертку. Для начала нужно отключить электричество на распределительном щитке. Затем зачищаются провода и разводятся по сторонам. Теперь снова включаем электричество и поочередно подносим индикатор к каждому из проводов. Если при контакте лампочка на отвертке загорелась, значит – это фаза, а вторая жила, следовательно, ноль.
Если электрическая сеть трехфазная, то понадобиться более сложное оборудование – мультиметр с измерительными щупами. Для начала устанавливаем прибор на значение выше 220 Вольт. Один щуп фиксируем на фазе, а вторым определяем заземление и ноль. При контакте с нулем, тестер должен показать напряжение 220 Вольт. Заземляющий провод будет показывать напряжение немного ниже.
Если под рукой нет индикаторной отвертки или мультитестера, то определить принадлежность провода можно по изоляции. Здесь важно знать, что синяя оболочка всегда является нейтралью. Даже в самой нестандартной маркировке ее окрас не меняется. Две другие жилы установить сложнее.
Первый способ основан на ассоциациях. Например, перед вами цветной и белый, либо черный контакт. Обычно землю обозначают белым или черным цветом. Следовательно, оставшийся провод – это фаза.
Второй способ. Нейтраль снова отбрасываем. Остался красный и черный. Согласно ПУЭ белая изоляция – это фаза. Тогда красный проводник – это земля.
В цепях с постоянным током цветовая маркировка минуса и плюса представлена соответственно черным и красным цветом изоляции. В трехфазной сети трансформатора каждая фаза окрашена в индивидуальный цвет:
Ноль, как всегда, синий, а заземление – желто-зеленое. В кабелях, рассчитанных на напряжение 380 Вольт, провода обозначаются так:
Защитный и нулевой проводники не отличаются по маркировке от предыдущего варианта.
Обозначаем провода самостоятельно
При отсутствии визуального обозначения, после ремонтных работ нужно самостоятельно указать принадлежность проводов. Для этого подойдет яркая изоляционная лента или термоусадочная трубка.
По ГОСТу, маркировку жил нужно проводить на концах проводников – в местах их контакта с шиной.
Такие пометки значительно облегчат будущий ремонт и обслуживание.
Смотрите также:
Электрический ток, как понять фазу и ноль если есть плюс и минус?
Плюс и минус — величины относительные. Они живут только по отношению друг к другу. С обмотки генератора или трансформатора выходит 2 провода на которых разность потенциалов меняется относительно друг друга (сам уровень разности потенциалов — напряжение и темп изменения -частота не важны).
Можно 1 из выводов заземлить. И в этом случае на втором выходе будет разность потенциалов с землей меняться от минуса к плюсу проходя через ноль. В этом случае ноль является потенциалом Земли. Но это всего лишь один из вариантов. Можно не заземлять и получить схему с изолированной нейтралью. Такое в медицине применяется. В этом случае между землей и проводами разницы потенциалов не будет никогда и сидящий на "земле" пациент не получит поражения током даже если схватится за 1 голый провод.
система выбрала этот ответ лучшим
в избранное ссылка отблагодарить
Ultramarin e [8.5K]
Тоже хороший ответ!
Так как со временем понимание увеличивается, я уже вижу такую картину: генератор гоняет электроны по замкнутому кругу то по часовой стрелке, то против, вот и получается как вы сказали "разность потенциалов меняется относительно друг друга".
Объясните тогда что такое "Напряжение", это напряженность или величина разности потенциалов? — 2 года назад
не морочтесь "перегоном" электронов. Для начала остановитесь просто на разности потенциалов. Эта разность потенциалов и есть напряжение. Но разность потенциалов всегда считается по замкнутой цепи — в схеме с изолированной нейтралью напряжение может быть большим между выводами, а по отношению к "земле" оно будет нулевым, а еще точнее неопределенным.
И еще: генерация именно переменного тока не есть обязательность процесса генерации. Это просто результат того, что в инженерной практике легче использовать вращательное движение, чем поступательное. Это просто частный случай. Тот же МГД генератор генерирует вполне себе постоянный ток. Как и масса электростатических генераторов. — 2 года назад
Фаза, точнее фазный провод называется так, поскольку напряжение в нём изменяется относительно других проводов в виде синусоиды..
В обычной трёхфазной системе имеются три фазных провода, в которых имеются напряжения, изменяющиеся по синусоиде, но сдвинутой в 120 градусов: 3 по 120 градусов и есть 360 — т.е. сдвиг на целый период колебания..
Частота же промышленной сети, (т. е. количество целых периодов) 50 герц (50 колебаний в секунду)..
Нулевой провод или нулевая фаза выходит из нулевой (общей точки для трёх фаз)..
Вообще напряжение меняется между фазами и между каждой фазой и нулём 50 (60) раз в секунду, т.е. 50 (60) раз в секунду плюс будет на фазе и ещё столько же на фазе будет минус относительно других фаз (т.н. линейное напряжение) и относительно нулевого провода (т.н. фазное напряжение), но это напряжение изменяется и по величине..
Это так называемое мгновенное значение напряжения.
Так что не имеет смысла обычно говорить о знаках напряжения, очень быстро изменяющееся по величине и знаку!
Поэтому и вводят понятие фазный и нулевой провод:)
в избранное ссылка отблагодарить
Ultramarin e [8.5K]
Я понял что эти понятия для бытовых и промышленных электроприборов, но не для электроники где напряжение выравнивают на определенный уровень. — 2 года назад
Для приборов, в которых используется для питания напряжение постоянного тока вводят понятие (условное. поскольку потенциал не имеет строгого физического смысла; смысл имеет разность потенциалов или как его ещё называют напряжение) положительного и отрицательного потенциалов.
Для систем питания трёхфазного тока используют понятия фазы и нуля..
Это как бы использование двух языков: в Англии вы будете говорить с жителями на английском, а во Франции — на французском. — 2 года назад
Частота сети зависит от частоты вращения генератора и его конструкции (числа полюсов)..
При этом в системе в нормальном состоянии количество вырабатываемой энергии равно количеству потребляемой!
Если больше будет потребление больше генерации, то генераторы будут затормаживаться и частота сети падать, если наоборот, частота сети будет расти..
Для поддержания в строгих пределах частоты сети имеется целый ряд автоматических устройств, начиная от устройств на самой электростанции (например направляющие аппараты на турбинах ГЭС), общесистемной автоматикой и автоматикой у потребителей: это многоуровневаемая сложная система на всех ступенях иерархии..
Вообще частота в основном связана с балансом мощности в системы и её дефицит при не устранении во время ведёт (особенно в масштабах целой энергосистемы) к развалу всей энергосистемы и отключению целых районов, а иногда и стран! — 2 года назад
Ultramarin e [8.5K]
Вот про автоматику, это действительно мне интеренсно узнать.
А этот вопрос сможете понять http://www.bolshoyvopros.ru/questions/1107120-kak-rabotaet-gidroelektr ostancija.html — 2 года назад
Ни один из официальных учёных не может дать точного определения электрическому току, неофициальные учёные (те научные работы которых не признаны официальной наукой) говорят что электрический ток является волной продольного сжатия которая вызывается разностью потенциалов (разница в плотности сред которые связывает проводник) в проводнике. таким образом движение электронов и других выдуманных элементов в проводнике отсутствует. Сейчас есть много работ опубликованных на эту тему ( можно найти в интернет). а так же действующих генераторов принцип действия которых основан на этом подходе. Сложилась интересная ситуация приборы работающие есть а признания их нет, для примера генератор трения Ван Граафа исключили из всех учебников. Нет в природе минусов но есть разность.
в избранное ссылка отблагодарить
Ultramarin e [8.5K]
Вот хотелось бы понять про волну продольного сжатия.
Есть проводник из каких то частиц и есть перепад давления этих частиц, тогда генератор электричества каким то образом усиливает это перепад давлений и происходят явления нагрева, эл.света. — 2 года назад
Предлагаю прочитать книгу или посмотреть лекции Рыбникова Ю. С. ознакомится с работой Умова Н. А. "О скрытых средах" или другими его работами все интересны. После ознакомления с таким подходом к пониманию мироздания много вопросов сами собой отпадают. — 2 года назад
Честно говоря, я сам с трудом понимаю, что такое электрический ток, потому что никогда его не видел:). Ну а вообще, категории "плюс" и "минус" могут быть только у постоянного тока. А переменный ток бежит синусоидой, на ходу меняя полярности плюс на минус, поэтому его и называют переменным. То есть, в фазе есть и плюсы и минусы, но в переменном токе они нам не нужны. А ноль — это никакой не минус и не плюс. Этот нулевой провод служит для замыкания цепи переменного тока.
в избранное ссылка отблагодарить
Ultramarin e [8.5K]
Согласен что ноль это ноль. Но когда подключаешь к переменному току диодный мостик, тогда и в фазе есть плюс и минус и в нуле есть плюс и минус. Как с этим быть? — 2 года назад
Источники: http://fazaa.ru/dlya-nachinayushhix/pro-elektrichestvo-novichkam.html, http://electrikagid.ru/montaj-electroprovodki/zazemlenie-nol-faza-cveta-provodov.html, http://www.bolshoyvopros.ru/questions/1108285-elektricheskij-tok-kak-ponjat-fazu-i-nol-esli-est-pljus-i-minus.html
