Электрическая цепь (электроустановки здания): определение, особенности, примеры

Закон Ома

Закон
Ома. Напряжение и ток считаются наиболее благоприятными свойствами
электрических цепей. Одной из основных характеристик применения электроэнергии
является быстрая транспортировка энергии из одного места в другое и передача ее
потребителю в правильной форме. Производство разности потенциалов по току
приводит к мощности, т.е. к количеству энергии, высвобождаемой в электрической
цепи за единицу времени. Как упоминалось выше, для измерения мощности в
электрической цепи потребуется 3 устройства.

Так
каково же сопротивление провода или цепи в целом? Имеет ли проволока, как и
водопроводные трубы или трубки вакуумной системы, постоянное свойство, которое
можно назвать сопротивлением? В трубах, например, соотношение перепада
давления, при котором создается поток, деленное на скорость потока, обычно
является постоянным свойством трубы. Аналогичным образом, тепловой поток в
проволоке подчиняется простому соотношению, которое включает разность
температур, площадь поперечного сечения проволоки и длину проволоки.
Обнаружение этого соотношения для электрических цепей является результатом
успешного поиска.

В
1820-х годах немецкий школьный учитель Георг Ом первым начал искать
вышеупомянутые отношения. Прежде всего, он искал славу и знаменитостей, которые
позволили бы ему преподавать в университете. Это была единственная причина, по
которой он выбрал область исследований, имеющую особые преимущества.

Ом
был сыном слесаря, поэтому он умел рисовать металлическую проволоку различной
толщины, которая ему требовалась для экспериментов. Так как в то время не было
возможности купить подходящую проволоку, Ом сделал это сам. Во время
экспериментов он пробовал различные длины, толщины, металлы и даже температуры.
Он варьировал все эти факторы по порядку. Во времена Ома батареи все еще были
слабыми, в результате чего ток был разной силы. По этой причине исследователь
использовал термопару в качестве генератора, горячая точка которого была
помещена в пламя. Он также использовал грубый магнитный амперметр, а разность
потенциалов (называемая «напряжением» после Ом) измерялась путем
изменения температуры или количества термосплавов.

Доктрина
электрических цепей только начала развиваться. После изобретения батарей около
1800 года, она начала развиваться гораздо быстрее. Были разработаны и
изготовлены (часто вручную) различные устройства, открыты новые законы,
появились понятия и термины и т.д. Все это привело к более глубокому пониманию
электрических явлений и факторов.

Обновление
знаний об электричестве стало, с одной стороны, причиной появления новой
области физики, с другой — основой быстрого развития электротехники, т.е. были
изобретены батареи, генераторы, системы электроснабжения для освещения и
электропривода, электрические печи, электродвигатели и т.д.

Открытия
Ома имели большое значение как для развития изучения электричества, так и для
развития прикладной электротехники. Они упростили прогнозирование свойств
электрических цепей для постоянного тока, а затем и для переменного. В 1826 г.
Ом опубликовал книгу, в которой представил теоретические выводы и
экспериментальные результаты. Но его надежды не оправдались, книга была
высмеяна. Это было связано с тем, что метод грубых экспериментов казался
непривлекательным в то время, когда многие люди были преданы философии.

У
него не было выбора, кроме как отказаться от должности учителя. По той же
причине ему не назначили встречу в университете. В течение 6 лет ученый жил в
нищете, не имея уверенности в завтрашнем дне, с горьким разочарованием.

Но
постепенно его работы впервые стали известны за пределами Германии. Ом
пользовался уважением за рубежом и использовал свои исследования. В результате,
его соотечественники дома должны были признать его. В 1849 году он был назначен
профессором Мюнхенского университета.

Ом
обнаружил простой закон, устанавливающий связь между током и напряжением для
обрыва провода (для части цепи, для всей цепи). Он также создал правила для
определения того, что изменится, если будет взята проволока другого размера.
Закон Ома сформулирован следующим образом: Ток на участке цепи прямо
пропорционален напряжению на этом участке и обратно пропорционален
сопротивлению этого участка.

Расчет электрических цепей

Рассчитать цепь – значит найти все токи в ней. Существуют разные методы расчета электрических цепей: законы Кирхгофа, метод контурных токов, метод узловых потенциалов и другие. Рассмотрим применение метода контурных токов на примере конкретной цепи.

Сначала выделим контуры и обозначим ток в них. Направление тока можно выбирать произвольно. В нашем случае – по часовой стрелке. Затем для каждого контура составим уравнения по 2 закону Кирхгофа. Уравнения составляются так: Ток контура умножается на сопротивление контура, к полученному выражению добавляются произведения тока других контуров и общих сопротивлений этих контуров. Для нашей схемы:

Полученная система решается с подставкой исходных данных задачи. Токи в ветвях исходной цепи находим как алгебраическую сумму контурных токов

Какую бы цепь Вам ни понадобилось рассчитать, наши специалисты всегда помогут справится с заданиями. Мы найдем все токи по правилу Кирхгофа и решим любой пример на переходные процессы в электрических цепях. Получайте удовольствие от учебы вместе с нами!

Электроустановка

В настоящее время повсеместно используется большое количество механизмов, электрических приборов и другого высокотехнологичного оборудования, которое тем или иным образом связанно с электрической энергией. При этом, некоторые из них используются широко, другие имеют очень ограниченное применение.

Определение понятия “электроустановка”

. Согласно действующих Правил Устройства Электроустановок под электрической установкой подразумевается совокупность машин, линий электропередач, аппаратов, а также иного вспомогательного оборудования, включая все помещения, где они размещены, необходимых для первоначального производства, последующего преобразования, необходимого трансформирования, окончательной передачи и правильного распределения электроэнергии с возможным ее преобразованием в другой необходимый вид энергии.

В зависимости от конструктивного исполнения все применяемые сегодня электроустановки (далее ЭУ) можно разделить на следующие группы:

Наружные (открытые) ЭУ

, которые специально не защищены от вредного воздействия атмосферы, включая снег, дождь. При этом, те ЭУ, которые защищаются временными ограждениями из сетки или простыми навесами, действующие нормы относят к наружному типу.

Внутренние (закрытые) ЭУ

– это электроустановки, которые для правильной и безаварийной работы размещаются в специально оборудованных зданиях, способных эффективно их защищать от вредного воздействия атмосферы.

Помимо конструктивного исполнения все ЭУ, применяемые потребителями электрической энергии, по условиям безопасности в отношении поражения электрическим током подразделяются на следующие основные типы:

— ЭУ, работающие на напряжении до 1000 Вольт; — ЭУ, работающие на номинальном напряжении выше 1000 Вольт.

При этом, эффективная безопасность персонала, занимающегося постоянным обслуживанием ЭУ и посторонних лиц, их эксплуатирующих может быть обеспечена выполнением соответствующего уровня релейной защитой и следующих мероприятий:

— использованием блокировочных устройств и ограждений для исключения или минимизации неправильных действий и доступа к ним; — соблюдением необходимых расстояний до проводов, за счет их полного закрытия или ограждения; — использованием СИЗ, включая защиту от воздействия электромагнитного поля в ЭУ, где его напряженность больше допустимых пределов; — применением различных предупреждающих плакатов, надписей и сигнализации.

Особенности эксплуатации

. Необходимо отметить, что любая ЭУ называется действующей если она в нормальном режиме находится под напряжением или же на нее напряжение может быть подано путем включения любого коммутационного аппарата (выключателя, рубильника, разъединителя).

Немаловажным будет также заметить, что используемые в промышленности и быту ЭУ должны отвечать следующим основополагающим требованиям:

— их исполнение, конструкция, непосредственный способ установки, а также характеристики и класс изоляции должны в полном объеме соответствовать параметрам используемой сети, возможным режимам работы и, конечно, условиям окружающей среды, в которой им предстоит длительно функционировать; — все ЭУ в обязательном порядке должны иметь высокую устойчивость к возможным внешним воздействиям; — ЭУ должны отвечать требованиям действующих стандартов в отношении охраны окружающей среды, включая издаваемый уровень шума, напряженности электрического поля, вибрации.

Неукоснительное соблюдение всех вышеописанных правил и норм позволит избежать преждевременного выхода из строя любой ЭУ, вне зависимости от предполагаемых режимов работы, класса и уровня рабочего напряжения, исключить возможность поражения людей электрическим током, считающегося очень опасным воздействующим фактором для человеческого организма.

Электроустановка: меры предосторожности при использовании

При работе с действующей электроустановкой необходимо учитывать меры безопасности. Лучше всего не работать самостоятельно с электрическим оборудованием, а если возникла какая-то проблема, то обратиться к специалисту. Должны осуществляться строгие меры при работе с электрическими установками:

До проведения различных операций с источниками электроэнергии могут быть допущены только те, у кого есть специальное разрешение. Работники с электрическими установками проходят полный инструктаж и получают допуск на официальной основе.
Обязательны специальные приспособления для защиты, при контакте с электрическими установками или непосредственно проводами. Такие как резиновые перчатки, резиновая обувь, резиновый коврик и инструменты с прорезиненными рукоятками.
Запрещено проводить какие-либо работы над электрическими установками, если они включены и действуют.

Учитывайте также то, что сферы и места применения таких электрических установок различны. Меры безопасности также, помимо общих базовых, для каждой отрасли будут свои. Их необходимо соблюдать при каждом этапе работ – от начальных, до окончательных. Помимо этого, постоянные плановые осмотры съем энергоснабжения и контроль над сотрудниками объект – как они соблюдают меры, проводится ли инструктаж и пр. Это делается для того, чтобы избежать перебоев в работе и минимизировать риски в работе на таких объектах.

Каждая электроустановка требует как технических, так и организационных мероприятий по безопасному использованию. Как уже сказано ранее, каждый работник обязан пройти полный инструктаж и получить специальный допуск. За каждую работу назначаются ответственные лица на объекте. Место работ оформляется и подготавливается в соответствии с требованиями, а также обрисовывается весь проект целиком – как он работает, какие потребители энергии, какие источники питания. Каждый режим работы и этап должны быть закреплены юридически. Это обязательные требования по технике безопасности работ с электрическими установками. Далее – об обслуживании этих конструкций.

Электроустановка — классификация

Электроустановки подразделяются на несколько видов, в зависимости от параметра напряжения. Есть устройства с силовой мощностью до 1000 В, и выше. Каждое классифицируется по-своему и имеет особенное назначение:

Осветительные электроустановки создают световую энергию из электрической.
Силовые электроустановки предназначены для выработки высокого уровня напряжения тока. Отличаются от всех остальных установок мощностью. Наиболее часто такую категорию электроустановок используют в промышленности на крупной площади для обеспечения электросетей или подстанций.
Коммутационные аппараты – для переключения в электросхеме от высоких показателей напряжения до бытовых и наоборот.
В разных случаях применяются преобразовательные электроустановки . Они быстро преобразуют разные виды тока.
Водонагревательные. Используются для подогрева воды в большом объеме.
Электрооперационные электроустановки необходимы в качестве вспомогательного оборудования на разных производствах и пр. Используются для подключения нагрева помещения и прочих операций.

Электроустановки могут быть как открытыми, так и закрытыми по типу предназначения. Установки открытого вида используются в основном на улице. Им не страшны перепады температур или осадки. Оснащаются защитой в высокой степени. Закрытые электроустановки в основном используют в помещениях. Они не обладают защитой от внешних погодных воздействий.

Также есть электроустановки комплектного типа. Могут быть установлены под открытым небом, но обязательно должны быть оснащены защитными конструкциями. Обычно это специальная защита из металла вокруг всей установки. Она предназначена в том числе для того, чтобы защитить от воздействия людей поблизости.

Между собой электроустановки различаются и по степени мощности передаваемой электроэнергии. До 1000 В используются для непостоянного оснащения энергией функционального оборудования. От 1000 и выше – как постоянный источник для потребителей.

Классификация

Постоянный и переменный ток

Если заряженные частицы движутся внутри макроскопических тел относительно той или иной среды, то такой ток называют электрический »ток проводимости». Если движутся макроскопические заряженные тела (например, заряженные капли дождя), то этот ток называют »конвекционным».

Токи различают на постоянный и переменный. Также существуют всевозможные разновидности переменного тока. При определении видов тока слово «электрический» опускают.

Постоянный ток — ток, направление и величина которого не меняются во времени. Может быть пульсирующий, например выпрямленный переменный, который является однонаправленным.
Переменный ток — электрический ток, изменяющийся во времени. Под переменным током понимают любой ток, не являющийся постоянным.
Периодический ток — электрический ток, мгновенные значения которого повторяются через равные интервалы времени в неизменной последовательности.
Синусоидальный ток — периодический электрический ток, являющийся синусоидальной функцией времени. Среди переменных токов основным является ток, величина которого изменяется по синусоидальному закону. Любой периодический несинусоидальный ток может быть представлен в виде комбинации синусоидальных гармонических составляющих (гармоник), имеющих соответствующие амплитуды, часто́ты и начальные фазы. В этом случае Электростатический потенциал каждого конца проводника изменяется по отношению к потенциалу другого конца проводника попеременно с положительного на отрицательный и наоборот, проходя при этом через все промежуточные потенциалы (включая и нулевой потенциал). В результате возникает ток, непрерывно изменяющий направление: при движении в одном направлении он возрастает, достигая максимума, именуемого амплитудным значением, затем спадает, на какой-то момент становится равным нулю, потом вновь возрастает, но уже в другом направлении и также достигает максимального значения, спадает, чтобы затем вновь пройти через ноль, после чего цикл всех изменений возобновляется.
Квазистационарный ток — относительно медленно изменяющийся переменный ток, для мгновенных значений которого с достаточной точностью выполняются законы постоянных токов. Этими законами являются закон Ома, правила Кирхгофа и другие. Квазистационарный ток, так же как и постоянный ток, имеет одинаковую силу тока во всех сечениях неразветвлённой цепи. При расчёте цепей квазистационарного тока из-за возникающей э. д. с. индукции ёмкости и индуктивности учитываются как сосредоточенные параметры. Квазистационарными являются обычные промышленные токи, кроме токов в линиях дальних передач, в которых условие квазистационарности вдоль линии не выполняется.
Ток высокой частоты — переменный ток, (начиная с частоты приблизительно в десятки кГц), для которого становятся значимыми такие явления, которые являются либо полезными, определяющими его применение, либо вредными, против которых принимаются необходимые меры, как излучение электромагнитных волн и скин-эффект. Кроме того, если длина волны излучения переменного тока становится сравнимой с размерами элементов электрической цепи, то нарушается условие квазистационарности, что требует особых подходов к расчёту и проектированию таких цепей.
Пульсирующий ток — это периодический электрический ток, среднее значение которого за период отлично от нуля.
Однонаправленный ток — это электрический ток, не изменяющий своего направления.

Вихревые токи

Вихревые токи Фуко

Вихревые токи ( или токи Фуко) — замкнутые электрические токи в массивном проводнике, которые возникают при изменении пронизывающего его магнитный поток, поэтому вихревые токи являются индукционными токами. Чем быстрее изменяется магнитный поток, тем сильнее вихревые токи. Вихревые токи не текут по определённым путям в проводах, а замыкаясь в проводнике образуют вихреобразные контуры.

Существование вихревых токов приводит к скин-эффекту, то есть к тому, что переменный электрический ток и магнитный поток распространяются в основном в поверхностном слое проводника. Нагрев вихревыми токами проводников приводит к потерям энергии, особенно в сердечниках катушек переменного тока. Для уменьшения потерь энергии на вихревые токи применяют деление магнитопроводов переменного тока на отдельные пластины, изолированные друг от друга и расположенные перпендикулярно направлению вихревых токов, что ограничивает возможные контуры их путей и сильно уменьшает величину этих токов. При очень высоких частотах вместо ферромагнетиков для магнитопроводов применяют магнитодиэлектрики, в которых из-за очень большого сопротивления вихревые токи практически не возникают.

Действующие электроустановки на конкретных примерах

После точного определения электроустановок и их назначения, обратимся к конкретным примерам из обычной жизни. Действующие электроустановки это:

Различные электрические двигатели или генераторы. Трансформаторные устройства.
Устройства, нормализующие подачу электроэнергии для резервного источника питания или после сбоя. Предназначены для устранения перенапряжения или наоборот нехватки напряжения.
Единые линии для выработки и передачи электроэнергии. Включают в себя систему кабелей или проводов, и прочего оборудования.
Выключатели или разъединители.
Системы освещения. Источники световой энергии для домов частного типа или загородного, а также предприятий под открытым небом.
Бытовые потребители электроэнергии. Их также можно внести в список установок. Например, это элементы проводки, распределительные щитки и прочее оборудование.

Классификация электроустановок

На расположение в помещении электрического оборудования и электрических установок в целом определяющее значение имеют несколько факторов:

Узел ввода. Через него электрическая энергия поступает в помещение. В качестве узла ввода может использоваться электрический кабель высокого напряжения или проводка;
Место расположения электрической установки. Нередко бывают случаи, когда электроустановка расположена не внутри помещения, а снаружи. В данном случае в качестве электроустановки выступает электрический распределительный щит, насос для функционирования водяных фонтанов или скважин, систем для поливки или бассейнов.

Электрические установки между собой подразделяются по мощности:

До 1000 В. Используются для обеспечения функционирования оборудования, мощностью до 1000 В;
От 1000 до 1500 В. Применяются для подачи постоянного тока от источника питания до его потребителей не больше 1500 В.

По типу использования эклектические установки подразделяются на такие виды:

Электрические станции. Используются для обеспечения работы электрического промышленного оборудования и функционирования линий теплоснабжения;
Высокомощные нагреватели воды. Предназначены для нагревания большого количества воды;
Осветительные системы. Обеспечивают электрическое снабжение частных и загородных домов.

Определение электроустановки

Сообщение rwg » 20 сен 2019, 11:03

Сообщение Михайло » 20 сен 2019, 16:29

Сообщение rwg » 20 сен 2019, 19:58

Сообщение vodav » 21 сен 2019, 19:46

Сообщение Универсал » 21 сен 2019, 19:51

Сообщение Ryzhij » 21 сен 2019, 21:30

Сообщение Михайло » 22 сен 2019, 08:07

Сообщение keysansa » 22 сен 2019, 09:55

Сообщение Универсал » 22 сен 2019, 10:43

Сообщение keysansa » 22 сен 2019, 10:56

Сообщение Serex » 22 сен 2019, 14:54

Сообщение keysansa » 22 сен 2019, 15:04

Сообщение Serex » 22 сен 2019, 15:13

Сообщение keysansa » 22 сен 2019, 15:31

Сообщение rwg » 22 сен 2019, 17:50

Сообщение Универсал » 22 сен 2019, 17:55

Сообщение keysansa » 22 сен 2019, 18:32

Сообщение Linkel » 22 сен 2019, 18:57

Электроустановка – это группа электрического оборудования + помещение.

Электроприбор — это техническое устройство.

Нас инженер всегда спрашивал, чайник или телевизор это электроустановка или электроприбор?!

Сообщение rwg » 22 сен 2019, 19:44

Сообщение Serex » 22 сен 2019, 21:24

Сообщение Ryzhij » 23 сен 2019, 06:27

Сообщение Linkel » 23 сен 2019, 11:04

Сообщение Serex » 23 сен 2019, 20:36

Классификация электрических цепей

По назначению электрические цепи бывают:

Силовые электрические цепи;
Электрические цепи управления;
Электрические цепи измерения;

Силовые цепи предназначены для передачи и распределения электрической энергии. Именно силовые цепи ведут ток к потребителю.

Также цепи разделяют по силе тока в них. Например, если ток в цепи превышает 5 ампер, то цепь силовая. Когда вы щелкаете чайник, включенный в розетку, Вы замыкаете силовую электрическую цепь.

Электрические цепи управления не являются силовыми и предназначены для приведения в действие или изменения параметров работы электрических устройств и оборудования. Пример цепи управления – аппаратура контроля, управления и сигнализации.

Электрические цепи измерения предназначены для фиксации изменений параметров работы электрического оборудования.

Примеры из практики и часто задаваемые вопросы

Зачастую новички задают вопрос, будет ли линия или электроустановка считаться действующей, если отключить аппарат, способный подавать электричество.

Для того, что сделать ее недействующей в данном случае, необходимо отключить не только коммутационные аппараты, но также и отсоединить кабель, по которому проходит ток, а также вынести соответствующее распоряжение (о признании определённой установки недействующей).

Второй не менее частотный вопрос –как определить действующую электроустановку на практике?

Более того, в одном помещении может находиться несколько установок, поскольку её границы определяются балансовой принадлежностью участков. Даже у Вас дома могут быть разные электроустановки, принадлежащие нескольким компаниям.

Это неудивительно, ведь одна ЛЭП также делится на площади, владельцами которых являются разные организации.