Встраиваемые части мебели 14 глава

14.3.1. Основные понятия

Большинство технических приборов и устройств нуждаются в электрическом токе, поэтому важны знания основ электротехники.

Электрическая цепь: электрическую энергию можно распределять лишь в замкнутой системе, так называемой электрической цепи.

Движение электрически заряженных частиц называют электрическим током. Он состоит из движущихся электронов в металлическом проводнике.

Для объяснения основных понятий электротехники можно сравнить простую гидросистему с цепью электрического тока. Необходимое для гидросистемы давление производит насос (рис. 14.103); поток жидкости приводит в движение гидравлический двигатель. Для электрической цепи тока в генераторе вырабатывается электрическое напряжение (рис. 14.104); 110Т0К электронов приводит в движение электрический двигатель.

Напряжение (£/): гидравлический насос вырабатывает на одной стороне избыточное давление, а на другой стороне пониженное давление. Перепад давлений — это причина для тока жидкости.

С помощью генератора на одном контакте (отрицательный полюс) вырабатывается избыток электронов, на другом контакте (положительный полюс) - недостаток электронов. Благодаря этомувозникает перепад давления электронов, который можно назвать электрическим напряжением.

Электрическое напряжение измеряется в вольтах (В).

Измерительный прибор для электрического напряжения называют вольтметром. Напряжение измеряют в месте потребления, при этом оба зажима вольтметра соединяют с обоими зажимами потребителя (рис.14.105).

С помощью контроллера фазы можно установить, проводит ли проводник напряжение по сравнению с землей. Если пробником касаются проводника, находящегося под напряжением, то замыкается электрическая цепь, проходящая через лампу тлеющего разряда, защитный резистор, пружины, контакты и человеческое тело, и лампа тлеющего разряда вспыхивает. Защитный резистор в контроллере фазы ограничивает ток в соответствии с величинами, безопасными для людей.

Ток (/): электрический ток может течь лишь в том случае, когда имеется напряжение и замыкается электрическая цепь. Электрический ток — это число электронов, которые за единицу времени протекают через поперечное сечение проводника.

Электрический ток измеряется в амперах (А).

Сопротивление (К): все электрические проводники и приборы оказывают потоку электронов более или менее высокое сопротивление.

Величина сопротивления измеряется в омах (Ом).

14.3.2. Выработка напряжения

Электрическое напряжение возникает посредством индукции, благодаря преобразованию химической энергии, свету и благодаря трению.

Выработка напряжения посредством индукции происходит тогда, когда электрический проводник движется, например катушка в магнитном поле (рис. 14.106). Эта возможность выработки напряжения используется во всех генераторах, в электростанциях и транспортных средствах (осветительный генератор) (рис. 14.107),

Выработка напряжения в сети посредством химической энергии происходит тогда, когда два раз-личных металла или уголь и один металл находятся в контакте с проводящей жидкостью (электролитом). При этом образуется гальванический элемент.

Некоторые сложные гальванические элементы называют батареями или аккумуляторами. Стандартные батареи чаще всего составлены из элементов с электродами из угля и цинка (рис. 14.108). Этот элемент уголь-цинк подает напряжение по 1,5 вольт. При потреблении тока разрушается менее благородный электрод, в данном случае цинк.

Выработка напряжения с помощью света. В фотоэлементах возникает электрическое напряжение,

пока на них падает свет, например экспонометр и элемент солнечной батареи.

Выработка напряжения посредством трения (статическое электричество). Искусственные материалы в большинстве случаев хорошие проводники и благодаря трению могут заряжаться высоким напряжением.

Даже металлические корпусы, изолированные по сравнению с землей, например автомобиль при движении на сухой трассе, благодаря трению могут заряжаться до 1000 В. Это проявляется, например притягиванием пылевых частиц, приклеиванием пленки и искрообразованием, сопровождающимся искрящим звуком. Правда, при разряде выступающий ток очень незначителен.

Взрыв паров растворителя (пылевоздушной смеси) мажет произойти из-за разрядной искры.

14.3.3. Воздействие электрического тока

Электрическая энергия может преобразовываться в тепловую и световую энергию, в магнетическую и химическую энергию, а также в кинетическую энергию.

Тепло и свет: в электрическом нагревательном приборе, например в нагревательной спирали, потоку электронов препятствует лишь незначительное сопротивление. Появляющийся в результате этого большой электрический ток благодаря трению б проволоке вызывает нагрев до красного каления (электрокамин) или до яркого свечения (лампа накаливания), У лампы накаливания коэффициент полезного действия очень незначительный. Около 3% энергии испускается в виде света, 97% электрической энергии превращается в тепло.

Напротив, у люминесцентной лампы (газоразрядная лампа) коэффициент полезного действия достигает 15—20%.

Магнетическое действие электрического тока используется, например, в электродвигателях и 1ромкоговорителях.

Химическое действие: если постоянный ток [определенные газы (неон, пары

проводится через проводящую жидкость, то на по- Р^™) вспыхивают при прохож-

дении через них тока. Этот свет,

ложительный полюс притягиваются отрицатель- например в люминесцентной

но заряженные частицы, а на отрицательный по- ! ^лампе- можно назвать «хопод- * * ным» светом в противополож-

люс - положительно заряженные частицы (отри- ностъ «теплому« свету в лампе

цательные и положительные ионы). Это явление накаливания. называют электролизом. Оно может быть использовано при разложении воды на свои составные части водород и кислород, при гальванизации и анодировании (рис. 14.109)

Действие на живой организм: люди и животные подвергаются опасности, если через них протекает электрический ток. Обширное соприкосновение влажной кожи с деталями, которые находятся под электрическим напряжением, особенно опасно.

14.3А. Важные параметры потребителей электроэнергии

Для обращения с электрическими машинами и инструментами важно знать взаимосвязь электрического напряжения, тока, сопротивления, работы и мощности.

СОПРОТИВЛЕНИЕ ПРОВОДНИКА(Я)

Каждый проводник, а также каждый потребитель имеют определенное сопротивление, величина которого зависит от размеров и материалов проводника. Сопротивление электрического проводника тем больше, чем он длиннее, чем меньше его поперечное сечение и чем хуже материал проводит электрический ток. Сопротивление проводника длиной 1 м и поперечным сечением 1 мм² называют удельным сопротивлением (р). Величина зависит от материала и выбирается из таблицы.

Для проведения электрического тока необходимы две жилы, общая длина проводников, например при длине кабеля 50 м, поэтому составляет 2 х 50 = 100 м. Третья жила (защитный провод) не проводит ток (пример 1).

ЗАКОН ОМА/НАПРЯЖЕНИЕ (Ц), ТОК (/)

Протекающий через проводник или потребитель ток тем сильнее, чем больше напряжение и чем меньше сопротивление.

Если 11 рибор с СО! 1ротивлен ием 10 Ом 11рИ- соединен к напряжению 6 В, тогда течет ток 0,6 ампер (А). Если тот же самый прибор присоединен к 230 В, то ток равен 23 ампер (А), смотри пример 2.

Если прибор предназначен для подключения к 230 В, тогда при 6 В прибор работать не может, так как ток слишком слабый. Если прибор, рассчитанный на 6 В, подсоединенк 230 В, то он разрушается, так как ток слишком сильный.

ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ МОЩНОСТЬ (Р)

Электрическая мощность оборудования зависит как при постоянном токе, так и при переменном токе от действующих значений напряжения и силы тока.

Электрическая мощность — это произведение величин электрического напряжения и силы тока. Единица измерения мощности — ватт (Вт) и киловатт (кВт) (пример 3).

Каждый прибор может эксплуатироват ься только с тем напряжением, для которого он сконструирован. Смотри табличку с данными по мощности!

Если электрический прибор или машина подсоединены через удлинительный кабель, то возникают потери напряжения. Потери напряжения могут составлять по счетчику потребителя лишь 1,5%, при сетевом напряжении 230 В допустимые потери напряжения —3,5 В. Для подводящего провода двигателя потери напряжения не должны превышать более 3% (пример 4).

Кроме того, кабель удлинителя из-за тока нагревается. Намотанный кабель на кабельном барабане может повреждаться из-за аккумуляции тепла. Поэтому при подсоединении большой мощности кабель из кабельного барабана должен быть размотан по всей своей длине.

ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ РАБОТА {Щ

Чем больше мощность и чем дольше продолжительность эксплуатации подключенных приборов, чем больше электрическая работа. Таким образом, работа — это произведение электрической мощности и времени. В сети электрическая работа считывается со счетчика в киловатт-часах.

СТОИМОСТЬ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ РАБОТЫ

Стоимость электрической работы получается из произведения электрической работы и тарифа (пример 5).

Стоимость электрической работы рассчитывается организацией по энергоснабжению по основному тарифу.

14.3.5. Виды тока

Различают постоянный и переменный ток.

При постоянном токе (—) ток течет лишь в одном направлении, например в электрических фонарях и при электрической работе в некоторых транспортных средствах. Гальванизация металлических частей и зарядка автомобильных батарей, например, возможны лишь при постоянном токе.

Недостатком постоянного тока является то, что с помощью трансформаторов

его нельзя преобразовывать в высокое и низкое напряжение. Кроме того, при влажности в устройстве постоянного тока наступают сильные коррозионные явления.

При переменном токе (~) гок постоянно изменяет свое направление. В европейской сети электроснабжения он меняет свое направление 50 раз в секунду. Количество колебаний за секунду называют частотой. Единица измерения частоты герц (Гц) = 1 колебание в секунду (рис 14. ПО).

О токе высокой частоты говорят, когда частота колебаний больше 50 Гц. В высокочастотном поле могут нагреваться проводящие и непроводящие вещества (например, с помощью микроволн).

14.3.6. Магнетизм

Железо, никель и кобальт, а также их сплавы имеют магнетические свойства.

Каждый магнит имеет северный и южный полюса. Между магнитными полюсами существует активная сила. Одноименныеполюса отталкиваются, разноименные притягиваются.

Различают постоянные магниты и электрические магниты.

К постоянным относятся те магниты, магнит! тя сила которых при неблагоприятных условиях не ослабевает, например при колебании. Постоянный магнит изготавливается из стального сплава, например алнико (сплав из железа Ре, алюминия А1, никеля М и кобальта Со), а также из оксидов металла (феррит).

Постоянный магнит используется, например, для мебельных замков, в магнитных зажимах и в электродвигателях малой мощности.

У постоянных магнитов магнитное действие не может регулироваться.

Электромагниты по сравнению с постоянными магнитами имеют то преимущество, что их магнитное действие можно отключать и регулировать.

Вокруг проводника с током возникает магнитное поле. При этом магнитные линии поля вращаются вокруг проводника. Если ток течет по направлению от наблюдателя, тогда воображаемые линии I юля движутся по часовой стрелке, если ток течет к наблюдателю, тогда направление магнитных линий — против часовой стрелки. «Хвост» стрелки тока обозначается знаком «плюс», острие обозначается точкой (рис. 14.111).

Катушка умножает магнитное поле в соответствии с числом ее витков (рис. 14.112).

Благодаря введению в катушку сердечника из магпито-мягкой стали можно достичь значительного усиления магнитного поля. Направления силовых линий магнитного стержня (рис. 14.113) и катушки с током и ферромагнитным сердечником одинаковы (рис. 14.114).

14.3.7. Индукция

Для выработки напряжения с помощью индукции нужен магнит и электрический проводник. Проводник выполнен в виде катушки. Электрическое напряжение возникает, когда силы магнитных полей внутри катушки изменяются, например из-за движения магнитов (рис. 14.103).