Важнейшие понятия электротехники и электроснабжения
Электроснабжение — это совокупность технических средств и организационных мероприятий по надежному обеспечению потребителей электрической энергией при соблюдении ее качества и безопасности использования. Требования к проектированию, монтажу и допуску к эксплуатации электроустановок, находящихся в личном владении граждан (жилые дома, садовые домики, дачи, гаражи и т. п.), определяет «Типовая инструкция по электроснабжению индивидуальных домов и других личных сооружений».
Потребителем электроэнергии (в документах по электроснабжению его именуют «потребитель») является владелец индивидуального строения как юридическое лицо. Он получает электрическую энергию от «владельца электрических сетей», которым в зависимости от местных условий может быть электросетевое предприятие Минэнерго СССР или соответствующая служба Совета народных депутатов, электросетевая служба Агропромэнерго, совхоз, строительная организация, промышленное предприятие, колхоз, садоводческий кооператив и т. п.
В электротехнике пользуются как специальными физическими величинами (напряжение, сила тока и др.), так и величинами, применяемыми в механике (мощность, энергия), а количественную оценку им дают при помощи единиц измерения.
Напряжение. В быту электроэнергию применяют в большинстве случаев при напряжении 220 В. Для передачи электроэнергии на значительные расстояния пользуются напряжением в несколько десятков и даже сотен тысяч вольт. По сравнению с напряжением сетей электросистем (6…220 кВ) и высоковольтных линий электропередачи (330…750 кВ) напряжение 220 В невелико, поэтому его иногда называют низким напряжением, хотя оно небезопасно При этом напряжении из-за нарушения правил эксплуатации оборудования и приборов возможны тяжелые, опасные для жизни травмы. В случае прикосновения к оголенным проводам или другим токоведущим частям, находящим под напряжением 220 В, через тело человека пройдет элект рическнй ток, что может привести к непредсказуемым последствиям, вплоть до смертельного исхода.
Для безопасного пользования электричеством в стесненных условиях (подвалы, погребы) и при повышенной опасности поражения током применяют малое напряжение — 12 или 36…42 В.
Напряжение 12 В считают безопасным, а 36…42 В в помещениях с токопроводящими (земляными, цементными) полами или стенами допускается лишь для подключения стационарно установленных светильников защитного исполнения. В гаражах и других хозяйственных помещениях с непроводящими полами и стенами из камня, бетона или отделанными изнутри непроводящими материалами напряжение до 42 В можно применять для электроинструмента и переносных светильников с защищенной лампой. Чтобы получить малое напряжение, используют специальные трансформаторы, например трансформатор для хозяйственных нужд напряжением 220/36 или 220/12 В.
Отклонение напряжения. Прохождение электрического тока по проводам сопровождается потерями, и в конце линии напряжение оказывается несколько меньшим, чем в ее начале. Чтобы ко всем потребителям, присоединенным к линии, подать электроэнергию с приемлемым уровнем напряжения, приходится в начале линии, на трансформаторной подстанции (ТП), повышать напряжение на 5…8 % относительно принятого за номинал 380/220 В. В сельской местности согласно нормам качества электрической энергии для большинства потребителей допускают отклонения напряжения 7,5 % от номинала. Следовательно, при номинальном значении 220 В у сельского потребителя в действительности напряжение может быть от 200 до 240 В. При этом предполагается, что электроприемники, предназначенные для напряжения 220 В, должны удовлетворительно действовать. Для электродвигателей и светильников с люминесцентными лампами в этом плане обычно трудностей не возникает ввиду их малой чувствительности к отклонениям напряжения. У электронагревательных приборов, хотя и заметно падает теплопроизводительность при понижении напряжения, а при повышении сокращается срок службы, эти показатели остаются в допустимых пределах. Многие полупроводниковые приборы, входящие в современные телевизоры, звуковоспроизводящие аппараты и бытовую оргтехнику (микрокалькуляторы, сигнализаторы времени), при малейших отклонениях напряжения становятся неработоспособными. В аппаратуру, где их используют, приходится встраивать устройства стабилизации напряжения, обеспечивающие нечувствительность к отклонениям напряжения в достаточно широких пределах, которые указывают в описании или на щитке. Если никаких данных о допустимых отклонениях напряжения не приведено, предполагают допустимое отклонение 5 % и считают, что электроприемник должен исправно действовать при напряжении 210…230 В. В сельской местности напряжение у потребителей нередко выходит за данные пределы. Поэтому приходится применять специальные автотрансформаторы или стабилизаторы напряжения. Их выбирают по мощности электроприемника, требующего стабилизированного напряжения. На электрические лампы накаливания отклонения напряжения влияют весьма заметно: при уменьшении напряжения существенно снижается их световой- поток, при увеличении — резко сокращается срок их службы. Чтобы повысить эффективность ламп накаливания, их стали выпускать на напряжения от 215…225 до 235…245 В. Лампы с маркировкой 220…230 В предназначены для работы при малых отклонениях напряжения. Если они служат менее года, следует применять лампы на 230…240 или 235…245 В, а когда при круглогодичной эксплуатации срок их службы превышает два года, надо пользоваться лампами с маркировкой 215… 225 В.
Мощность. В быту применяют электроприемники мощностью от долей ватта (зарядные устройства для транзисторных радиоприемников и микрокалькуляторов) до нескольких тысяч ватт (напольные электроплиты). Мощность, фактически потребляемая электроприемником из сети, не всегда соответствует его номинальной мощности, указываемой на маркировке. Мощность, потребляемая лампами накаливания и электронагревательными приборами, существенно зависит от напряжения: если его значение на 5…7 % выше номинального, мощность также увеличится, но уже на 10… 15 %, а при понижении напряжения соответственно уменьшится. Для механического электроинструмента и электронасосов потребляемая мощность зависит в основном от усилия, которое они преодолевают во время работы, и не должна, как правило, превышать номинальную.
Сила электрического тока. Значение силы тока в проводах определяется мощностью присоединенных к ним электроприемников. Чтобы найти силу тока для однофазных электроприемников, потребляемую мощность в ваттах делят на приложенное к ним напряжение в вольтах и на коэффициент мощности (cos ф) — безразмерную величину, не превышающую единицу. Для ламп накаливания и электронагревательных приборов коэффициент мощности равен единице, а для электродвигателей и трансформаторов всегда меньше. Его значение зависит не только от конструкции машины или аппарата, но и от условий их работы. Обычно коэффициент мощности стремятся довести до 0,9…0,92, но нередко встречаются электроприемники, у которых его значение близко к 0,6. Чем ниже коэффициент мощности, тем больший ток протекает по проводам и, следовательно, возрастают потери энергии в проводах. Для повышения коэффициента мощности применяют конденсаторы, подключаемые параллельно нагрузке.
Ток в проводах рассчитывают, полагая мощность электроприемников и приложенное к ним напряжение номинальными. При этом возможно расхождение силы тока с ее фактическим значением. Например, при номинальном напряжении 220 В лампа мощностью 100 Вт потребляет ток 0,45 А; при напряжении 250 В мощность той же лампы составит примерно 120 Вт, а ток — 0,5 А; при напряжении 200 В соответственно 80 Вт и 0,4 А, т. е. при возможных отклонениях напряжения погрешность в определении силы тока не превысит 12 %.
Электрическая нагрузка. Наибольшее значение силы тока, длительно (0,5 ч и более) проходящего по проводу, считают его электрической нагрузкой.
При подсчете электрической нагрузки нескольких электроприемников можно суммировать их номинальные токи, когда у всех электроприемников коэффициент мощности одинаков или достаточно близок к единице. Если это заведомо не так, находят усредненное значение коэффициента мощности (приблизительно можно принять 0,8…0,9) и вычисляют силу тока, исходя из суммы номинальных мощностей.
Электрическую нагрузку на фазный провод от трехфазного электроприемника подсчитывают, исходя из того, что на каждую фазу приходится одна треть мощности и что фазное напряжение в 1,73 раза меньше линейного: мощность трехфазного электроприемника делят на номинальное линейное напряжение, коэффициент мощности и на 1,73.
У потребителей, пользующихся трехфазным током, одну из фаз выделяют для питания однофазных электроприемников. Силу тока в этом фазном проводе находят, суммируя нагрузки тре
Электричество на даче - Важнейшие понятия электротехники и электроснабжения
Остались вопросы по теме - "Важнейшие понятия электротехники и электроснабжения", задайте их на