close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Современный справочник электрика. Суворин А.В. (www.PhoenixBooks.ru)

код для вставкиСкачать
УДК 621.3(0.35)
ББК 31.293я2
КТК 277
С89
Суворин А. В.
Современный справочник электрика / А. В. Суворин. —
Изд. !е, стер. — Ростов н/Д : Феникс, 2013. — 510 с. :
ил. — (Профессиональное мастерство).
С89
ISBN 978!5!222!2023-2
В справочнике в доступной форме кратко изложены ос!
новные общетехнические положения, необходимые элек!
тротехнику. В книгу включены сведения по теоретичес!
кой электротехнике, электротехническим материалам,
электроснабжению потребителей, дано краткое описание
силового и осветительного оборудования, их технические
характеристики и справочные данные, рассмотрены одно!
фазные и трехфазные трансформаторы, асинхронные и
синхронные машины, машины постоянного тока. Даны
сведения по качеству электроэнергии, электронным при!
борам и их практическому применению. Кроме того,
в справочнике представлены схемы различных полезных
устройств для самостоятельного изготовления понравив!
шейся конструкции.
Справочник предназначен для инженеров и техников
по специальности электроснабжение по отраслям (городов,
промышленных предприятий и сельского хозяйства),
а также для электриков и электромонтеров, занимающих!
ся монтажом, эксплуатацией и ремонтом электрооборудо!
вания и различных электрических сетей. Кроме того, он
будет полезен и широкому кругу домашних мастеров.
УДК 621.3(0.35)
ББК 31.293я2
ISBN 978!5!222!2023-2
©
©
Суворин А. В., 2011
Оформление: ООО «Феникс», 2013
ПРЕДИСЛОВИЕ
Работа электрика на любом производстве сводится к под
держанию в работоспособном и безопасном состоянии об
служиваемых им электроустановок и электрооборудования,
как то: электрические осветительные и силовые сети; уст
ройства сигнализации и автоматики, точного и силового
оборудования.
В настоящем справочнике приведены необходимые све
дения из курса общей электротехники, о законах, на кото
рых основана работа электрооборудования; материалы, при
меняемые в системах электроснабжения; требования к
выбору и монтажу электропроводов и кабелей; информация
об устройстве и ремонте электрических аппаратов, приме
няемых как в сельскохозяйственном, так и в промышлен
ном производстве.
Для начинающих электриков имеется раздел, посвящен
ный азам электроники и использованию ее в электроуста
новках.
Завершается справочник приложениями, в которых по
мещены таблицы физических величин, применяемых в элек
тротехнике, и маленькими хитростями умного электрика,
с помощью которых можно без особого труда выполнить ту
или иную работу как на производстве, так и дома.
Автор выражает искреннюю благодарность инженерам
Шалыгину В. П. и Мисюревой В. П. за полезные советы,
ценные замечания и предложения, сделанные ими в процес
се подготовки и редактирования рукописи.
ВВЕДЕНИЕ
При свечах, конечно, хорошо встретить и провести день
рождения или Новый год, однако даже самые красивые све
чи не заменят нам электрическую лампочку. Без нее, пожа
луй, теперь и жизни не представить. Но то, что невидимый
электрический ток дает нам свет, является лишь одним из
маленьких его достоинств. Наряду с этим он каждодневно
увеличивает наши силы в сотни тысяч раз — в городе и де
ревне, в науке и технике, в быту, на любом производстве.
Работа электрика по монтажу и обслуживанию элект
ротехнического оборудования является одной из востребо
ванных и сводится к обеспечению работоспособного и безо
пасного состояния осветительных сетей и установок,
пускорегулирующих и защитных аппаратов, электричес
ких машин, сигнализации и автоматики, а также прово
дов и кабелей, соединительных элементов и т. д.
В схемные решения устройств, как правило, входят раз
личные элементы: транзисторы, тиристоры, резисторы, кон
денсаторы, микросхемы и еще многие другие. Электрику не
обходимо знать устройство и назначение всех этих элементов,
более того, он должен быть знаком с электрическими аппара
тами и устройствами, знать их конструктивные особенности
и работу.
Больше всего затруднений возникает у молодого работ
ника, когда им еще не наработаны профессиональные на
выки и интуиция. Эта книга послужит хорошим помощ
ником и консультантом в приобретении не только знаний,
но и опыта.
Целью данного справочника является помощь электри
ку при работе с электрооборудованием различного назначе
ния: сельскохозяйственного, бытового, а также промыш
Введение 5
ленного в части безотказной и безопасной работы и увеличе
ния срока службы. Более того, в справочнике один из разде
лов посвящен знакомству с несложными электронными са
моделками различного назначения. Возможностями
электроники пользуются в настоящее время исключитель
но во всем. Одним словом, электроника прочно вошла в нашу
жизнь.
На страницах книги вы найдете не только необходимый
теоретический материал, но и получите практическое зна
комство с возможностями как электротехники, так и элек
троники. Предлагаемый материал доступен и полезен как
начинающему электрику или радиолюбителю, так и специ
алистам с определенным стажем. Знания, полученные с по
мощью данного справочника, и их практическое использо
вание — это гарантия успеха в вашей работе.
1
ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ
И ЗАКОНЫ ЭЛЕКТРОТЕХНИКИ
1.1. Электрический ток и его действие
С электричеством люди познакомились очень давно.
Электричество в природе существует в виде положитель
ных и отрицательных зарядов. Согласно электронной тео
рии вещества, атом состоит из ядра, представляющего со
бой положительно заряженные частицы — протоны,
вокруг которого вращаются отрицательно заряженные ча
стицы — электроны. Если атомы вещества теряют элект
роны, то оно будет заряжено положительно. Если же ато
мы вещества приобретают электроны, то оно заряжается
отрицательно.
В атомах многих тел электроны слабо связаны с ядром,
отчего такие электроны часто покидают атом и находятся в
беспорядочном движении. Тела, имеющие свободные элект
роны, называют проводниками первого рода. К ним относятся
все металлы и их сплавы. Когда же на свободные электроны
проводника начинает действовать внешнее электрическое
поле, то беспорядочное перемещение свободных электронов
приобретает направленное движение в одну сторону. В та
ком случае говорят, что по проводнику движется ток. Элек
трический ток будет протекать только в замкнутой цепи
(рис. 1.1).
Электроны представляют собой отрицательные заряды,
они будут перемещаться в сторону положительного полюса
источника. Но в электротехнике принято считать, что элек
трический ток всегда направлен от положительного полюса
к отрицательному (рис. 1.1).
Электрический ток характеризуется его величиной — это
количество электричества, протекающее через поперечное
1. Основные положения и законы электротехники 7
сечение проводника за 1 сек. Математически это будет вы
глядеть так: 1 А = 1 k / 1 сек,
t
Q
I ,(1.1)
где 1 k (кулон) — количество электричества k = 6,3•10
18
электронов. За единицу величины электрического тока при
нимается Ампер (А). Когда с течением времени электричес
кий ток в проводнике не меняет свое направление, его назы
вают постоянным.
Электрический ток еще характеризуется плотностью. Она
выражает отношение его величины к площади поперечного
сечения его проводника:
S
I
i ,(1.2)
где i — плотность тока, А/мм
2
; S — площадь поперечного
сечения проводника, мм
2
.
Для характеристики электрического поля существует по
нятие электрического потенциала.
Потенциалом любой точки рассматриваемого электричес
кого поля называется работа, результатом которой является
Рис. 1.1. Направление тока:
1 — источник электрической энергии; 2 — электроны; 3 — нагрузка;
4 — замкнутый контур
Современный справочник электрика8
перемещение положительной единицы заряда из бесконеч
ности в данную точку поля, и обозначается буквой (Фи).
Так, например, для перемещения заряда +Q из бесконеч
ности в заданную точку поля необходимо произвести работу
А на преодоление электрических сил поля. Тогда потенциал
данной точки поля можно рассчитать по формуле:
Q
A
.(1.3)
Единицей измерения потенциала является вольт. Раз
ность потенциалов двух точек электрического поля называ
ется напряжением. Оно измеряется в вольтах и обозначает
ся буквой U.
Если потенциалы точек поля А и В соответственно рав
ны А
и В
, то напряжение между ними будет равно их раз
ности:
U
АВ
= А
— В
.(1.4)
Сила, которая устанавливает и поддерживает разность
потенциалов, вызывая электрический ток в цепи, называ
ется электродвижущей силой (ЭДС) и обозначается буквой
Е. ЭДС, как и напряжение, измеряется в вольтах.
Устройства, создающие ЭДС и поддерживающие ток в це
пи, называют источниками электрической энергии, или ис
точниками тока. Самым распространенными источниками
постоянного тока являются аккумуляторы разных типов и
генераторы разных конструкций.
У источников постоянного тока имеется два контакта,
которые называются полюсами. Один положительный (+),
другой отрицательный (–). Электрическая энергия от источ
ника к потребителям передается по проводам (рис. 1.2).
ЭДС источника тока можно определить только при ра
зомкнутой внешней цепи, а напряжение — при замкнутой.
Внешняя цепь — это участок цепи между зажимами источ
ника, расположенный вне его.
Напряжение источника тока всегда меньше его ЭДС, так
как какаято часть электрической энергии теряется внутри
источника тока и называется внутренним падением напря
1. Основные положения и законы электротехники 9
жения (U
0
), а другая часть, которая расходуется во внеш
ней цепи (нагревается сопротивление, горит лампочка), на
зывается внешним падением напряжения (U). Тогда ЭДС
источника тока будет равна:
Е = U
0
+ U.(1.5)
Например, если на зажимах источника тока напряжение
равно 220 В, а внутреннее напряжение 5 В, то ЭДС источни
ка тока будет равна:
Е = U
0
+ U = 5 + 220 = 225 В.
1.2. Постоянный ток
Как уже было сказано ранее, электрический ток — на
правленное движение электронов или ионов в проводнике.
Если электрический ток с течением времени сохраняет
неизменными свою величину и направление, то такой ток
называется постоянным.
Источниками постоянного тока являются приборы,
создающие электрическое напряжение, благодаря которо
му течет ток при замкнутой электрической цепи. Источни
ками постоянного тока служат генераторы, батареи, заря
женные аккумуляторы.
Генератор вырабатывает ток при вращении якоря в маг
нитном поле. При этом проводники якоря пересекают маг
Рис. 1.2. Простая электрическая схема:
1 — источник тока; 2 — сопротивление; 3 — электрическая лампа
Современный справочник электрика10
нитные силовые линии, благодаря чему механическая энер
гия преобразуется в электрическую, которая снимается с
клемм генератора.
Генератор постоянного тока (ГПТ) представляет собой
электрическую машину, преобразующую механическую
энергию в электрическую. ГПТ работает на принципе элект
ромагнитной индукции. Он состоит из электромагнитов,
которые предназначены для создания магнитного поля; яко
ря — вращающейся части генератора, выполненной в фор
ме цилиндра, в пазы которого укладывается обмотка; кол
лектора, служащего для выпрямления тока и отвода его во
внешнюю сеть. Коллектор состоит из отдельных медных
пластин, по которым скользят щетки.
На рис. 1.3 показан простейший генератор, якорь кото
рого состоит из одного витка, а коллектор — из двух полу
колец К
1
и К
2
. В качестве индуктора использован постоян
ный магнит NS. Виток обмотки можно представить себе
состоящим из двух проводников АВ и CD. При вращении
витка в магнитном поле проводник АВ проходит под север
ным полюсом, а CD — под южным. При этом в первом про
воднике будет индуктироваться ЭДС одного направления,
а во втором — противоположного. В этот момент эти ЭДС
складываются и действуют в одном направлении так, что во
внешней цепи генератора появляется электрический ток,
направленный от одной щетки к другой (от Щ
1 к Щ
2
).
Рис. 1.3. Схема простейшего генератора постоянного тока
1. Основные положения и законы электротехники 11
При прохождении проводников через нейтральную плос
кость наведенная ЭДС будет равна нулю. При прохождении
же этих проводников под другими полюсами направление
ЭДС в них будет противоположным, но и при этом положе
нии витка в первом проводнике ЭДС будет направлена к той
же щетке, так как щетки неподвижны, а коллектор вместе с
витком вращается вокруг оси.
Благодаря подвижному коллектору ток во внешней цепи
генератора течет всегда в одном направлении, но при этом
изменяется по величине. Такой ток называется пульсиру
ющим. Чтобы пульсация тока была небольшой, на якоре
генератора равномерно размещают много таких витков, ко
торые располагаются один относительно другого на опреде
ленный угол.
При подключении генератора постоянного тока к источ
нику электрической энергии он станет работать как элект
рический двигатель, т. е. преобразовывать электрическую
энергию в механическую работу. Это свойство электричес
ких машин работать как в качестве генератора, так и в ка
честве двигателя без изменения конструкции называется
обратимостью.
Когда генератор постоянного тока работает по принципу
электромагнитной индукции, т. е. при пересечении провод
никами обмотки якоря магнитных силовых линий в его об
мотке индуктируется ЭДС, то двигатель работает на прин
ципе взаимодействия проводников обмотки якоря с током и
магнитным полем, в котором они находятся. В результате
такого взаимодействия проводники обмотки якоря переме
щаются в зависимости от направления тока. Но так как
проводники обмотки составляют одно целое с якорем, то он
начинает вращаться. Направление вращения якоря можно
определить по правилу левой руки.
Батареи — это несколько элементов, последовательно со
единенных между собой. Имеющиеся в продаже низковольт
ные батареи представляют собой, как правило, заполненные
электролитом цинковые стаканчики, в которые вставлены
угольные стержни. Во время работы этих химических эле
ментов идет разложение цинковой оболочки, и энергия хи
мической реакции преобразуется в электрическую.
Современный справочник электрика12
Цинкоугольный элемент дает напряжение в 1,5 В. При пос
ледовательном соединении таких элементов напряжение будет
суммироваться, и таким образом можно получить батарею с вы
ходным напряжением на 3; 4,5; 6 и т. д. до 100 В и выше.
Аккумуляторы дают ток лишь в том случае, если были
предварительно заряжены электрическим током. При заряд
ке они превращают электрическую энергию в химическую
(пластины аккумулятора при этом изменяют химическое со
стояние) и при включении прибора в цепь отдают поглощен
ную энергию в виде электрического тока. Каждая аккумуля
торная ячейка имеет напряжение 2 В. Аккумуляторы, как и
химические элементы, можно соединять последовательно в
батареи и таким образом получать любое напряжение.
Энергия, отдаваемая аккумулятором, может быть рассчи
тана. Поэтому на аккумуляторных батареях кроме указания
уровня напряжения и допустимой силы тока, который мож
но отбирать в сеть, указывают и продолжительность работы
при таком токе. Она выражается в Ач. Например, на аккуму
ляторе указано 15 Ач, это означает, что от него можно отби
рать в сеть 15 часов по 1 амперу, или 30 часов по 0,5 ампера,
или 150 часов по 0,01 А и т. д. При этом должна учитываться
допустимая сила тока. В случае если она достигает, напри
мер, 1 ампера при 15 Ач, это значит, что нельзя подключать
нагрузку, которая забирает больше 1 ампера, так как могут
пострадать пластины и аккумулятор выйдет из строя.
1.3. Переменный ток
Ток, изменяющийся по величине и направлению, называ!
ется переменным. Если проводник пересекает магнитные
силовые линии, то в последнем появляется индуктирован
ная ЭДС, ее величина зависит от величины магнитной ин
дукции В, активной длины проводника l, скорости пересе
чения проводником магнитных силовых линий v и sin угла
между направлением движения проводника и направле
нием магнитных силовых линий поля.
Аналитическая зависимость будет иметь вид:
E = Blv sin .(1.6)
1. Основные положения и законы электротехники 13
Направление индуктированной ЭДС в проводнике нахо
дится в зависимости от направления движения его в маг
нитном поле и определяется правилом правой руки.
Источниками переменного тока являются генераторы,
они работают на принципе электромагнитной индукции. На
современных электрических станциях электрическую энер
гию вырабатывают генераторы переменного тока, приводи
мые в движение двигателями внутреннего сгорания, паро
выми или гидравлическими турбинами.
Познакомимся с принципом работы генератора перемен
ного тока и выясним, как создается переменная ЭДС, под
действием которой в цепи протекает переменный электри
ческий ток.
Представим себе, что в равномерном магнитном поле меж
ду полюсами N–S машины вокруг оси О–0 вращается виток
провода в виде рамки abсd (рис. 1.4) с угловой скоростью .
За время t виток повернется на угол = t. Разомкнутые
концы витка присоединены к двум изолированным один от
другого контактным кольцам K
1
и К
2
, находящимся на его
оси. Контактные кольца соприкасаются со скользящими по
их поверхности контактами — щетками С
1
, и С
2
.
Если виток abcd привести во вращение вокруг оси О–0,
то стержни его аb и cd начнут пересекать магнитные сило
Рис. 1.4. Схема получения переменной ЭДС при вращении
витка между магнитными полюсами
Современный справочник электрика14
вые линии и в них будет индуктироваться ЭДС (торцевые
стороны ad и bс при его вращении постоянно скользят вдоль
линий магнитного поля и ЭДС в них не возникает). При го
ризонтальном положении витка магнитный поток, прохо
дящий через него, будет равен нулю. По мере же того как
угол поворота витка будет увеличиваться, начнет возрас
тать и магнитный поток, наибольшим он будет, когда ви
ток займет вертикальное положение.
Для наглядного представления о получении индуктиро
ванной переменной ЭДС строится график изменения ЭДС,
возникающей в витке в зависимости от угла его поворота в
магнитном поле.
Построим взаимно перпендикулярные оси координат
(рис. 1.5). На горизонтальной оси в одном масштабе отло
жим время, в течение которого виток, вращаясь по окруж
ности в магнитном поле, совершает один полный оборот,
а по вертикальной оси в другом масштабе — значения ин
дуктированной ЭДС.
Отрезок времени, в течение которого виток делает один
полный оборот по окружности 360
o
, разделим на 12 частей,
Рис. 1.5. График изменения ЭДС в зависимости
от угла поворота витка в магнитном поле
1. Основные положения и законы электротехники 15
каждое деление будет соответствовать 1/12 части окружно
сти, или 30
o
.
При расположении контура витка в магнитном поле гори
зонтально, т. е. когда он не пересекает магнитный поток, ЭДС
в нем будет равна нулю. Такое положение витка на графике
соответствует точке 0. Как только виток повернется на 30
o
,
т. е. пройдет расстояние по дуге 0–1, ЭДС в витке будет равна
0,5 своего наибольшего значения, так как sin 30
o
= 0,5. При
повороте витка на угол 60
o
ЭДС будет равна 0,866 (на графи
ке точка 2), а при повороте его на угол 90
o
в точке 3 ЭДС
достигает наибольшего его значения — единицы.
При дальнейшем повороте витка во второй четверти
окружности от точки 3 до точки 6 величина индуктирован
ной ЭДС в нем будет уменьшаться от максимального своего
значения до нуля, так как с возрастанием угла поворота си
нус его будет уменьшаться от единицы до нуля.
Во второй половине окружности, когда виток будет пере
секать магнитные силовые линии под углами 210, 240, 270,
300, 330 и 360
o
, индуктированная ЭДС изменит свое на
правление, а величина ее будет изменяться в зависимости
от изменения синуса этих углов.
Теперь построим график изменения переменной ЭДС вит
ка в зависимости от угла его поворота. На горизонтальной
оси на отрезке времени О–t графика построим перпендику
ляры, выражающие в выбранном масштабе величины ин
дуктированной ЭДС в зависимости от угла поворота витка в
магнитном поле полюсов машины для каждого из 12 мо
ментов положения витка. Проведем через вершины полу
ченных отрезков, выражающих величины ЭДС в разные
моменты, плавную линию, получим кривую, называемую
синусоидой. С помощью этой кривой можно определить ве
личину ЭДС в любой момент. Электродвижущая сила, из
меняющаяся по синусоиде, называется синусоидальной ЭДС.
Под действием такой ЭДС в электрических цепях будет про
текать синусоидальный переменный ток.
Переменный ток на электрических схемах принято обо
значать условным знаком «~». Значения переменных вели
чин ЭДС, тока или напряжения в рассматриваемый момент
называются мгновенными значениями. Наибольшие из
Современный справочник электрика16
мгновенных значений переменных величин называются мак
симальными, или амплитудными значениями.
Переменные ЭДС, ток и напряжение характеризуются
периодом или частотой. Период — это промежуток време
ни, в течение которого ЭДС, ток или напряжение совершает
одно полное изменение по величине и направлению. Период
обозначается буквой Т и измеряется в секундах. Число пе
риодов в одну секунду называется частотой переменного тока
и обозначается буквой f. Частота измеряется в герцах (Гц):
1 Гц — это 1 период в 1 сек.
В технике обычно применяют переменные токи опреде
ленной частоты. Например, в России стандартной частотой
переменного промышленного тока принята частота 50 Гц.
Пример. Определить период переменного тока, если час
тота его равна 50 Гц
02,0
50
11
f
T
сек.
Цепь переменного тока с активным сопротивлением.
Если в электрической цепи переменного тока включено со
противление, в котором происходит превращение электри
ческой энергии в тепловую, то такое сопротивление называ
ется активным и обозначается буквой R.
К активным сопротивлениям относятся электрические
лампы накаливания, электронагревательные устройства,
реостаты, провода.
Познакомимся с цепью переменного тока, в которую
включено активное сопротивление (рис. 1.6, а). К зажимам
источника тока приложено переменное напряжение U, под
действием которого в цепи протекает переменный ток I. По
мере увеличения напряжения ток в цепи также будет возра
стать, и когда напряжение достигнет своего максимального
значения, ток в цепи тоже будет максимальным.
При уменьшении напряжения ток в цепи будет тоже
уменьшаться. И когда поменяется направление напряже
ния, направление тока также изменится. Из сказанного
можно сделать вывод: в цепи переменного тока с активным
сопротивлением по мере изменения напряжения по величи
не и направлению меняется величина и направление тока.
1. Основные положения и законы электротехники 17
Это значит, что переменный ток и напряжение в цепи с ак
тивным сопротивлением совпадают по фазе. Угол, образо
ванный векторами тока и напряжения, называется фазным
углом, или фазой.
Построим векторную и волновую диаграммы тока и на
пряжения для цепи с активным сопротивлением. Для этого в
масштабе по вертикальной оси откладываем вектор напря
жения U, а для того чтобы показать, что напряжение и ток в
цепи совпадают по фазе, вектор тока I на диаграмме откла
дываем в масштабе по вектору напряжения (рис. 1.6, б).
Значение тока в цепи определяется по закону Ома:
R
U
I .(1.7)
Переменный ток в течение одного периода имеет различные
мгновенные значения, и возникает вопрос, какое значение
показывает включенный в цепь переменного тока амперметр
или вольтметр. Поэтому ввели понятие — действующее
Рис. 1.6. Цепь переменного тока с активным сопротивлением:
а — схема включения активного сопротивления; б — векторная
и волновая диаграммы
а
б
Современный справочник электрика18
значение переменного тока; оно равно значению эквива
лентного постоянного тока, который, проходя через то же
сопротивление, что и переменный ток, выделяет в нем за
период такое же количество тепла. Амперметры и вольтмет
ры показывают действующее значение переменного тока.
Среднее значение мощности, потребляемой активным
сопротивлением, выражается произведением действующих
значений тока и напряжения:
P = UI.(1.8)
Цепь переменного тока с индуктивным сопротивлени
ем. Индуктивным сопротивлением обладают электродвига
тели, трансформаторы и электромагниты.
Проанализируем электрическую цепь переменного тока,
в которую включена катушка индуктивности L (рис. 1.7).
Под действием внешнего источника электрической энергии
в цепи протекает переменный ток, создающий переменный
магнитный поток. Магнитный поток пересекают витки ка
тушки, в результате чего в ней возникает ЭДС самоиндук
ции.
Эта ЭДС будет влиять на величину тока, так как соглас
но правилу Ленца ЭДС самоиндукции всегда противодей
ствует той причине, которая ее вызвала, а следовательно,
будет препятствовать прохождению переменного тока.
Противодействие переменному току, вызванное ЭДС са
моиндукции катушки, называется индуктивным сопротив
лением. Оно возникает в цепи только при изменении значе
ния тока. Индуктивное сопротивление обозначается X
L
и
определяется из выражения:
X
L
= L,(1.8)
где X
L
— индуктивное сопротивление, Ом; — угловая ча
стота переменного тока, рад/сек; L — индуктивность ка
тушки, Гн.
Угловая частота переменного тока определяется по фор
муле:
= 2f,(1.9)
1. Основные положения и законы электротехники 19
тогда индуктивное сопротивление будет:
X
L
= 2fL,(1.10)
где f — частота переменного тока, Гц.
Из формулы (1.10) видно, что индуктивное сопротивле
ние катушки зависит от частоты переменного тока. С уве
личением частоты переменного тока, протекающего по ка
тушке, индуктивное сопротивление ее будет повышаться,
и наоборот, по мере уменьшения частоты тока индуктивное
сопротивление катушки убывает.
Рассмотрим, как изменяется ЭДС самоиндукции, когда
в цепи с индуктивным сопротивлением протекает перемен
ный ток (рис. 1.7, б). На графике в первой половине периода
переменный ток возрастает от нуля до максимального зна
Рис. 1.7. Цепь переменного тока
с индуктивным сопротивлением:
а — схема включения индуктивного сопротивления;
б — волновая диаграмма; в — векторная диаграмма
а
бв
Современный справочник электрика20
чения (на графике сплошная жирная линия). ЭДС самоин
дукции препятствует увеличению тока в цепи. Когда ток
будет проходить через нулевое значение, ЭДС самоиндук
ции в этот момент имеет наибольшее отрицательное значе
ние (на графике пунктирная линия), а приложенное напря
жение — наибольшее положительное значение (тонкая
сплошная линия). По мере того как ток возрастает, ЭДС
самоиндукции и приложенное напряжение уменьшаются,
стремясь к нулю. В тот момент, когда ток достигает макси
мального значения, ЭДС самоиндукции и приложенное на
пряжение будут равны нулю.
Во второй половине периода ток изменит свое направле
ние и будет увеличиваться до максимального значения,
а ЭДС самоиндукции имеет положительное значение и по
абсолютной величине убывает. Когда же величина тока убы
вает, ЭДС самоиндукции вновь меняет направление и уве
личивается, препятствуя уменьшению тока в цепи.
Из сказанного следует, что в электрической цепи перемен
ного тока с индуктивным сопротивлением между током и ЭДС
самоиндукции всегда наблюдается сдвиг фаз. Ток опережает
ЭДС самоиндукции по фазе на угол = 90
o
. Необходимо так
же иметь в виду, что ЭДС самоиндукции направлена навстре
чу напряжению внешнего источника электрической энергии.
Поэтому ЭДС самоиндукции и напряжение сдвинуты по фазе
друг относительно друга на угол = 180
o
.
Из изложенного можно сделать следующий вывод: в це
пи переменного тока с индуктивным сопротивлением ток
отстает по фазе от напряжения внешнего источника элект
рической энергии на угол= 90
o
и опережает ЭДС самоин
дукции на угол = 90
o
. Построим векторную диаграмму
тока, напряжения и ЭДС самоиндукции для цепи перемен
ного тока, содержащей только индуктивность (рис. 1.7, в).
На горизонтальной оси в масштабе откладываем вектор тока
и, чтобы показать, что напряжение опережает по фазе ток
на угол= 90
o
, откладываем вектор напряжения вверх под
углом 90
o
, а вектор ЭДС самоиндукции вниз под углом 90
o
,
как показано на графике.
Закон Ома для цепи с индуктивным сопротивлением вы
разится так:
1. Основные положения и законы электротехники 21
fL
U
X
U
I
L
2
.(1.11)
Цепь переменного тока с емкостью. Если в электричес
кую цепь постоянного тока включить конденсатор, то в це
пи будет наблюдаться кратковременное прохождение тока;
по окончании процесса зарядки конденсатора до напряже
ния, соответствующего напряжению внешнего источника
электрической энергии, ток в цепи прекратится. Следова
тельно, для постоянного тока при установившемся режиме
конденсатор является непреодолимым препятствием и пред
ставляет собой разрыв цепи или бесконечно большое сопро
тивление.
Если же конденсатор подключить в цепь переменного тока
с периодически изменяющимся напряжением, то он будет
попеременно заряжаться и разряжаться то в одном, то в дру
гом направлении. При этом в цепи будет проходить пере
менный ток.
Рассмотрим цепь переменного тока, в которую включена
электрическая емкость — конденсатор (рис. 1.8, а).
Рис. 1.8. Цепь переменного тока
с емкостью:
а — схема включения емкости;
б — векторная и волновая диаграммы
а
б
Содержание
Предисловие...........................................................................................................................3
Введение.....................................................................................................................................4
1. Основные положения и законы электротехники...........................6
1.1. Электрический ток и его действие............................................................6
1.2. Постоянный ток......................................................................................................9
1.3. Переменный ток..................................................................................................12
1.3.1. Трехфазный переменный ток........................................................26
1.4. Электроизмерительные
приборы электрических величин.....................................................................32
1.4.1. Приборы для измерения напряжения,
тока и сопротивления.......................................................................................39
1.4.2. Приборы измерения мощности
и расхода электроэнергии............................................................................43
1.5. Основные электрические величины....................................................45
1.5.1. Величина электрического тока....................................................45
1.5.2. Электрическое напряжение...........................................................47
1.5.3. Электрическое сопротивление.....................................................50
1.5.4. Электроемкость. Конденсаторы..................................................52
1.5.5. Работа и мощность электрического тока..............................56
1.6. Основные законы электротехники........................................................60
1.6.1. Закон Oма...................................................................................................60
1.6.2. Преобразование электрической энергии
в тепловую. Закон Джоуля—Ленца..........................................................61
1.6.3. Электромагнитная индукция. Правило Ленца...................62
1.6.4. Законы Кирхгофа..................................................................................67
1.7. Магнитные и электромагнитные явления........................................71
1.7.1. Воздействие магнитного поля
на проводник с током.......................................................................................75
2. Электротехнические материалы.................................................................79
2.1. Проводниковые материалы........................................................................79
2.2. Электромонтажные материалы и изделия.......................................82
2.3. Электроизоляционные материалы (диэлектрики)......................97
2.4. Магнитные материалы....................................................................................98
Современный справочник электрика508
3. Передача электрической энергии..........................................................100
3.1. Характеристика помещений....................................................................100
3.2. Электропровода и монтажные изделия...........................................102
3.3. Кабельные линии и их монтаж..............................................................113
3.4. Виды электропроводок и их соединений.......................................126
3.5. Воздушные линии электропередач.....................................................133
3.5.1. Сборка и установка опор воздушных линий...................136
3.5.2. Монтаж проводов воздушных линий....................................140
4. Электрическое освещение.............................................................................148
4.1. Применяемые системы и виды освещения..................................148
4.1.1. Требования и нормирование освещенности...................151
4.1.2. Требования к качеству освещения........................................153
4.2. Расчет осветительных сетей и их защита......................................154
4.3. Типы светильников и их применение...............................................163
4.4. Управление электрическим освещением.......................................170
4.4.1. Местное управление освещением...........................................173
4.4.2. Дистанционное управление освещением..........................174
4.4.3. Автоматическое управление освещением........................176
4.4.4. Светорегулирующие устройства..............................................178
4.5. Неисправности осветительных установок....................................181
5. Электрические аппараты...............................................................................184
5.1. Контакторы..........................................................................................................186
5.2. Автоматические воздушные выключатели...................................189
5.3. Плавкие предохранители..........................................................................191
5.4. Магнитные пускатели...................................................................................193
5.5. Электрические реле.......................................................................................195
5.5.1. Тепловые реле.......................................................................................197
5.5.2. Реле максимального тока и реле времени........................197
5.6. Резисторы, реостаты, контроллеры....................................................201
6. Электричество в сельском хозяйстве..................................................204
6.1. Устройства электрообогрева
в животноводстве и птицеводстве................................................................204
6.2. Электрообогрев сооружений защищенного грунта.................224
Содержание 509
7. Электричество на производстве...............................................................235
7.1. Общие сведения о трансформаторах................................................235
7.2. Асинхронные машины.................................................................................252
7.3. Синхронные машины....................................................................................257
7.4. Машины постоянного тока.......................................................................263
7.5. Ремонт электрических машин................................................................267
7.5.1. Неисправности электрических машин................................275
7.5.2. Правила разборки и сборки двигателей............................280
7.5.3. Ремонт подшипников.......................................................................284
7.5.4. Ремонт магнитопровода.................................................................304
7.5.5. Ремонт валов..........................................................................................305
7.5.6. Монтаж электрических машин..................................................314
7.5.7. Устранение вибраций......................................................................318
7.5.8. Ремонт коллекторов..........................................................................323
7.5.9. Ремонт контактных колец и щеточного аппарата........332
7.6. Методы экономии электроэнергии....................................................334
8. Электробезопасность на производстве.............................................347
8.1. Классификация помещений
по условиям электробезопасности..............................................................347
8.2. Защитное заземление электроустановок.......................................351
8.3. Устройства защитного отключения....................................................357
8.4. Зануление электроустановок..................................................................360
8.5. Оказание первой помощи
при поражении электрическим током.......................................................363
8.6. Организация работы электриков на производстве................369
8.6.1. Защитные средства, приспособления и правила
пользования ими..............................................................................................369
8.6.2. Электроинструмент............................................................................377
8.6.3. Подготовка к работе и порядок ее выполнения...........378
9. Электрику — популярно об электронике............................................382
9.1. Сопротивления и резисторы...................................................................383
9.2. Потенциометр....................................................................................................387
9.3. Диоды......................................................................................................................388
9.4. Емкость и конденсаторы............................................................................395
Современный справочник электрика510
9.4.1 Основные характеристики конденсаторов.......................405
9.5. Индуктивность..................................................................................................407
9.6. Транзисторы.......................................................................................................412
9.7. Тиристоры............................................................................................................423
9.8. Приборы оптоэлектронного действия.............................................427
9.9. Интегральные микросхемы.....................................................................427
10. Электроника в быту...........................................................................................431
10.1. Метроном музыканта.................................................................................432
10.2. Елочная гирлянда.........................................................................................433
10.3. Удочка#мормышка.......................................................................................435
10.4. Электросушка для обуви.........................................................................438
10.5. Сигнализатор на дачном участке или
домашней усадьбе....................................................................................................440
10.6. Включение трехфазного двигателя в однофазную сеть...441
Литература..........................................................................................................................447
Приложения.......................................................................................................................449
Приложение 1.............................................................................................................449
Приложение 2. Наименования и обозначения основных
электротехнических величин...........................................................................457
Приложение 3. Единицы измерения физических величин.........461
Приложение 4. Маленькие хитрости умного электрика................489
«Профессиональное мастерство»
Суворин Алексей Васильевич
СОВРЕМЕННЫЙ
СПРАВОЧНИК ЭЛЕКТРИКА
Ответственный редактор В. Кузнецов
Технический редактор Г. Логвинова
Компьютерная верстка: М. Курузьян
Подписано в печать 03.09.2012.
1
32
Гарнитура Школьная. Печать офсетная.
Тираж 2500 экз. Заказ №
Формат 84х108 / . Бумага типографская.
ООО «ФЕНИКС»
344082, г. Ростов6на6Дону, пер. Халтуринский, 80
Автор
phoenixbooks
Документ
Категория
Методические пособия
Просмотров
3 301
Размер файла
461 Кб
Теги
phoenixbooks, www, www.phoenixbooks.ru, Книги издательства Феникс
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа