Что нужно знать каждому про электричество? Прежде чем приступить к работам, связанным с электричеством, необходимо усвоить базовые понятия.
Постоянный и переменный ток
Постоянный ток практически не меняет направления и величины во времени (пример — пальчиковая батарейка). Если соединить контакты, заряд будет перетекать от минуса к плюсу, не меняясь, пока не иссякнет. Переменный ток — ток, который с определенной периодичностью меняет направление движения и величину. Представьте, что это поток воды, текущий по трубе. Через какой-то промежуток времени (например, 5 с) вода будет устремляться то в одну сторону, то в другую. С током это происходит намного быстрее — 50 раз в секунду (частота 50 Гц). В течение одного периода колебания величина тока возрастает до максимума, затем проходит через нуль, а потом начинается обратный процесс, но уже с другим знаком.
Зачем нужен переменный ток? Для передачи энергии на дальнее расстояние переменный ток подходит лучше всего, поскольку так теряется меньше энергии. С помощью трансформатора (специального устройства в виде катушек) переменный ток преобразуется с низкого напряжения на высокое и на- оборот. Большинство приборов работает от сети, в которой ток переменный. Однако постоянный ток также применяется достаточно широко — во всех видах батарей, в электротранспорте, химической промышленности (электролизные ванны, дуговые электропечи) и других областях.
Переменный электрический ток имеет такую характеристику, как частота (измеряется в герцах, Гц). С этим понятием сопряжено понятие нагрузки сети. Когда мы подключаем к сети или отключаем электроприборы, соответственно увеличивается или уменьшается нагрузка в ней. Пропорционально увеличению либо уменьшению нагрузки будет падать либо возрастать напряжение в сети. Это не ведет к обесточиванию наших квартир, так как задача понижающих подстанций, оснащенных автоматической системой регулирования напряжения, — выравнивать постоянное напряжение в сети, несмотря на то что мы изменяем нагрузку на нее. Однако перебои с напряжением в квартирной сети все-таки периодически случаются. Это происходит по многим причинам: аварии, качения в системе электроснабжения, коммутационные и грозовые перенапряжения и т. п.
Фаза и нуль
Любая электрическая цепь состоит из двух проводов. По одному ток попадает к потребителю (например, к чайнику), а по другому возвращается обратно. Если разомкнуть такую цепь (она называется однофазной), то тока не будет. Тот провод, по которому ток идет, называется фазным или просто фазой, а по которому возвращается — нулевым или нулем. Трехфазная цепь состоит из трех фазных проводов и одного обратного. Такое возможно потому, что векторы трехфазной сети сдвинуты относительно друг друга на 120 электрических градусов.
Заземление
Заземление — третий провод в однофазной сети. Рабочей нагрузки он не несет, а служит для обеспечения электробезопасности. Заземление необходимо, когда электричество выходит из-под контроля (например, в результате короткого замыкания). Допустим, в электродвигателе стиральной машины возникла поломка (случился пробой изоляции от частых вибраций) и фазный потенциал попал на корпус установки. Если заземления нет, этот заряд будет сохраняться на корпусе. Когда человек прикоснется к нему, то получит удар током (электротравму). При заземленном корпусе в щитке сработает аппарат защиты (автомат, дифференциальный автомат или даже устройство защитного отключения, УЗО) и отключит поврежденный участок, то есть стиральную машину, от сети. Ситуация, когда в доме нет заземления, небезопасна.
ВАЖНО!
Некоторые потребители, полагаясь на начальные знания по электротехнике, устанавливают нулевой провод как заземляющий. Ни в коем случае этого делать нельзя! При обрыве нулевого провода корпуса заземленных приборов окажутся под напряжением 220 В.
Схемы соединения трехфазной цепи
Трехфазные цепи соединяются в основном по схеме «звезда» или «треугольник». «Звезда» — это такое соединение, когда концы фаз обмоток генератора (G) соединяют в одну общую точку, называемую нейтральной или нейтралью. Концы фаз обмоток потребителя (M) также соединяют в общую точку. Провода, соединяющие начала фаз генератора и потребителя, называются линейными, провод, соединяющий две нейтрали, — нейтральным. «Треугольник» — соединение, при котором конец первой фазы соединяется с началом второй, конец второй фазы — с началом третьей, а конец третьей фазы — с началом первой.
Разделение фазных проводов по цвету
Чтобы избежать путаницы, изоляция на проводах различается по цвету: заземление — желто-зеленый, нуль — голубой или синий, фаза — любой другой цвет (последнее объясняется тем, что существуют также четырех- и пятипроводные системы, по которым, соответственно, проходят две или три фазы). Обычно фазный провод окрашен в белый, черный, красный, зеленый или коричневый цвет. Изоляция может быть и белой, но с продольной полоской соответствующего цвета: желто-зеленого, синего, красного и т. п.
