Постоянный и переменный токи

 

Направление действия э.д.с. определяет направление тока в электрической цепи. Меняя направление действия э.д.с., можно менять направление тока в электрической цепи.

Ток, не меняющий во времени свое направление, называется постоянным током.

Электрический ток, периодически изменяющийся по направлению и силе (величине), называется переменным током.

Получение электрического тока основано на явлении электромагнитной индукции, т.е. на взаимодействии движущегося проводника с магнитным полем. При пересечении проводником магнитных силовых линий в нем начинает протекать ток, а на концах проводника появляется э.д.с., обусловленная электромагнитной индукцией. При этом не принципиально, что будет перемещаться: проводник в магнитном поле или магнитное поле в зоне нахождения проводника.

Электрический ток, в основном, получают с помощью электрических машин, называемых генераторами, которые преобразуют механическую энергию вращения в электрическую энергию.

Генератор состоит из неподвижной части – статора, на котором размещается обмотка из медного провода, и вращающейся части – ротора, с помощью которого создается вращающееся магнитное поле. В результате взаимодействия магнитного поля ротора с обмоткой статора в ней возникает электрический ток, а на концах (выводах) обмотки появляется электродвижущая сила.

Обмотка статора в электротехнике называется фазой.

В зависимости от числа обмоток, размещенных на статоре можно получить однофазную или многофазную цепи.

Так как для получения переменного тока используются вращающиеся электрические машины, полученная э.д.с. изменяется по закону синусоиды, т.е. в начальный момент она имеет нулевое значение, через 90° достигает максимального значения, а через 180° спадает до нуля и меняет направление на противоположное. Через 270° э.д.с. вновь достигает максимального значения, имея противоположное направление, и через 360° становится равной нулю. На этом полный цикл изменений э.д.с. за один оборот ротора заканчивается, а далее процесс повторяется.

Время совершения полного цикла изменений переменного тока называется периодом (Т).

Число периодов за 1 секунду называется частотой переменного тока (f).Частота переменного тока измеряется в герцах (Гц).

f = —— (Гц).

Т

Максимальное значение переменного тока в периоде называется амплитудой.

Значение переменного тока меньшее в V2 раз амплитудного называется действующим значением переменного тока.

I_m

I_д = —— ≈ 0,707 I_m, где

V 2

 

I_д – действующее значение переменного тока;

I_m – амплитудное значение переменного тока.

Такое же соотношение справедливо и для напряжения переменного тока:

U_m

U_д = —— ≈ 0,707 U_m, где

V 2

U_д – действующее значение напряжения переменного тока;

U_m- амплитудное значение напряжения переменного тока.

 

 

Трехфазный ток

 

Если на статоре размещены три обмотки, сдвинутые друг относительно друга на 120°, то получаем трехфазную цепь. В трехфазной цепи все э.д.с. имеют одинаковую амплитуду и частоту, но они сдвинуты друг относительно друга на 120°.

 

Фазы в трехфазной цепи соединяют звездой и треугольником.

Соединение обмоток трехфазного источника тока, при котором концы всех трех обмоток соединяются вместе, образуя общую точку, называется соединением звездой.

 

 

 

Соединение звездой

 

 

Общая точка соединенных в звезду обмоток генератора, трансформатора и

другого электрооборудования называется нейтралью.

Нейтраль трехфазной сети может присоединяться к заземляющему устройству, а может не присоединяться.

В зависимости от этого нейтраль бывает глухозаземленной и изолированной, а трехфазные сети – соответственно с глухозаземленной и изолированной нейтралью.

Глухозаземленная нейтраль – нейтраль трансформатора или генератора, присоединенная непосредственно к заземляющему устройству.

Глухозаземленным может быть также вывод источника однофазного переменного тока или полюс источника постоянного тока в двухпроводных сетях, а также средняя точка в трехпроводных сетях постоянного тока.

Изолированная нейтраль – нейтраль трансформатора или генератора, не присоединенная к заземляющему устройству или присоединенная к нему через большое сопротивление приборов сигнализации, измерения, защиты и других аналогичных им устройств.

В трехфазной цепи при соединении звездой различают линейное и фазное напряжения.

Линейное напряжение – напряжение между двумя начальными выводами обмоток трехфазного источника либо присоединенными к ним проводниками.

Фазное напряжение – напряжение между начальным выводом каждой обмотки и нейтралью трехфазного источника либо присоединенными к ним проводниками.

Линейное и фазное напряжения связаны между собой следующими соотношениями:

U_л

U_л = V 3 U_ф и U_ф = ——, где

V 3

 

U_л – линейное напряжение;

U_ф – фазное напряжение.

Соединение треугольником – соединение, при котором начало каждой обмотки соединяется с концом другой.

Соединение треугольником

 

При соединении треугольником U_л =U_ф.

 

 

Общие положения правил устройства

Электроустановок

 

Электроустановка – совокупность машин, аппаратов, линий и вспомогательного оборудования (вместе с сооружениями и помещениями, в которых они установлены), предназначенных для производства, преобразования, трансформации, передачи, распределения электрической энергии и преобразования ее в другие виды энергии.

Электроустановка действующая – электроустановка или ее часть, которая находится под напряжением, либо на которую напряжение может быть подано включением коммутационных аппаратов.

По способу размещения электроустановки бывают открытые и закрытые.

Открытые или наружные электроустановки - электроустановки, не защищенные зданием от атмосферных воздействий. Электроустановки, защищенные только навесами, сетчатыми ограждениями и т.п., рассматриваются как наружные.

Закрытые или внутренние электроустановки – электроустановки, размещенные внутри здания, защищающего их от атмосферных воздействий.

В электроустановках различают токоведущие и нетоковедущие части.

Токоведущая часть электроустановки – часть электроустановки, нормально находящаяся под напряжением.

Нетоковедущая часть электроустановки (открытая проводящая часть) – часть электроустановки, нормально не находящаяся под напряжением, но которая может оказаться под напряжением в аварийных режимах работы. К нетоковедущим частям относятся корпуса электрических машин и электрооборудования.

Проводящая часть – часть, которая может проводить электрический ток.

Сторонняя проводящая часть - проводящая часть, не являющаяся частью электроустановки.

Номинальное значение напряжения – напряжение, указанное изготовителем электротехнического устройства или установленное нормативно – техническими документами.

 

Электропомещения

 

Электропомещениями называются помещения или отгороженные (например, сетками) части помещения, в которых расположено электрооборудование, доступное только для квалифицированного обслуживающего персонала.

По температурно – влажностным и другим условиям окружающей среды электропомещения подразделяются на сухие, влажные, сырые, особо сырые, жаркие, пыльные, с химически активной или органической средой.

Сухие помещения – помещения, в которых относительная влажность воздуха не превышает 60%.

Влажные помещения – помещения, в которых относительная влажность воздуха более 60%, но не превышает 75%.

Сырые помещения – помещения, в которых относительная влажность воздуха превышает 75%.

Особо сырые помещения – помещения, в которых относительная влажность воздуха близка к 100% (потолок, стены, пол и предметы, находящиеся в помещении, покрыты влагой).

Жаркие помещения – помещения, в которых под воздействием различных тепловых излучений температура превышает постоянно или периодически (более 1 суток) + 35°С (например, помещения с сушилками, обжигательными печами, котельные).

Пыльные помещения – помещения, в которых по условиям производства выделяется технологическая пыль, которая может оседать на токоведущих частях, проникать внутрь машин, аппаратов и т.п.

Пыльные помещения разделяются на помещения с токопроводящей пылью и помещения с нетокопроводящей пылью.

Помещения с химически активной или органической средой – помещения, в которых постоянно или в течение длительного времени содержатся агрессивные пары, газы, жидкости, образуются отложения или плесень, разрушающие изоляцию и токоведущие части электрооборудования.

Сухие помещения, в которых поддерживается температура не выше 35°С, отсутствует, в большом количестве, технологическая пыль, химически активная или органическая среда, называются нормальными.

В отношении опасности поражения людей электрическим током помещения разделяются на: помещения без повышенной опасности, помещения с повышенной опасностью, особо опасные помещения.

Помещения без повышенной опасности – помещения, в которых отсутствуют условия, создающие повышенную или особую опасность.

Помещения с повышенной опасностью – помещения, характеризующиеся наличием одного из следующих условий, создающих повышенную опасность:

- сырость или токопроводящая пыль;

- токопроводящие полы (металлические, земляные, железобетонные, кирпичные и т.п.);

- высокая температура;

- возможность одновременного прикосновения человека к имеющим соединение с землей металлоконструкциям зданий, технологическим аппаратам, механизмам и т.п. и к металлическим корпусам электрооборудования.

Особо опасные помещения – помещения, характеризующиеся наличием одного из следующих условий, создающих особую опасность:

- особая сырость;

- химически активная или органическая среда;

- одновременно два или более условий повышенной опасности.

Территория открытых электроустановок в отношении опасности поражения людей электрическим током приравнивается к особо опасным помещениям.