home   |   А-Я   |   A-Z   |   меню


ЭЛЕКТРИЧЕСТВО

Весь наш современный мир живёт благодаря электричеству. Без электричества мир стал бы другим. Мы не смогли бы пользоваться освещением, лифтами, слушать радио, наслаждаться системами кондиционирования, гулять по всемирной сети Интернета или даже завести автомобиль. Многие не смогли бы отапливать своё жилище, иметь в доме и офисе холодную и горячую воду, стирать и просушивать одежду, готовить пищу. Представьте мир без авиаперевозок, поездов, автобусов. Невозможным бы стало многое в сельском хозяйстве. Эти слова я не смог бы напечатать без электричества.

Хотя многие из нас давно привыкли воспринимать электричество как нечто само собой разумеющееся, немного найдётся людей, реально представляющих механизм электроэнергии. Ввиду столь глобальной значимости электричества в современной жизни, очень важно по крайней мере ознакомиться с его основополагающими принципами действия.

Термины и определения

Чтобы в полной мере понять суть явления электроэнергии, начнём с базовых определений и понятий.

Напряжение/вольты — мера измерения силы электроэнергии в электропотоке, аналогично с давлением в водопроводе. Напряжение показывает давление электроэнергии в электрокомпоненте.

Ом — мера измерения сопротивления в электропотоке, обычно в сетевой проводке. Сопротивление сдерживает электропоток.

Электрический ток — количество электричества в данном электропотоке, измеряемое в амперах. Электрический ток равен напряжению в вольтах, делённому на сопротивление в омах в любом компоненте электропроводки.

Допустимая токовая нагрузка — максимальная сила тока, уровень электричества, который способна выдержать данная электролиния в соответствии с единым Национальным кодом электрического стандарта.

Средства против перегрузки электросети — предохранитель, автоматические выключатели, лимитирующие силу тока в любой сети до количества, позволяемого в конкретных случаях единым Национальным кодом.

Полярность — и положительная, и отрицательная полярности характеризуют напряжение, которое определяет направление электропотока в данной сети. Практическое применение токовой полярности мы уже рассматривали на примере автомобильной батареи.

Источник постоянного тока — ненаправленный поток тока с постоянной силой. Батарея фонарика — отличный пример однонаправленного электрокомпонента. Батарея типа «d» обеспечивает напряжение в 1,5 вольта, движущееся в одном направлении. В источниках постоянного тока все провода несут электроэнергию одинаковой полярности.

Источник переменного тока — в таком источнике электроток меняет направление потока в переделах электрокомпонента через определённые промежутки времени. Поток шестидесятицикловый меняет направление электропотока 60 раз каждую секунду. Для большинства современных электросетей характерен источник переменного тока.

Подача энергии — она измеряется в ваттах, это уровень текущей электромощности. Одна единица мощности в ваттах есть один вольт, приплюсованный к электронагрузке в 1 ампер. Математически это выглядит так: вольты X амперы = ватты.

Заземление — основа безопасной электропроводки, состоящая из целенаправленного соединения электрооборудования к глубоко зарытому водному каналу, электроотводу в земле, в почве. Заземлённая электропроводка уменьшает степень риска возникновения электрошока, повреждений оборудования и пожара.

Заземлённая проводка — провода, не несущие электропотока, присоединены к электропроводам, тоже не несущим тока в обычном состоянии. В случае чрезвычайных происшествий, как-то: поломок, повреждений и повышения температур деталей проводки — обычно бездействующий свободный канал несёт высвободившуюся электроэнергию в землю, минимизируя опасность электрического удара. Такие провода обычно белые или зеленые.

Проволока нагревная — провод, несущий ток от ресурса, его генерирующего к электрооборудованию. Обычно такие провода красные или чёрные. Они могут быть любого цвета, исключая белый и зелёный.

Электрический ток

Говоря максимально простым языком, электрический ток — это поток электронов, несущихся от источника тока через токопроводники и возвращающийся к источнику. Источником тока может быть что угодно: огромная электростанция, небольшой домашний электрогенератор, простая батарейка для фонарика. Проводники обычно состоят из металлопровода, хотя большинство жидких веществ, газов и твёрдых материалов и даже ваккум могут проводить электричество. Лучшие электропроводники — золото и серебро, но из-за своей высокой себестоимости в качестве электропроводки они применяются редко. Наиболее часто используемые проводниковые материалы — это медь и алюминий, причём алюминий все-таки используется чаще.

Электроцепь может быть сложной или очень простой. Любое устройство, включённое в сеть, действует в электропотоке. Любая неполадка в сети повлечёт за собой приостановку подачи электроэнергии. Все устройства, задействованные в сети, перестанут работать. Если у вас все ещё нет чёткого понимания о действии электросети, давайте сравним её с системой полива сада. Клапан позволяет потоку воды выбрасываться наружу. Если клапан закрыт, поток воды прекращается. В открытом состоянии водный насос позволяет водному потоку проходить по шлангу, контролируемому системой орошения. Если отсоединить шланг или перекрыть кран, вода прекратит течь к вашей системе полива.

Примерно то же самое происходит в электросети. Выключатель чем-то сродни крану вашей системы полива — во включённом состоянии он позволяет электропотоку идти по проводам. Перекроем выключатель — прекратится подача электроэнергии. Повреждение в сети похоже на то, что у вашей системы орошения сада отрезали шланг для подачи воды. При повреждении проводки в одном месте повсюду на линии проводки прекращается подача электроэнергии. Как часто это будет происходить, зависит от вашего заземления проводки и сопутствующего оборудования — не забывайте о важности заземления. Качественно заземлённая проводка в экстренных ситуациях повреждений. сети пошлёт высвободившуюся электроэнергию в землю. Недобросовестно сделанная проводка или полностью отсутствующее заземление чревато для вас ударом тока (ваше тело становится отличным проводником тока) и самыми страшными последствиями.

Электроток лучше проходит через проводники большого диаметра. Чем больше диаметр провода, тем меньше сопротивление электропотока. Чем меньше диаметр провода, тем больше сопротивление. Снова можно провести аналогию с напором воды в трубах. Через трубу диаметром 4 фута легко проходит поток в 1000 галлонов воды в минуту. Но не советую пробовать пустить тот же напор воды через трубу в 1 дюйм. Труба маленького диаметра будет препятствовать потоку и создавать сильное сопротивление. То же самое происходит с электропотоком.

Сопротивление в электросети создаёт повышение температур. В некоторых случаях это даже может быть хорошо. Скажем, ваш тостер работает по принципу контролируемого электросопротивления. Специальный змеевик препятствует электропотоку, создавая прогревание и прожаривая ваш хлеб.

Бесконтрольное сопротивление в электросети может иметь для вас тяжёлые последствия и стать причиной воспламенений и поломки оборудования. Сопротивление регулируется проводами необходимого размера, предохранителями и выключателями в сети. Предохранители и выключатели работают по одному принципу: чрезмерный перегрев вынужает их перекрыть электропоток. Это основы безопасности проводки.

Некоторые материалы не являются проводниками электричества абсолютно или до какой-то степени. Стекло, пластик, фарфор, резина, винил, древесина, бумага так хорошо противостоят току, что используются в качестве изоляционных материалов. Изоляторы имеют высокую степень сопротивления и используются для защиты людей от электрического тока и уменьшения токов утечки. Проводники имеют низкую сопротивляемость и используются в качестве переносчиков электроэнергии.

Виды электропроводки и их использование

Существуют три основных вида электропроводов: неметаллический кабель, металлический кабель и изоляционная труба. Первые два типа чаще всего можно встретить в жилых помещениях. Они изолированы и соответствуют нормам безопасности. Сертификация лаборатории по технике безопасности США и лейбл на проводе, обозначающий факт прохождения контроля лаборатории, показывают, что данное оборудование обладает необходимой степенью безопасности и отвечает требованиям, предъявляемым к данному типу провода. Не рекомендую использовать провода без знаков прохождения тестов лаборатории. Вне зависимости от типа провода, который вы используете, всегда проверьте соответствие данного типа кабеля для электросистем вашего региона.

Все электропровода должны иметь по крайней мере 2 ветки, одну белую и одну чёрную. Чёрная ветка — проводящая, белая — нейтральная, пригодная для любых проводок. В некоторых кабелях есть третья дополнительная «горячая» ветка кабеля–проводника электричества, красная, а может быть и четвёртая, голый провод, не готовый к потоку тока. Это провод для заземления, используемый специально для открытого электричества в случае повреждения.

Большинство проводов, используемых в жилых помещениях, — неметаллические, состоящие из 2 или 3 веток. Обычно кабель Romex обладает пластиковой оболочкой серого или желтовато–коричневого цвета. Самые распространённые в нашей стране кабели из неметаллических материалов — кабели типа NM, NMC и UF. Кабель типа NM используется для внутренней проводки. Кабель типа NMC примерно такой же по качеству, однако может также использоваться для уличной проводки, под землёй и в сырых помещениях. Двухцелевой кабель NMC очень популярен у электриков. Кабель UF был специально разработан для подземного конденсированного использования и используется в оборудовании для освещения на улице. Неметаллический кабель дешёв и лёгок в использовании. Минусами такого кабеля можно считать то, что изоляция и открытые, легкодоступные провода могут быть легко повреждены. Гибкий бронированный кабель ВХ вложен в гальваническую оболочку, защищающую его от повреждений, обычных для неметаллических кабелей. Вполне обычный для использования в жилых помещениях, бронированный кабель почти не используется для уличной проводки из-за высокой вероятности коррозии. Так же, как и неметаллические кабели, он чаще всего состоит из 2 или 3 проводов–проводников и провода для заземления. К двум основным недостаткам такого кабеля можно отнести достаточно высокую стоимость и уязвимость для проникновения влаги.

Изоляционная труба считается наиболее прочной и безопасной проводной системой. Провода находятся внутри полой изоляционной трубы и соединяют электрокоробки. Изоляция укрывает все части провода, и электропроводка проходит внутри неё. Эта система безопасна потому, что изоляционная труба — естественный заземлитель сама по себе, может использоваться и на улице, и внутри помещений в любых типах проводки и для любого оборудования. Но вместе с тем это и наиболее дорогая система проводки.

Провода различают по номерам или толщине. Провод 18 номера или размера — самый маленький, а номер 3/0 (его ещё называют «трехнулевым») — самый большой. Провод может быть жёстким, состоящим из одной ветки, или многожильным, состоящим из нескольких маленьких проводов, перекрученных вместе до необходимого размера диаметра. С одножильным проводом работать легче, зато многожильный провод значительно гибче. Номер 14 по системе размеров нашей страны считается самым маленьким. Хотя его и можно использовать для любой внутренней домашней проводки, его крайне трудно достать. Если вам требуется размер 14, можно заменить его на более ходовой — 12–й, в сочетании с 10–м алюминиевым. Самый широкий одножильный провод — № 8. Все размеры от 6–го и ниже состоят из нескольких переплетённых проводов.

По размеру провода можно также судить и о проводной способности сети. Минимальный размер провода, используемый для сети в 15 ампер — номер 14. Проводка линии с нагрузкой в 20 ампер потребует минимум 12 размер провода. Для 30–амперной нагрузки следует брать провод № 10 и так далее. Перед установкой сети обязательно сверьтесь с местными кодами размеров и нагрузкой проводки дома.

Работая с электропроводкой, не забывайте об основных правилах: всегда тщательно скрещивайте концы проводов и заземляйте места соединений. Ещё и ещё раз подчёркиваю необходимость заземления. Соединения вне соединительных звеньев нарушают технику безопасности и несут в себе потенциальную угрозу ударов током и возгораний. Снимая изоляционную оболочку и оголяя провода, оставляйте достаточный «хвостик» для соединения. Обычно требуется не менее 6–8 дюймов. Изоляционная шайба должна быть оголена примерно на 1 дюйм.

На сегодняшний день все ещё расхожим считается способ соединения проводов при помощи спаивания кончиков и обмотки мест соединения изолентой. Современные системы проводки и провода часто продаются в комплекте со специальными контактными разъёмами. Это пластиковые конструкции с небольшой муфтой, у которой можно обнаружить резьбу внутри. Соединяя два конца проводочка вместе посредством такой конструкции, перекручивая их по часовой стрелке от себя, мы автоматически соединяем их. Просто вскройте такую муфту с резьбой в нужном месте и… — нужное соединение готово! Никакой пайки и изоленты! Это избавляет от массы проблем. Соединительные муфты тоже подразделяются на несколько размеров, наиболее часто используются размеры от 14 до 18. Можно встретить размеры 10 и 12. Чтобы не было путаницы, они окрашены в различные цвета.

Патроны и розетки

Существует несколько разновидностей электрораспределительных приборов: распределительные коробки, коммутационные стойки, штепсельные розетки и патроны. У всех свои определённые функции. Большинство подобных приспособлений изготавливаются из гальванической стали, но и пластик по–прежнему является популярным материалом. Фарфоровые розетки кое–где применяются, но встречаются уже довольно редко. Все подобные устройства обязательно имеют открытое окно для врезки кабеля и провода. Такие полые пространства обычно находятся вверху или внизу приспособления, часто с обеих сторон (для удобства). Наиболее удобна и часто используема розетка площадью 4 квадратных дюйма в металлическом корпусе. Выключатели обычно прямоугольной формы.

Есть несколько вариантов установки розеток. Очень удобны в этом отношении розетки с рельефными бортами, которые можно привинтить или прибить гвоздями прямо к стене.

Разнообразие розеток тоже велико. Наиболее известным вариантом считается сдвоенная розетка на три провода с заземлением — это оптимальный способ внутренней жилой проводки. Провода крепятся либо к присоединённому терминалу со стороны гнёзда, либо протягиваются сквозь отверстия на тыльной стороне коробки. Присоединяя провод к терминалу, обратите внимание на то, чтобы крепление провода сжимало провод синхронно с тем, как вы будете закручивать шурупы. Этого легко добиться, если вы поместите петлю крепления поверх шурупа, чтобы прикручиваемая сторона была направлена вниз.

Наиболее типичная проводка жилого помещения и распределение электроэнергии

Все начинается с генератора или выходов гальванических элементов. Далее линия электропроводки тянется либо под землёй, либо под потолком вашего жилого помещения. Обычно линии электропроводки крепятся к изоляционному материалу, находящемуся по крайней мере на уровне 10 футов от пола, и, возможно, с чёрного хода в ваше жилое помещение. Со временем вы заметите, что эти провода слегка провисли. Это естественно и нормально. Крепления с постепенным лёгким провисанием называют «капающие крепления», они препятствуют воде, попадающей на линии проводки, попадать на главный электрогенератор.

Практическое руководство аборигена по выживанию при чрезвычайных обстоятельствах и умению полагаться только на себя

Начиная с входной установки основной коробки электропроводки кабели проходят через счётчик и затем через распределительный щит. Это устройство иначе называется закрытым плавким предохранителем или автовыключателем, оно изолировано в металлической трубе внутри дома и уходит по заземляющему ответвлению прямо в почву.

В распределительном щите находятся один или два больших автовыключателя (в домах старой конструкции это могут быть трубчатые предохранители), соединяющие электрокабели с основной монтажной электросистемой. Эти выключатели — связь между источником электроэнергии и вашим домом. В старых и небольших домах такие щиты не несут нагрузки больше 60 ампер силы тока. В современных зданиях с огромным потреблением электроэнергии устанавливают щиты на 200 ампер.

Распределительный щит несёт обычно 3 монтажные электролинии. Это могут быть линия для освещения, линия для электрооборудования, линия индивидуальной необходимости.

Общие линии и линии осветительной функции обычно работают под напряжением 120 вольт. Таких цепей может быть от двух до пятнадцати, в зависимости от размера и потребностей жилого помещения. Небольшие штепсельные розетки, лампы и другие осветительные приборы обычно работают от такой сети. На кухне бывает минимум одна или две независимые проводки.

Линия для электрооборудования работает под напряжением 120 вольт на более широких по диаметру кабелях. Такая сеть — жизнеобеспечение ваших холодильников, телевизоров, морозильных камер и микроволновых печей.

Линия для приборов индивидуального пользования должна быть с напряжением 240 вольт и тянется специально для таких вещей, как фен для сушки волос, электрочайник, электроплита.

Снятие показаний со счётчика

Почти все знают, как выглядит электросчётчик, но мало кто умеет правильно считывать его показания. Но, единожды узнав, как это делается, вы запомните это навсегда. Большинство счётчиков представляют собой четыре круглых циферблата, похожих на часовые, с нумерацией от 1 до 9. Обычно на лицевой стороне вашего электросчётчика эти циферблаты расположены по одной горизонтальной линии. На циферблатах 1 и 3 стрелка движется против часовой стрелки, а на циферблатах 2 и 4 — по часовой. Если вы забудете направление движения стрелок, только взгляните на нумерацию панели. На циферблате, показывающем данные против часовой стрелки, нумерация идёт сверху налево. На циферблате, показывающем данные по часовой стрелке, нумерация начинается сверху и идёт вокруг панели вправо.

Чтобы снять показания со счётчика, просто запомните числа, которые стрелка уже перешагнула. Общая сумма всех четырёх циферблатов — это количество использованных вами киловатт–часов.

Практическое руководство аборигена по выживанию при чрезвычайных обстоятельствах и умению полагаться только на себя

Мультиизмеритель

Начиная работать с электричеством, прежде всего приобретите мультиметр. Другое название такого прибора — вольт/омметр, он может проверить сопротивление, напряжение и непрерывность электропроводности сети. Для домашних целей вполне подойдёт недорогая простая модель.

Рубильник на вольтметре даёт возможность установить его на измерение вольтов и Омов. Напряжение обычно измеряется в дифференциале возрастающих промежутков 1,5; 5; 15; 50; 150; 500 вольт. Сопротивление может быть измерено в промежутке от нуля до бесконечности.

Мультиизмеритель имеет встроенный обнулитель показаний. Не забывайте сбрасывать предыдущие показания, перед тем как делать новые.

Измеряя напряжение в вольтах, ставьте стрелку шкалы на максимальное значение. Если вы не уверены в стабильном напряжении, постепенно снижайте показатель до подходящего уровня. Если вы уверены в напряжении вашей сети на данный момент, начните со следующего, более высокого уровня, нежели тот, что вы предполагаете обнаружить. Эти два правила помогут избежать поломки прибора и напрасной траты времени. Во всех остальных ситуациях действуйте строго по инструкции, которая прилагается к вашему мультиизмерителю.

Показания напряжения всегда снимаются при включённой, действующей сети, иначе ваши показания будут равны нулю. Однако сопротивление никогда не проверяется аналогичным способом.

Некоторые элементарные электроработы

Если ваша электросистема ещё не имеет проектной разметки, обязательно выясните, какой выключатель и какая розетка какие функции несут. Чтобы проверить, какая предохранительная пробка отвечает за какую линию, включите все осветительные приборы в доме, затем поочерёдно выключайте каждый 15–амперный предохранитель. Лучше всего, если у вас найдётся помощник, который будет подсказывать, какие лампы погасли и какие продолжают гореть после отключения очередного рубильника. Обычно постепенно вся комната должна погрузиться во тьму. Правильно было бы обозначить соответствующий рубильник надписью и лейблом, чтобы ориентироваться, какую электролинию в доме он обслуживает. Когда вы разберётесь с линией освещения, переходите к следующей группе предохранителя на 20 ампер. Обычно он обслуживает все электрооборудование. Предохранитель для крупногабаритного и затратного в плане потребления электрооборудования обычно несёт нагрузку линии в 30 ампер и больше — его легко идентифицировать. На вашей распределительной панели могут быть предохранители в 15 и 20 ампер, которые, как вам кажется, не несут никакой важной функции. Они запасные, установленные для того, чтобы в случае будущей замены процесс был максимально прост.

Когда вы проделаете и этот этап работ, очень просто будет установить переключатель на встроенную линию освещения, обслуживающую вашу спальню или зал.

Внимание! Никогда не помещайте переключатель прямо на лампу, которую надо ещё присоединять к сети штепсельной вилкой. Выключатели должны быть установлены только на постоянно действующих приборах и линиях.

Распределительные выключатели дают несколько преимуществ. Вы сможете смотреть телевизор не в полной темноте, а в слегка затемнённой комнате; если ребёнок спит, а вам нужно включить освещение в комнате, вы можете создать приглушённое освещение. Такие выключатели с распределением интенсивности света расширяют границы вашего жизненного комфорта. Кроме того, вы сможете экономить на электричестве.

Существует несколько видов выключателей. Какой бы дизайн вы ни выбрали, прежде всего надо убедиться, что понравившийся вам выключатель соответствует нужным размерам и сможет выдержать нагрузку сети. Например, убедитесь, что устанавливаемая вами арматура сможет принимать 100–ваттные лампочки, которые вы для неё купили.

Установка выключателей предельно проста. Сначала вы определяете, какой рубильник предохранителя отвечает за какую линию, затем отключаете электроветку, на которой собираетесь работать. Затем отвёрткой откройте переключатель вкл./откл., который будет контролировать ваш выключатель. Чтобы обезопасить себя, проверьте напряжение вашим мультиметром на уровне 150 вольт, прикоснувшись им к металлическим жилам белых и чёрных проводов выключателя. Ток должен отсутствовать. (Если ток все же присутствует после отключения рубильника этого направления сети, не пытайтесь установить выключатель самостоятельно, пока квалифицированный электрик не проверит всю вашу проводку.)

Если вы убедились в том, что ток наверняка отсутствует, удалите старое соединение — обычно это соединительная муфта или закрученные провода, — удалите старый выключатель. Теперь осталось всего лишь заменить старый выключатель на новый с регулировкой интенсивности света, соединяя белый провод с белым и чёрный с чёрным. Вмонтируйте переключатель в каркас коробки отвёрткой, которая может входить в комплект, и поставьте на место переключатель вкл./ откл. Включите рубильник распределительного щита и наслаждайтесь новыми преимуществами.

Безусловно, в этой главе мы лишь вкратце коснулись основ элекропроводки. Дополнительная литература и подробное изучение данной темы помогут вам изучить её глубже. Прежде чем заниматься электропроводкой всерьёз и самостоятельно, любому, кто собирается в этом преуспеть, необходимо получить более серьёзное понимание системы электросетей. Местные колледжи и другие образовательные учреждения часто предлагают долговременные курсы для взрослых по основам теории и практики электроработ. Очень рекомендую записаться на какой-то курс по данной теме и расширить свой кругозор.


ЧАСТЬ I: СОВРЕМЕННЫЕ НАВЫКИ  | Практическое руководство аборигена по выживанию при чрезвычайных обстоятельствах и умению полагаться только на себя | СОВРЕМЕННЫЙ САД