Функции и конструкция щитов переменного и постоянного тока

Преимущества переменного тока

Аккумуляторные батареи практичны как источник постоянного электричества. Однако бесконечно снабжать токоприёмники энергией без подзарядки они не могут. Поэтому создание изменяющегося во времени тока и его доставка потребителю – главные задачи энергосистемы страны. К преимуществам этого вида относятся:

• лёгкость преобразования из одной величины напряжения в другую;
• допустимость передачи на дальние расстояния по ЛЭП к распределительным сетям;
• возможность реализовывать трёхфазные схемы энергоснабжения;
• ориентированность на потребителей производственных предприятий, рассчитанных на питание переменным током.

Снизить или повысить величину напряжения переменного тока проще. Для этого стоит только пропустить его через трансформатор. Большой КПД этого преобразователя – 99%, потеря мощности – лишь 1%. Трансформатор, имея отдельные обмотки по напряжению, ещё разделяет высокое напряжение от низкого, что допускает возможность разделить установки до 1000 В и свыше 1000 В.

Атомные и гидроэлектростанции расположены в местах, отдалённых от центральных районов расположения потребителей. Поэтому напряжение добытой электроэнергии повышают до сотен кВт, чтобы снизить потери при транспортировке, и передают по ЛЭП в нужное место, где снова понижают.

Применяя трёхфазное переменное напряжение, повышают производительность структуры энергосистемы. Передача одинаковой мощности трёхфазной сети требует меньшего количества проводников, в отличие от однофазной линии.

Скажите, в розетке переменный или постоянный ток?

Вместо термина «постоянный ток» лучше применять термин «постоянное напряжение». То же касается и термина «переменный ток», лучше применять термин «постоянное напряжение». Напряжение в сети, у батареи, как правило, первично, величина постоянная (за исключением аварийных режимов) , а величина тока зависит от нагрузки (в соответствии с законом Ома) : I = U/R, где I – сила тока (в амперах) , U — напряжение (в вольтах) , R — сопротивление (в омах) . Все единицы в системе СИ, они применяются в технике, физике и т. д. Употребляются и кратные величины, например, киловольты (1000 х вольт) . Электрическим током называют упорядоченное (направленное) движение заряженных частиц. Электрический ток возникает при упорядоченном перемещении свободных электронов (в металлах) или ионов (в электролитах) . Основное отличие постоянного напряжения, что оно постоянно по величине и знаку, а постоянный ток «течет» в одну сторону, например, по металлическим проводам (носители тока электроны) от минусового зажима источника напряжения к плюсовому (в электролитах ток создают положительные и отрицательные ионы) . Промышленный переменный ток (в нашей стране) — это ток с синусоидальными (гармоническими) колебаниями частотой 50 Герц. Переменное напряжение и ток изменяются по закону синусоиды, от нуля увеличивается до положительного амплитудного значения (положительный максимум) , потом уменьшается до нуля и продолжает уменьшаться до отрицательного амплитудного значения (отрицательный максимум) , затем увеличивается, переходя через ноль вновь до положительного амплитудного значения. Переменный ток меняет за период как свою величину, так и направление движения тока. Среднее значение силы тока за период равно нулю. Действующее значение силы переменного тока — сила такого постоянного тока, при котором средняя мощность, выделяющаяся в проводнике в цепи переменного тока, равна мощности, выделяющейся в том же проводнике в цепи постоянного тока. Когда говорят о токах и напряжения в сети переменного тока, имеют ввиду, их действующие значения. Напряжение в сети 220 вольт это действующие напряжение сети. Источники промышленного переменного напряжения вырабатывают, как правило, переменный трехфазный ток. В жилых домах обычно используется однофазный переменный ток. Переменный ток более распространени более удобен тем, что ток одного напряжения легко преобразуется через трансформаторы в ток другого напряжения. Трехфазный ток удобен тем, что создает вращательное электромагнитное поле в дешевых асинхронных электродвигателях, в которых отсутствуют коллекторы, токосъемники. Недостатком асинхронных двигателей является большой пусковой ток в 5-7 раз превышающий рабочий ток двигателя. В условиях тяжелого запуска, когда большой пусковой момент (прокатные станы, электротранспорти т. д. ) или требуется плавное регулирование скорости и пускового момента (тягового усилия) применяют двигатели постоянного тока Постоянный ток применяется: 1) в высоковольтных линиях электропередач (500 кВ) , так как если применять переменный ток, такого же действующие напряжения, учитывая амплитудные значения напряжений и их перепад, эти напряжения могут в несколько раз превышать величину напряжения постоянного тока, это требует дополнительных затрат на изоляционные материалы и значительно удорожает ЛЭП. 2) в контактной сети электротранспорта, 3) в прокатных станах и других устройствах с тяжелыми условиями пуска электродвигателей, 4) в сети грузоподъемных механизмов, 5) в различных приборах, переносных, бытовых, например, переносные фонари, магнитофоны, диагностические приборы различного назначения.

Источники постоянного напряжения это: 1) обычные батарейки применяемые в различных приборах, 2) различные аккумуляторы (щелочные, кислотные и т. д.) , 3) генераторы постоянного тока. 4) другие специальные устройства, например, выпрямители, умформеры.

Источники переменного тока: 1) генераторы 2) различные преобразователи.

СНиП 05.06-85. Раздел «Распределительные устройства и подстанции». Подраздел «Распределительные устройства напряжением до 1000 В, щиты управления, защиты и автоматики» (выдержки)

207. Щиты и шкафы должны поставляться предприятиями-изготовителями полностью смонтированными, прошедшими ревизию, регулировку и испытание в соответствии с требованиями ПУЭ, государственных стандартов или технических условий предприятий-изготовителей.

208. Распределительные щиты, станции управления, щиты защиты и автоматики, а также пульты управления должны быть выверены по отношению к основным осям помещений, в которых они устанавливаются. Панели при установке должны быть выверены по уровню и отвесу. Крепление к закладным деталям должно выполняться сваркой или разъемными соединениями.

Допускается установка панелей без крепления к полу, если это предусмотрено рабочими чертежами. Панели должны быть скреплены между собой болтами.

Обозначение постоянного и переменного тока

Каждый домашний мастер и начинающий электрик при выполнении электромонтажных работ пользуется специальными схемами. Для того чтобы правильно прочитать любую из них, необходимо знать все значки и символы, в том числе обозначение постоянного и переменного тока. Эта символика присутствует на корпусах большинства современных измерительных аппаратов, позволяющих определять значение всех основных электрических параметров.

Как обозначаются различные токи

По своим специфическим качествам электрический ток разделяется на два основных типа:

• Постоянный ток. Обозначается прямой линией (—). Кроме того, используются символы DC – Direct Current, которые переводятся как постоянный ток.
• Переменный ток. Известен под собственным обозначением в виде змейки (

) и символов АС, означающих Alternating Current.

Отличительной особенностью постоянного тока является его направленность. Он протекает лишь в одном определенном направлении, условно принимаемое от положительного контакта «+» к отрицательному контакту «-». От этого свойства и происходит наименование этого тока DC, который присутствует в солнечных панелях, всех типах сухих батареек и аккумуляторах, предназначенных для питания маломощных потребителей.

В некоторых технологических процессах, таких как дуговая электросварка, электролиз алюминия или электрифицированный железнодорожный транспорт, необходим постоянный ток DC с высоким значением силы. Чтобы его создать, необходимо выпрямить переменный или воспользоваться любым из генераторов постоянного тока.

Переменный ток AC, в отличие от постоянного, способен к изменению своего направления и величины. Существует параметр, известный как мгновенное значение переменного тока, определяемое в конкретный момент времени. Частота, с которой изменяется направление тока, составляет 50 Гц, то есть данная перемена происходит 50 раз в течение одной секунды.

Переменный ток AC может быть однофазным или трехфазным. В первом случае необходимо только два провода: основной и дополнительный, он же обратный. Именно по основному проводнику протекает электрический ток, а обратный считается нулевым проводом.

Трехфазное переменное напряжение вырабатывается соответствующим генератором тока AC. В этом процессе участвуют три обмотки, каждая из которых является своеобразной однофазной электрической цепью. Между собой они сдвинуты по фазе под углом 120 градусов. Благодаря данной системе электроэнергией могут быть обеспечены сразу три сети, независимые друг от друга. Для этого понадобится уже порядка шести проводов – трех прямых и трех обратных.

При необходимости дополнительные провода возможно соединить между собой и получить в итоге общий проводник, называемый нулевым или нейтральным. В этом случае проводники переменного тока на схемах обозначаются символами L1, L2, L3, а нулевой провод – буквой N.

Обозначения токов в измерительных приборах

Общепринятое обозначение постоянного и переменного тока нашло свое отражение в различных измерительных приборах, в том числе и на мультиметре. Вся необходимая символика наносится на лицевую панель того или иного устройства. Это позволяет измерить именно тот параметр, который необходим в данный момент.

Например, если на шкале выставлено положение АС, в этом случае можно проводить измерение значения переменного тока. Как правило, такие приборы предназначены для работы в электросетях с обычными напряжениями 220 или 380 вольт. Существуют модели с рабочими режимами в пределах 600 В и выше.

Если же мультиметр выставлен напротив отметки DC, то рабочий режим аппарата станет соответствовать постоянному току. В этом положении замеряется ток на аккумуляторах, батарейках и других источниках питания, вырабатывающих постоянный ток. В данном режиме требуется непременно соблюдать полярность полюсов. Диапазон измерений обычно составляет от нуля до нескольких тысяч вольт, в зависимости от характеристик конкретной модификации устройства.

ГЛАВА 7.1.ЭЛЕКТРОУСТАНОВКИ ЖИЛЫХ, ОБЩЕСТВЕННЫХ, АДМИНИСТРАТИВНЫХ И БЫТОВЫХ ЗДАНИЙ

Требования настоящей главы являются взаимосвязанными. Следует иметь в виду, что частичное выполнение комплекса требований к электроустановкам зданий может привести к снижению уровня электробезопасности.

ВВОДНЫЕ УСТРОЙСТВА, РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНЫЕ ЩИТЫ, РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНЫЕ ПУНКТЫ, ГРУППОВЫЕ ЩИТКИ

7.1.22. На вводе в здание должно быть установлено ВУ или ВРУ. В здании может устанавливаться одно или несколько ВУ или ВРУ.

При наличии в здании нескольких обособленных в хозяйственном отношении потребителей у каждого из них рекомендуется устанавливать самостоятельное ВУ или ВРУ.

От ВРУ допускается также питание потребителей, расположенных в других зданиях, при условии, что эти потребители связаны функционально.

При ответвлениях от ВЛ с расчетным током до 25 А ВУ или ВРУ на вводах в здание могут не устанавливаться, если расстояние от ответвления до группового щитка, выполняющего в этом случае функции ВУ, не более 3 м. Данный участок сети должен выполняться гибким медным кабелем с сечением жил не менее 4 мм2, не распространяющим горение, проложенным в стальной трубе, при этом должны быть выполнены требования по обеспечению надежного контактного соединения с проводами ответвления.

При воздушном вводе должны устанавливаться ограничители импульсных перенапряжений.

7.1.23. Перед вводами в здания не допускается устанавливать дополнительные кабельные ящики для разделения сферы обслуживания наружных питающих сетей и сетей внутри здания. Такое разделение должно быть выполнено во ВРУ или ГРЩ.

7.1.24. ВУ, ВРУ, ГРЩ должны иметь аппараты защиты на всех вводах питающих линий и на всех отходящих линиях.

7.1.25. На вводе питающих линий в ВУ, ВРУ, ГРЩ должны устанавливаться аппараты управления. На отходящих линиях аппараты управления могут быть установлены либо на каждой линии, либо быть общими для нескольких линий.

Автоматический выключатель следует рассматривать как аппарат защиты и управления.

7.1.26. Аппараты управления, независимо от их наличия в начале питающей линии, должны быть установлены на вводах питающих линий в торговых помещениях, коммунальных предприятиях, административных помещениях и т.п., а также в помещениях потребителей, обособленных в административно-хозяйственном отношении.

7.1.27. Этажный щиток должен устанавливаться на расстоянии не более 3 м по длине электропроводки от питающего стояка с учетом требований гл. 3.1.

7.1.28. ВУ, ВРУ, ГРЩ, как правило, следует устанавливать в электрощитовых помещениях, доступных только для обслуживающего персонала. В районах, подверженных затоплению, они должны устанавливаться выше уровня затопления.

ВУ, ВРУ, ГРЩ могут размещаться в помещениях, выделенных в эксплуатируемых сухих подвалах, при условии, что эти помещения доступны для обслуживающего персонала и отделены от других помещений перегородками с пределом огнестойкости не менее 0,75 ч.

При размещении ВУ, ВРУ, ГРЩ, распределительных пунктов и групповых щитков вне электрощитовых помещений они должны устанавливаться в удобных и доступных для обслуживания местах, в шкафах со степенью защиты оболочки не ниже IP31.

Расстояние от трубопроводов (водопровод, отопление, канализация, внутренние водостоки), газопроводов и газовых счетчиков до места установки должно быть не менее 1 м.

7.1.29. Электрощитовые помещения, а также ВУ, ВРУ, ГРЩ не допускается располагать под санузлами, ванными комнатами, душевыми, кухнями (кроме кухонь квартир), мойками, моечными и парильными помещениями бань и другими помещениями, связанными с мокрыми технологическими процессами, за исключением случаев, когда приняты специальные меры по надежной гидроизоляции, предотвращающие попадание влаги в помещения, где установлены распределительные устройства.

Трубопроводы (водопровод, отопление) прокладывать через электрощитовые помещения не рекомендуется.

Трубопроводы (водопровод, отопление), вентиляционные и прочие короба, прокладываемые через электрощитовые помещения, не должны иметь ответвлений в пределах помещения (за исключением ответвления к отопительному прибору самого щитового помещения), а также люков, задвижек, фланцев, вентилей и т.п.

Прокладка через эти помещения газо- и трубопроводов с горючими жидкостями, канализации и внутренних водостоков не допускается.

Двери электрощитовых помещений должны открываться наружу.

7.1.30. Помещения, в которых установлены ВРУ, ГРЩ, должны иметь естественную вентиляцию, электрическое освещение. Температура помещения не должна быть ниже +5 oС.

7.1.31. Электрические цепи в пределах ВУ, ВРУ, ГРЩ, распределительных пунктов, групповых щитков следует выполнять проводами с медными жилами.

Почему переменный ток используется чаще

Выше мы уже говорили о том, почему переменный ток в настоящее время используется чаще, чем постоянный. И все же, давайте рассмотрим этот вопрос подробнее.

Споры о том, какой же ток в использовании лучше идет со времен открытий в области электричества. Существует даже такое понятие, как «война токов» — противоборство Томаса Эдисона и Николы Теслы за использование одного из видов тока. Борьба между последователями этих великих ученых просуществовала вплоть до 2007 года, когда город Нью-Йорк перевели на переменный ток с постоянного.

Самая главная причина, по которой переменный ток используется чаще – это возможность передавать его на большие расстояния с минимальными потерями. Чем больше расстояние между источником тока и конечным потребителем, тем больше сопротивление проводов и тепловые потери на их нагрев.

Для того, чтобы получить максимальную мощность необходимо увеличивать либо толщину проводов (и уменьшать тем самым сопротивление), либо увеличивать напряжение.

В системах переменного тока можно увеличивать напряжение при минимальной толщине проводов тем самым сокращая стоимость электрических линий. Для систем с постоянным током доступных и эффективных способов увеличивать напряжение не существует и поэтому для таких сетей необходимо либо увеличивать толщину проводников, либо строить большое количество мелких электростанций. Оба этих способа являются дорогостоящими и существенно увеличивают стоимость электроэнергии в сравнении с сетями переменного тока.

При помощи электротрансформаторов напряжение переменного тока эффективно (с КПД до 99%) можно изменять в любую сторону от минимальных до максимальных значений, что тоже является одним из важных преимуществ сетей переменного тока. Применение трехфазной системы переменного тока еще больше увеличивает эффективность, а механизмы, например, двигатели, которые работают в электросетях переменного тока намного меньше, дешевле и проще в обслуживании, чем двигатели постоянного тока.

Исходя из всего вышесказанного можно сделать вывод о том, что использование переменного тока выгодно в больших сетях и при передаче электрической энергии на большие расстояния, а для точной и эффективной работы электронных приборов и для автономных устройств целесообразно использовать постоянный ток.

Что такое короткое замыкание по-простому?

Какие существуют виды источников электрического тока?

Способы вычисления потребления электроэнергии бытовыми приборами

Как пользоваться мультиметром – измерение напряжения, силы тока и сопротивления

Что такое фазное и линейное напряжение?

Сравнение основных параметров светодиодных ламп и ламп накаливания, таблица соответствия мощности и светового потока

Классификация изделий

Плакаты и знаки предупреждают об опасности, связанной с приближением к оборудованию, которое находится под напряжением. Плакаты безопасности также могут указывать рабочее место.

По характеру применения плакаты электробезопасности делятся на переносными и стационарными (постоянными).

Классификации плакатов и знаков:

• Запрещающие,
• Предупреждающие,
• Предписывающие,
• Указывающие.

Все знаки и их размеры, более подробно о каждом виде знаке написано ниже в статье

Запрещающие

Предназначены для запрета коммутации с аппаратами(включение или отключения), нужны что бы на электрооборудование по ошибке никто не подал напряжения. Надписи выполняются буквами красного цвета на белом фоне и с красной рамкой, или наоборот белые буквы на красном фоне.

Размеры прямоугольных плакатов(ширина×высота): 200х100 или 100х50 мм.

Запрещающие плакаты

Предупреждающие

Предназначены для предупреждения о приближении на расстояние опасное для жизни к находящимся под напряжением токоведущим частям или деталям. Знаки применяются в электроустановках до 1000 В и выше.

Надписи выполняются буквами красного цвета на белом фоне и с красной рамкой, или жёлтый треугольник с чёрной рамкой и молнией, либо же чёрная краска, которую наносят на ЖБТ опоры, ограждения или плиты.

Размеры прямоугольных знаков: 300х150. Размеры сторон треугольника обычно 300х300х300, но если знак используется в помещение или наклеен на оборудование то его размеры сторон могут быть: 25, 40, 50, 80, 100, 150 мм.

Также читайте: Почему гудит трансформатор

Предупреждающие знаки

Предписывающие

Служат для указания мест работы и для безопасного подхода к рабочему месту. Надписи и рамки выполняются буквами сине-белой цветовой гаммой.

Размеры квадратных знаков: 100х100 или 250х250 мм, 200х200 и 80х80 мм.

Предписывающие знаки

Указывающие

Указывает, что определенный участок электроустановки заземлен и о недопустимости подачи на электрооборудование напряжения, а также для указания местонахождения различных объектов и устройств. Есть только один указывающий плакат с синей надписью “ЗАЗЕМЛЕНО” на синем фоне. Размеры плаката: 200х100 или 100х50 мм Ширина белой каёмки должны быть 5-13мм.

Указывающий знак

Что такое АС

Перевод аббревиатуры АС с английского обозначает Alternative Current (переменный ток). Соответственно DC, что читается как Direct Current, обозначает постоянное, текущее в одном направлении, напряжение. Каждый из них используется для питания электроприборов и играет ключевую роль в целостности электрооборудования при неправильном подключении.

Переменный ток является формой, повсеместно применяемой потребителями для обеспечения работоспособности основного электрооборудования. Преимущественно стандартная форма волн в электроцепей представлена в виде синусоидальной кривой, с положительным полупериодом равным положительному течению напряжения и наоборот.

В отдельных случаях, например, музыкальные усилители, применяют различные формы волн. Они могут быть треугольными, либо прямоугольными. Аудио и радио сигнал транслируемые по проводам, также относятся к переменному току. Этот тип напряжения несёт зашифрованные информационные данные (звуки или изображения). В отдельных случаях передача может осуществляться за счёт модуляции. Такой ток преимущественно чередуется с высокочастотными, что и отличает их от обычной передачи электроэнергии.

Как работает электрическая машина постоянного тока

Как было отмечено ранее, поддерживается два основных рабочих режима, в которых МПТ может функционировать: двигательный и генераторный.

Каждый из них имеет свои особенности функционирования:

1. Электродвигатель. Обмотка ротора – проводники, запитанные от коллектора. За счет этого воздействуют физические силы, вызывающие вращающий момент. Необходимо использование щеточно-коллекторного узла, так как силы момента хватает на поворот только на 180 градусов.
2. Генератор. Вращение ротора наводит ЭДС. Данная переменная выпрямляется за счет коллектора.

Некоторые виды МПТ могут выполнять функции трансформаторов, преобразователей напряжения.

Электрические машины постоянного тока характерны тем, что их конструкция включает в себя коллектор и скользящий контакт.

Магнитное поле МПТ при нагрузке

В нагруженной МПТ имеется два вида магнитных потоков: поток ОВ и поток ОЯ, создаваемые токами этих обмоток. Силовые линии первого из них направлены вдоль осей пары полюсов, через которые он замыкается, как это показано на фигуре 1 на рисунке ниже. Такой поток возбуждения называется продольным. Если полюсов в МПТ больше двух, то в воздушном зазоре под наконечником каждого из них это поле также является продольным.

Силовые линии потока ОЯ замыкаются поперек оси полюсов, поэтому применительно к МПТ говорят о поперечном поле якоря, которое показано на фигуре 2 на том же рисунке.

Поток якоря суммируется с потоком возбуждения, образуя результирующий поток. В этом проявляется реакция якоря машины постоянного тока, заключающаяся в воздействии поперечного поля на продольное поле возбуждения, силовые линии которого при этом искажаются, сгущаясь возле одного края полюса и разреживаясь возле другого. В ГПТ сгущение силовых линий поля, т. е. его усиление относительно поля возбуждения, происходит под набегающим на якорь краем полюса, а в ДПТ — под сбегающим, как показано на фигуре 3.

Обозначения на электроприборах и схемах

Часто возникает потребность в том, чтобы определить на каком токе работает устройство. Ведь подключение устройства, работающего на постоянном токе в электрическую сеть переменного тока, неминуемо приведет к неприятным последствиям: повреждению прибора, возгоранию, электрическому удару. Для этого в мире существуют общепринятые условные обозначения для таких систем и даже цветовая маркировка проводов.

Условно, на электроприборах, работающих на постоянном токе указывается одна черта, две сплошных черты или сплошная черта вместе с пунктирной, расположенные друг под другом. Также такой ток маркируется обозначением латинскими буквами DC. Электрическая изоляция проводов в системах постоянного тока для положительного провода окрашена в красный цвет, отрицательного в синий или черный цвет.

На электрических аппаратах и машинах переменный ток обозначается английской аббревиатурой AC или волнистой линией. На схемах и в описании устройств его также обозначают двумя линиями: сплошной и волнистой, расположенных друг под другом. Проводники в большинстве случаев обозначаются следующим образом: фаза – коричневым или черным цветом, ноль – синим, а заземление желто-зеленым.