Современные электроприборы сконструированы максимально дружелюбными к пользователю и чтобы их использовать совершенно не обязательно знать какой ток в розетке, куда они подключаются. Подобные познания могут никогда не пригодится в повседневной жизни – обычно достаточно знать, что в розетке есть ток, благодаря которому работают все бытовые приборы.
Где могут пригодиться знания по электричеству
Хорошо если вопросы о принципах работы электроприборов возникают просто из «спортивного интереса». Хуже бывает в случае поездки в другую страну, где неподготовленные путешественники с удивлением обнаруживают розетки незнакомого типа. Если до этого человек обращал внимание на надписи возле «своих» розеток, то в «чужих» может оказаться другая частота и напряжение. Для понимания почему так происходит, надо хотя бы в общих чертах ознакомиться с основами электротехники.
Постоянный и переменный ток
Это одна из важнейших характеристик электрического тока. Каждый электроприбор рассчитан под определенный его вид и при неправильном подключении в лучшем случае просто не будет работать.
Любой из этих токов создается электромагнитным полем, что заставляет двигаться свободные электроны в металлах или других проводниках. Но при постоянном они все время летят в одну сторону, а переменный ток дергает их туда-сюда. В любом случае они двигаются и совершают работу, но устройства для преобразования электрической энергии в механическую приходится делать разными. То есть электродвигатель, к примеру, можно сделать как от постоянного, так и от переменного тока, но первый нельзя включать во вторую цепь.
Если большинство электроприборов работает от постоянного тока, то для передачи электроэнергии на большие расстояния выгоднее использовать переменный – он не так чувствителен к сопротивлению проводников. Поэтому не может быть двух мнений по поводу какой ток в бытовой розетке: постоянный или переменный – всегда используется второй вариант.
В этом видео описываются исторические предпосылки использования переменного тока в электросетях:
Фаза и ноль
Эти понятия относятся исключительно к переменному току. Принято считать, что фаза в розетке является аналогом плюса постоянного тока, а ноль – минуса, поэтому ноль «не бьется», если до него дотронуться. На самом деле все несколько сложнее – в переменном токе плюс и минус постоянно меняются местами, поэтому в замкнутой цепи (при подключенной нагрузке) по нолю тоже протекает ток. Но дело в том, что он действительно не бьется, даже если брать его голыми руками – при электромонтажных работах ищут где находится фаза в розетке и в обязательном порядке изолируют этот провод, а остальные без особой опаски оставляют оголенными.
В правильно подключенной и нормально работающей электропроводке ноль не бьет человека током потому что применяется так называемая схема подключения потребителей с глухозаземленной нейтралью. Это значит, что нулевой провод на подстанции и в месте ввода в дом заземлены и ток, если он есть в проводе, проходит «мимо» человека.
Заземление
Розетка без провода заземления не редкость для старых домов, потому что раньше в быту практически не использовались мощные электроприборы. Современные требования к безопасности электроприборов гораздо жестче, поэтому розетки устанавливаемые без заземления просто не могут быть использованы даже в проекте.
Смысл заземления в дополнительной защите. Если используется розетка без защитного заземления, то в большинстве случаев корпус приборов подключен к рабочему нолю. Как итог – если фаза попадает на корпус устройства (при пробое изоляции), то происходит короткое замыкание и выбивает защитные пробки. Это приводит к порче прибора, и сравнительно безопасно для человека, при одном условии – если он на момент замыкания не касался устройства. В противном случае, пока не сработает защита, человека бьет ток короткого замыкания, который в десятки раз выше номинального.
Розетки с заземлением разделяют ноль на рабочий, необходимый для функционирования устройства, и защитный. Корпус теперь, соединен с заземлением, а ноль работает в штатном режиме. Если на корпус попадает фаза, то розеточный заземляющий контакт «уводит» ее от человека, даже если он на этот момент касается устройства, а защитная автоматика выключает питание. Человека током не бьет, короткого замыкания не происходит и устройство по возможности остается в сохранности. Остается только найти место где повредилась изоляция и устранить неисправность.
Как итог, вопроса что лучше ставить – розетки работающие без заземления или все-таки с ним, не существует – ПУЭ однозначно требуют поставить устройство второго типа.
Напряжение электрического тока
Если не использовать такие научные термины как «напряженность электрического поля» и «разность потенциалов», то понять какое напряжение в сети и почему оно именно такое помогут следующие аналогии:
Потенциальная и кинетическая энергия – пример очень упрощенный, но смысл в том, что напряжение показывает, какие силы могут быть задействованы при перемещении электрического заряда. Главное отличие в том, что потенциальная энергия переходит в кинетическую, а напряжение всегда стабильно. Использовать эту аналогию можно потому, что пока в розетку не включен никакой прибор, то в ней есть напряжение, готовое начать двигать заряженные частицы, но нет электрического тока. Движение электрического тока начинается только при подключении к проводам нагрузки (или при замыкании ноля и фазы).
Чем больше напряжение, тем выше его «проталкивающая» способность – это значит, что при достаточно больших его значениях ток «пробьет» диэлектрик между проводами. В обычных условиях диэлектриком между проводами является воздух, поэтому чем больше напряжение, тем выше вероятность возникновения молнии (замыкания) между ними. Это свойство используется в пьезозажигалках и механизмах розжига промышленных печей, только в первых расстояние между контактами 0,5 мм и напряжение в несколько Вольт, а во втором случае – между контактами 10-15 сантиметров, а напряжение около 10 тысяч Вольт.
Для линий электропередач между городами используется напряжение 150-600 тыс. Вольт, в пригороде это 4-30 тыс. Вольт, а у потребителей напряжение в розетке уже 100-380 Вольт. В разных странах действуют свои стандарты, поэтому перед поездкой стоит уточнять этот момент.
Частота электрического тока
Один из параметров переменного тока, показывающий сколько раз за секунду он поменяет направление движения от плюса к минусу. Полный цикл изменений – от ноля к плюсу, затем к минусу и обратно к нолю называется Герц. Во всем мире используется два стандарта частоты – 50 и 60 Герц.
От частоты, как и от напряжения, зависят потери тока при его передаче – чем выше частота, тем меньше потерь. Поэтому первый вариант используется при напряжении сети около 220 Вольт, а второй – при 110.
Частота тока зависит от того, с какой скоростью крутятся генераторы на вырабатывающих электричество станциях. Она всегда остается неизменной – в отличие от напряжения допускается погрешность в 0,5-1 Герц.
Сила тока
На крышке розетки можно увидеть надпись 6, 10 или 16А. Это не значит, что сила тока в розетке будет достигать таких величин – это максимальные его значения, на которые рассчитаны розеточные контакты. Соответственно, чтобы узнать, какая сила тока, а точнее – сколько ампер в розетке на данный момент, следует установить в электрическую цепь измерительное устройство – амперметр.
К примеру, если электрочайник потребляет 2000 Ватт, то надо 2000 разделить на 220. Получается примерно 9 Ампер – сила тока, в 18 раз большая чем нужно, чтобы убить человека.
Сложнее подсчитать ампераж, к примеру, компьютера. Во-первых, при его работе в сеть включено сразу несколько устройств. Во вторых – энергосберегающие технологии используют ресурсы процессора по минимуму, разгоняя его только при решении сложных задач. Поэтому сила тока будет периодически изменяться.
Это все основные характеристики электрического тока, которые достаточно знать, чтобы получить про него хотя бы общее представление. При поездке в другую страну, где могу действовать иные нормативы, достаточно будет выяснить какие там в сети напряжение и частота. Если они отличаются от тех, на которые рассчитана зарядка телефона (или другие устройства, которые могут быть взяты в поездку), то дополнительно придется решать, как быть в этой ситуации.
