Формулы по электротехнике. как начать разбираться в электрике: самоучитель с нуля для начинающих электромонтеров

Безопасность и практика

Основы электротехники для начинающих делают особое ударение на правилах техники безопасности. Их несоблюдение на практике порой может стать причиной получения электротравм и повреждения имущества. Для новичков в электротехнике надо следовать четырём основным требованиям ТБ.

Четыре правила техники безопасности для новичков:

Перед работой с каким-либо устройством или оборудованием следует ознакомиться с его документацией. Все руководства по эксплуатации имеют раздел безопасности. В нём описаны опасные действия, которые могут вызвать короткое замыкание или удар электрическим током.
Прежде, чем приступать к работе с электротехническими устройствами или электропроводкой, нужно отключить электричество. Затем произвести осмотр состояния изоляции проводников. Если обнаружено нарушение изоляционного покрытия, то оголённую часть проводников надо покрыть отрезком изоляционной ленты.
При работе с проводкой и оборудованием под напряжением бытовой электросети надо использовать диэлектрические перчатки, защитные очки и обувь на толстой резиновой подошве. В электрораспределительных шкафах, щитах и электроустановках новичкам вообще делать нечего. Ими занимаются квалифицированные электрики, которые имеют допуск к работе под напряжением.
Ни в коем случае нельзя касаться оголённых проводников руками. Для этого есть отвёртки-пробники, мультиметры и другие электроизмерительные приборы. Только убедившись в отсутствии напряжения, можно касаться проводов.

Выбор платформы: Arduino или Raspberry Pi

Две самые знаменитые платформы для реализации проектов «сделай сам» — это микрокомпьютер Raspberry Pi и микроконтроллер Arduino. А знаменитость в таких случаях означает массу совместимых компонентов и мануалов, которые можно применять без изменений.

Arduino Uno и Raspberry Pi 3B+

Arduino — это опенсорсная плата на основе чипов Atmel ATmega 8/168/328 AVR. Ее основное применение — работа с датчиками и сенсорами. Данная плата прекрасно подходит для простых проектов, где от гаджета требуется только реагировать на поступающие данные.

Для начала работы с Arduino понадобится среда разработки — . В ней обычно пишут на Arduino programming language. Но есть и поддержка С и С++.

ПО для работы с Arduino простое в использовании и не вызовет вопросов у новичка, но при этом оно достаточно гибкое, чтобы не переставать им пользоваться и потом. Arduino IDE без особых проблем идет в Mac, Windows и Linux.

В общем, Arduino — это мастхев для любого, кто хочет научиться электроники и начать мастерить что-то электронное. В качестве начального проекта подойдет любой из готовых наборов либо что-то из наработок сообщества Arduino. Самый легкий вариант можно собрать на .

В модельной линейке фирменных Arduino есть разные варианты. В первую очередь вам пригодятся Uno или Leonardo.

Таблица сравнения моделей Uno и Leonardo

Главное различие между ними в том, что Leonardo может подключаться не только как СОМ-порт, но и как мышка или клавиатура. В остальном разница между Uno и Leonardo не существенна. Зато когда вы возьметесь за более амбициозные проекты, то обязательно взгляните на Mega и Duo, у них много важных отличий: больше входов и выходов, больше оперативной и флеш-памяти. А модель Micro выделяется своими размерами — всего 4,8 на 1,77 см.

К тому же у Arduino есть многочисленные клоны, многие из которых по качеству совсем не уступают оригиналу. Стоить они могут намного дешевле, но совместимы с софтом и модулями для Arduino. Нет ничего особенно зазорного в покупке клона, поскольку дизайн Arduino опенсорсный. А вот за сборку и качество компонентов клонов отвечают только их производители. Также различаться могут размеры и разводка, расположение кнопок и светодиодов — в тех рамках, что не мешают совместимости с периферией.

Многочисленные клоны Arduino

Вы можете заказать плату по очень приятной цене на «Aliexpress», но проблема в том, что нет легкого способа отличить качественный клон от некачественной подделки по фотографии. Брак бывает малозаметен, как изображено на картинке.

Различия между оригиналом и фальшивкой

Однако если вам уже попалась нерабочая плата, то и ее при желании (и некотором умении) .

Другая распространенная проблема с дешевыми китайскими клонами — это использование чипа CH340 вместо ATmega. Если видите Arduino за 200 рублей, то там наверняка стоит именно этот CH340 чип. Однако для его поддержки нужно всего лишь установить другой , так что в каком-то смысле экономия может быть очень даже оправданной.

Что же касается Raspberry Pi, это компьютер со своей операционной системой, на него даже можно установить большинство программ для Linux (если есть сборка для ARM или если удастся собрать из исходных кодов). Из Raspberry Pi делают игровые приставки, камеры видеонаблюдения, устройства с тачскринами и файловый сервер с блокировкой рекламы и т.д.

Если для вашего проекта нужен полноценный компьютер с разнообразием утилит и библиотек, то Raspberry Pi или Raspberry Pi Zero W — отличный, хорошо поддерживаемый разработчиками и сообществом вариант. При желании вы даже можете связать Arduino и Raspberry Pi, чтобы они работали в связке: например, несколько микроконтроллеров Arduino будут собирать информацию с датчиков, а Raspberry Pi обрабатывать ее.

Основные характеристики тока

Добро пожаловать!

К основным характеристикам относятся сила тока, напряжение, сопротивление и мощность. Параметры электрического тока, протекающего по проводу, характеризуются именно этими величинами.

Напряжение

Это есть не что иное, как разница потенциалов между двумя точками проводника. Величина измеряется в вольтах. Один вольт – эта разность потенциалов, при которой для переноса заряда в 1 кулон потребуется произвести работу, равную одному джоулю.

Сопротивление

Этот параметр измеряется в омах. Его величина определяет сопротивление энергопотоку. Чем больше масса и площадь поперечного сечения проводника, тем больше сопротивление. Оно также зависит от материала и длины провода. При разнице потенциалов на концах проводника в 1 Вольт и силе тока 1 Ампер сопротивление проводника равно 1 Ому.

Мощность

Физическая величина выражает скорость протекания электроэнергии в проводнике. Мощность тока определяется произведением силы тока и напряжения. Единица мощности – ватт.

Схемы электрических соединений

На схеме приведена типовая двухконтурная проводка. На объект через автомат (A2), УЗО (A3) и электрический счетчик (A4) заведено сетевое напряжение осветительной сети (O1). Далее это напряжение разводится на два контура — осветительный и силовой. Оба контура имеют отдельные автоматы (A4 — осветительный контур, A5 — силовой) для их защиты от перегрузок и раздельного отключения при ремонтных работах. Автомат осветительного контура обычно выбирается на меньшую силу тока, чем автомат силового контура. К осветительному контуру подключены лампы (L1 — LN) и две розетки (S1, S2) для подключения маломощных нагрузок, например, компьютера или телевизора. Эти розетки используются при ремонтных работах на силовом контуре для подключения электроинструмента. Силовой контур разведен на силовые розетки (S3 — SN).

На схемах место соединения проводников обозначается точкой. Если проводники пересекают друг друга, но точки нет, то это означает, что проводники не соединены, они пересекаются без соединения.

Параллельное и последовательное соединения

Электрические цепи могут быть соединены параллельно и последовательно.

При последовательном соединении электрический ток, выходящий из одной цепи, попадает в другую. Таким образом, через все цепи, соединенные последовательно, протекает одинаковый ток.

При параллельном соединении электрический ток разветвляется на все цепи, соединенные параллельно. Таким образом, суммарный ток равен сумме токов в каждой цепи. Зато на цепи, соединенные параллельно, подается одинаковое напряжение.

На приведенной схеме входной автомат, УЗО, счетчик и вся остальная схема соединены последовательно. В результате автомат может ограничивать силу тока во всей цепи, а счетчик — измерять потребляемую энергию. Оба контура и нагрузки в них соединены параллельно, что позволяет подвести к каждой нагрузке сетевое напряжение, на которое она рассчитана, независимо от других нагрузок.

Здесь приведена принципиальная электрическая схема. Бывают еще монтажные схемы. На них указывается на плане объекта, где должна пройти проводка, где установить щит, где поставить розетки, выключатели и осветительные приборы. Там совсем другие обозначения. Я — не специалист в этих схемах. Информацию о них поищите в других источниках.

(читать дальше…) :: (в начало статьи)

:: Поиск

К сожалению в статьях периодически встречаются ошибки, они исправляются, статьи дополняются, развиваются, готовятся новые. Подпишитесь, на новости, чтобы быть в курсе.

Если что-то непонятно, обязательно спросите!Задать вопрос. Обсуждение статьи.

Задать вопрос электрику онлайн Здесь Вы можете спросить меня про электропроводку, электрику и другие тонкости электромонтажа. Читать дальше…

Еще статьи

Стреляющий, дистанционный шокер, электрошокер, электрошок. Своими рука…
Как сделать самому стреляющий электрошокер…

Почему водопровод бьет током? Что делать?…
Почему может бить током от водопровода, водопроводных смесителей? Причины электр…

Самодельная приставная лестница. Своими руками. Сборная, разборная, ск…
Как самому сделать надежную складную лестницу….

Встроенный стенной шкаф-купе своими руками. Инструкция. Схема. Чертеж….
Встроенный шкаф-купе — проектируем и ставим. Как сделать это самому, своими рука…

Скрипит кровать. Что делать, сделать? Избавиться устранить убрать скри…
Причины скрипа кровати. Что можно сделать, чтобы избавиться от противного звука?…

Зимний септик, особенности. Защита от грызунов. Конструкция, схема, че…
Особенности зимнего септика. Конструкция септика — пояснения….

Автоматика самодельной отопительной горелки. Схема. Своими руками. Отр…
Схема автоматики самодельной отопительной горелки на отработке….

Чистка дымохода. Чистим, прочищаем, очищаем телескопическим удилищем. …
Чищу дымоход с помощью телескопического удилища. Удачная технология очищения дым…

Электрика для чайников

Электроника окружает человека в виде различных устройств и приборов. Современная бытовая техника в большинстве своём управляется с помощью электронных схем. Курсы обучения основам электроники для начинающих нацелены на то, чтобы новичок мог отличать транзистор от резистора и понимать, как и для чего служит та или иная электронная схема.

Учебник по электронике для новичков

Учебные пособия и видеокурсы способствуют пониманию принципов построения электронных схем. Что такое печатная плата, как создать схему своими руками – на все эти вопросы отвечают основы электроники для новичков. Усвоив азы электроники, домашний «мастер» сможет определить вышедшую из строя радиодеталь в телевизоре, аудио устройстве и другой бытовой технике и заменить её. Кроме этого, новичок приобретёт опыт работы с паяльником.

Электронная схема усилителя звука

Видеокурсы, печатная продукция несут в себе массу информации по освоению основ электротехники, электромеханики и электроники. Приобрести знания в этих сферах можно, не выходя из дома. Просмотреть нужное видео, заказать учебники позволяет доступность сети интернета.

Техника безопасности

Правила безопасности нужно выучить наизусть — это сохранит здоровье и жизнь при устранении проблем с электричеством. Вот самые важные азы электрики для начинающих:

Первые работы с сетями лучше всего проводить под присмотром опытного электрика.
Не рекомендуется работать с высоким напряжением одному. Рядом всегда должен кто-то быть, кто подстрахует в случае проблем — обесточит сеть, вызовет экстренные службы и окажет первую помощь.
Все работы следует проводить с обесточенными сетями. Также нужно убедиться, что никто не подключит электричество во время монтажа.

Для выполнения монтажных работ необходимо приобрести датчик (индикатор фазы), похожий на отвертку или шило. Это устройство позволяет найти провод, находящийся под напряжением — при его обнаружении на датчике загорается индикатор. Приборы работают по-разному, например, когда пальцем прижат соответствующий контакт.

Дело в том, что иногда проводку прокладывают неправильно — автомат на входе отключает только один провод, не обесточивая всю сеть. Такая ошибка может привести к печальным последствиям, ведь человек надеется на полное отключение системы, в то время как некоторый участок может все еще быть активным.

Разновидности профессии

Прежде всего нужно отметить, что электрик может быть электромонтером, электронщиком, автоэлектриком, инженером-электриком, проектировщиком, электромехаником, электротехником и даже энергетиком, если брать в целом. Как вы понимаете, в каждой из профессий свои особенности. Чтобы стать электриком, для начала Вы должны выбрать для себя подходящую специальность, с которой вы решите в дальнейшем связать свою жизнь ну или отдельный промежуток времени.

Наш совет – если Вам действительно интересно все, что связано с электричеством, лучше планировать наперед, выбирая перспективные направления, которые являются залогом научно-технического прогресса. Весьма интересной работой на сегодняшний день является профессия проектировщик электроснабжения или же автоэлектрик диагност.

Постоянный и переменный ток

Ток делится на постоянный и переменный.

Постоянный ток не меняет свое направление во времени. Примером может послужить батарейка в фонарике, либо аккумулятор, где всегда есть плюс и минус. (Обычно они промаркированы соответствующими символами)

Переменный ток отличается от постоянного тем, что меняет свое направление с определенной периодичностью (частотой). Именно такой ток, частотой 50 Герц, протекает в вашей розетке, когда вы подключаете любой электроприбор.

Частота тока – это величина, определяемая отношением числа полных периодов изменения тока ко времени. Измеряется в герцах (Гц)

При переменном токе нет плюса и минуса. Есть только фаза и ноль. Там тоже создается разность потенциалов, но на ноле он близок к потенциалу земли, а в фазном проводе меняется от положительного то отрицательного 50 раз в секунду.

Каждый вид тока имеет много плюсов и минусов, о чем мы поговорим в одной из будущих статей.

Что изучает электротехника

Радиотехника для начинающих

Данная наука знает практически все об электричестве. Изучить ее необходимо всем, кто хочет получить диплом или квалификацию электрика. В большинстве учебных заведений курс, на котором изучают все, что связано с электроэнергией, называется «Теоретические основы электротехники» или, сокращенно ТОЭ.

Данная наука получила развитие в XIX веке, когда был изобретен источник постоянного тока, и появилась возможность строить электрические цепи. Дальнейшее развитие электротехника получила в процессе новых открытий в области физики электромагнитных излучений. Чтобы без проблем осваивать науку в настоящее время, необходимо иметь знания не только в области физики, но также химии и математики.

В первую очередь, на курсе ТОЭ изучаются основы электричества, дается определение тока, исследуются его свойства, характеристики и направления применения. Далее изучаются электромагнитные поля и возможности их практического использования. Завершается курс, как правило, изучением устройств, в которых используется электрическая энергия.

Предмет изучения электротехники

Чтобы разобраться с электричеством, не обязательно поступать в высшее или среднее учебное заведение, достаточно воспользоваться самоучителем или пройти видеоуроки «для чайников». Полученных знаний вполне хватит, чтобы разобраться с проводкой, заменить лампочку или повесить люстру дома. Но, если планируется профессионально работать с электричеством (например, в должности электромонтера или энергетика), то соответствующее образование будет обязательным. Оно позволяет получить специальный допуск на работу с приборами и устройствами, работающими от источника тока.

Основные токовые величины

При возникновении в цепи электрического тока, происходит постоянный перенос заряда через поперечное сечение проводника. Величина заряда, перенесенная за определенную единицу времени, называется силой тока, измеряемой в амперах.

Для того чтобы создать и поддерживать движение заряженных частиц, необходимо воздействие силы, приложенной к ним в определенном направлении. В случае прекращения такого действия, прекращается и течение электрического тока. Такая сила получила название электрического поля, еще она известна как напряженность электрического поля. Именно она вызывает разность потенциалов или напряжение на концах проводника и дает толчок движению заряженных частиц. Для измерения этой величины применяется специальная единица – вольт. Существует определенная зависимость между основными величинами, отраженная в законе Ома, который будет рассмотрен подробно.

Важнейшей характеристикой проводника, непосредственно связанной с электрическим током, является сопротивление, измеряемое в омах. Данная величина является своеобразным противодействием проводника течению в нем электрического тока. В результате воздействия сопротивления происходит нагрев проводника. С увеличением длины проводника и уменьшением его сечения, значение сопротивления увеличивается. Величина в 1 Ом возникает, когда разность потенциалов в проводнике составляет 1 В, а сила тока – 1 А.

Данный закон относится к основным положениям и понятиям электротехники. Он наиболее точно отражает зависимость между такими величинами, как сила тока, напряжение, сопротивление и мощность. Определения этих величин уже были рассмотрены, теперь нужно установить степень их взаимодействия и влияния друг на друга.

Для того чтобы вычислить ту или иную величину, необходимо воспользоваться следующими формулами:

Сила тока: I = U/R (ампер).
Напряжение: U = I x R (вольт).
Сопротивление: R = U/I (ом).

Зависимость этих величин, для лучшего понимания сути процессов, часто сравнивается с гидравлическими характеристиками. Например, внизу бака, наполненного водой, устанавливается клапан с примыкающей к нему трубой. При открытии клапана вода начинает течь, поскольку существует разница между высоким давлением в начале трубы и низким – на ее конце. Точно такая же ситуация возникает на концах проводника в виде разности потенциалов – напряжения, под действием которого электроны двигаются по проводнику. Таким образом, по аналогии, напряжение представляет собой своеобразное электрическое давление.

Силу тока можно сравнить с расходом воды, то есть ее количеством, протекающим через сечение трубы за установленный период времени. При уменьшении диаметра трубы уменьшится и поток воды в связи с увеличением сопротивления. Этот ограниченный поток можно сравнить с электрическим сопротивлением проводника, удерживающим поток электронов в определенных рамках. Взаимодействие тока, напряжения и сопротивления аналогично гидравлическим характеристикам: с изменением одного параметра, происходит изменение всех остальных.

Электроника на практике

ПЭ – это раздел электроники, на практике показывающий основные закономерности электричества. Именно в практической части изучается каждый элемент цепи отдельно и применяется на деле в совокупности с другими. С этим названием вышла и книга, в которой можно найти много интересных статей по электротехнике, сформулированных на общедоступном языке.

Вам это будет интересно Особенности напряжения прикосновения

Материал включает в себя фотографии и опыты, к которым даны полные инструкции. Прочитав его, можно спокойно разбираться во всех электронных и радиотехнических терминах, овладеть пайкой и получить навыки дл чтения простых схем.

Важно! Прошло второе переиздание книги, в котором были отредактированы небольшие ошибки и опечатки, учтены пожелания читателей. Второе издание стало стоящим и полезным учебником для начинающих радиолюбителей

Как обеспечивается и от чего зависит надежность системы электроснабжения

К системам электроснабжения выдвигают несколько требований: экономичность, надежность, безопасность эксплуатации, качество электрической энергии и гибкость (способность к дальнейшему масштабированию). С точки зрения бесперебойной подачи электроэнергии к потребителям ключевой характеристикой можно назвать надежность. На практике она обеспечивается требуемой степенью резервирования, которая напрямую зависит от категории потребителей. Именно резервирование позволяет продолжить работу предприятия или офиса в послеаварийном режиме.

В зависимости от надежности выделяют три категории электропотребителей:

Первая: требует непрерывной подачи электроэнергии к потребителям и не допускает перерывов в электроснабжении, так как последствия могут угрожать жизни и здоровью людей, способствовать возникновению технологических катастроф, приводить к поломке сложного дорогостоящего оборудования и сбоя в технологических процессах.
Вторая: требует непрерывной подачи электроэнергии, как и первая категория, но последствия от сбоев будут менее критичными. Например, нарушится производственный цикл, какое-то время будет простаивать транспорт или оборудование.
Третья: включает установки, для которых желательна непрерывная подача электроэнергии, но последствия ее отключения будут достаточно мягкими.

Безобидная авария на воздушных линиях электропередач может лишить электричества жилой массив и расположенные там небольшие офисы

Если мы говорим о предприятиях, то в зависимости от конкретной сферы их можно отнести как в первую, так и во вторую группу потребителей. Офисные помещения всегда попадают в третью категорию.

Точно знать категорию электропотребителя важно для того, чтобы правильно определиться с резервными источниками питания, которые потребуются для продолжения работы в послеаварийном режиме

Техника безопасности

Главное при выполнении электротехнических работ, это соблюдение техники безопасности. Если неправильная работа может привести к выходу из строя оборудования, то несоблюдение техники безопасности — к травмам, инвалидности или летальному исходу.

Главные правила — это не прикасаться к проводам, находящимся под напряжением, голыми руками, работать инструментом с изолированными ручками и при отключении питания вывешивать плакат «не включать, работают люди». Для более подробного изучения этого вопроса нужно взять книгу «Правила техники безопасности при электромонтажных и наладочных работах».

https://youtube.com/watch?v=H3j2XFfnyRg

Как проверить резистор мультиметром, не выпаивая на плате

Без демонтажа эти детали можно проверять при сравнительно небольших номинальных значениях электрического сопротивления (80-120 Ом). Предполагается, что в этом диапазоне влиянием других элементов схемы можно пренебречь. В действительности, следует уточнять возможность измерений без существенных искажений.

Если шунтирующие цепи не позволяют обеспечить необходимую точность, придется выпаять хотя бы одну ножку. Альтернативное решение – разрезают дорожку печатной платы. Впоследствии устраняют соответствующие повреждения.

В публикации показано, как прозвонить резистор с применением разных методик. Оптимальный вариант выбирают с учетом:

уровня повреждений;
особенностей мультиметров;
условий работы.

В любом случае следует применить меры, предотвращающие искажение измеряемых параметров. Аккуратное обращение с паяльником и вспомогательными инструментами поможет сохранить в целостности исправные детали.

Электрика для чайников

Учебник по электронике для новичков

Электронная схема усилителя звука

Что изучает электротехника

Электроэнергетика и электротехника

Основа электрики формировалась в XIX веке. Те времена называют эпохой грандиозных открытий основополагающих законов, дающих все представления об электричестве. Электротехника (ЭТ) как наука начинала делать свои первые шаги. Теория стала подкрепляться практикой. Появились первые электротехнические устройства, совершенствовались коммуникационные системы доставки электроэнергии от источника потребителю.

Базой развития электротехники стали достижения в области физики, химии и математики. Новая наука изучала свойства электрического тока, природу электромагнитных излучений и другие процессы. По мере накопления знаний ЭТ становилась наукой прикладного характера.

Современная научная дисциплина изучает устройства, в которых используется электрический ток. На основании исследований создаются новые более совершенные электротехнические установки, приборы и устройства. ЭТ – одна из передовых наук, являющаяся одним из основных двигателей прогресса человеческой цивилизации.

Закон Ома – основной закон постоянного тока

Как известно, электрический ток – это упорядоченное движение заряженных частиц в электрическом поле, которое количественно характеризуется напряжением. Таким образом, должна существовать некоторая зависимость между силой тока и напряжением.

Такую зависимость, в результате многочисленных опытов, установил немецкий физик Георг Симон Ом и определяется она следующим выражением

Данное выражение называется законом Ом для участка цепи или просто законом Ома и гласит следующее:

«Сила тока на участке цепи прямо пропорциональна напряжению и обратно пропорциональна сопротивлению данного участка».

Закон Ома для участка цепи.

Таким образом, единица сопротивления Ом выражается из закона Ома и является производной от двух основных величин – вольт (В) и ампер (А)

В следующей статье будет показано, что при использовании закона Ома для всей цепи необходимо учитывать также параметры источника напряжения.