Гост р 50571.2-94. электроустановки зданий. часть 3. основные характеристики

Условные обозначения источников электрической энергии и элементов цепей

Условное обозначение	Элемент
	Идеальный источник ЭДС Е — электродвижущая сила, Е = const Ro = 0 — внутреннее сопротивление
	Идеальный источник тока I = const Rвн- внутреннее сопротивление источника тока, Rвн>>Rнаг
	Активное сопротивление R = const
	Индуктивность L = const
	Емкость С = const

К химическим источникам тока относят гальванические элементы и аккумуляторы. В них заряды переносятся в результате химических реакций. При этом в гальваническом элементе реагенты расходуются необратимо, а в аккумуляторе они могут восстанавливаться путем пропускания через аккумулятор электрического тока противоположного направления от других источников.

Источники электрической энергии относятся к группе активных элементов электротехнических устройств. Если Rо=0 и электродвижущая сила (ЭДС) Е=const, то источник называется идеальным. Аккумуляторная батарея по своим параметрам близка к идеальному источнику ЭДС.

К группе пассивных элементов относятся: активное сопротивление R, индуктивность L и емкость С.

В электротехнических устройствах одновременно протекают три энергетических процесса:

1 В активном сопротивлении в соответствии с законом Джоуля — Ленца происходит преобразование электрической энергии в тепло.

Мощность, по определению равна отношению работы к промежутку времени, за который эта работа совершается. Следовательно, мощность тока для участка цепи

p = A/t = ui

Полная мощность, вырабатываемая генератором, равна

где R- полное сопротивление замкнутой цепи, называемое омическим или активным;

Р, I — мощность и ток в цепи постоянного тока.

р, i, и — мгновенные значения активной мощности, тока и напряжения в цепи переменного тока,

g — активная проводимость или величина, обратная сопротивлению g=1/R измеряется в сименсах (См).

В соответствии с законом сохранения энергии работа есть мера изменения различных видов энергии. Так, в электродвигателе за счет работы тока возникает механическая энергия, протекают химические реакции и т. д. На резисторах происходит необратимое преобразование энергии электрического тока во внутреннюю энергию проводника.

Если в проводнике под действием тока не происходит химических реакций, то температура проводника должна измениться. Изменение внутренней энергии проводника (количество теплоты) Q равно работе А, которую совершает суммарное поле при перемещении зарядов:

Q = А = uit

Воспользовавшись законом Ома, получим два эквивалентных выражения:

Это и есть закон Джоуля — Ленца.

Если нужно сравнить два резистора по характеру тепловых процессов, происходящих в них, то нужно предварительно выяснить: протекает ли по ним одинаковый ток или они находятся под одинаковым напряжением?

Если по двум резисторам протекают одинаковые токи, то согласно формуле за одно и то же время больше возрастает внутренняя энергия резистора с большим сопротивлением. С таким случаем мы встречаемся, например, в цепи с последовательным соединением резисторов. Последнее обстоятельство следует учитывать при включении в сеть нагрузки (электроплиток, утюгов, электродвигателей и т. д.). Сопротивление подводящих проводов при этом должно быть значительно меньше, чем сопротивление нагрузки. При несоблюдении этого условия в проводах выделится большое количество теплоты, что может привести к их загоранию.

Если же оба резистора находятся под одинаковым напряжением, то согласно формуле быстрее будет нагреваться резистор с меньшим сопротивлением. Такой эффект, в частности, наблюдают при параллельном соединении резисторов.

Термин «сопротивление» применяется для условного обозначения элемента электрической цепи и для количественной оценки величины R.

Сопротивление измеряется в омах (Ом). 1 Ом — это сопротивление проводника, сила тока в котором равна 1 А, если на концах его поддерживается разность потенциалов 1 В:

1 Ом = 1 В/1 А

Электрическое сопротивление R материалов с изменением температуры меняется. Сопротивление металлических проводников линейно возрастает с температурой. У полупроводников и электролитов с увеличением температуры удельное сопротивление уменьшается, причем нелинейно.

Для сравнения проводников по степени зависимости их сопротивления от температуры t вводится величина a, называемая температурным коэффициентом сопротивления. Отсюда

Для практических расчетов в электрических цепях величину R можно принимать постоянной. В этом случае зависимость напряжения на сопротивлении R от силы тока (вольт-амперная характеристика) будет называться линейной. Электрические цепи, в которые включены постоянные по величине сопротивления, также будут линейными.

Электрические цепи

Рассмотрим самую простую электрическую цепь. Из чего она состоит? В ней есть генератор – источник тока, приемник (например, лампочка или электродвигатель), а также система передачи (провода). Чтобы цепь стала именно цепью, а не набором проводов и батареек, ее элементы должны быть соединены между собой проводниками. Ток может течь только по замкнутой цепи. Дадим еще одно определение:

Конечно, источник, приемник и провода – самый простой вариант для элементарной электрической цепи. В реальности в разные цепи входит еще множество элементов и вспомогательного оборудования: резисторы, конденсаторы, рубильники, амперметры, вольтметры, выключатели, контактные соединения, трансформаторы и прочее.

Электрическая цепь

Кстати, о том, что такое трансформатор, читайте в отдельном материале нашего блога.

По какому фундаментальному признаку можно разделить все цепи электрического тока? По тому же, что и ток! Есть цепи постоянного тока, а есть – переменного. В цепи постоянного тока он не меняет своего направления, полярность источника постоянна. Переменный же ток периодически изменяется во времени как по направлению, так и по величине.

Сейчас переменный ток используется повсеместно. О том, что для этого сделал Никола Тесла, читайте в нашей статье.

Электроустановка — классификация

Электроустановки подразделяются на несколько видов, в зависимости от параметра напряжения. Есть устройства с силовой мощностью до 1000 В, и выше. Каждое классифицируется по-своему и имеет особенное назначение:

Осветительные электроустановки создают световую энергию из электрической.
Силовые электроустановки предназначены для выработки высокого уровня напряжения тока. Отличаются от всех остальных установок мощностью. Наиболее часто такую категорию электроустановок используют в промышленности на крупной площади для обеспечения электросетей или подстанций.
Коммутационные аппараты – для переключения в электросхеме от высоких показателей напряжения до бытовых и наоборот.
В разных случаях применяются преобразовательные электроустановки . Они быстро преобразуют разные виды тока.
Водонагревательные. Используются для подогрева воды в большом объеме.
Электрооперационные электроустановки необходимы в качестве вспомогательного оборудования на разных производствах и пр. Используются для подключения нагрева помещения и прочих операций.

Электроустановки могут быть как открытыми, так и закрытыми по типу предназначения. Установки открытого вида используются в основном на улице. Им не страшны перепады температур или осадки. Оснащаются защитой в высокой степени. Закрытые электроустановки в основном используют в помещениях. Они не обладают защитой от внешних погодных воздействий.

Также есть электроустановки комплектного типа. Могут быть установлены под открытым небом, но обязательно должны быть оснащены защитными конструкциями. Обычно это специальная защита из металла вокруг всей установки. Она предназначена в том числе для того, чтобы защитить от воздействия людей поблизости.

Между собой электроустановки различаются и по степени мощности передаваемой электроэнергии. До 1000 В используются для непостоянного оснащения энергией функционального оборудования. От 1000 и выше – как постоянный источник для потребителей.

Электроустановка — классификация

Осветительные электроустановки создают световую энергию из электрической.
Силовые электроустановки предназначены для выработки высокого уровня напряжения тока. Отличаются от всех остальных установок мощностью. Наиболее часто такую категорию электроустановок используют в промышленности на крупной площади для обеспечения электросетей или подстанций.
Коммутационные аппараты – для переключения в электросхеме от высоких показателей напряжения до бытовых и наоборот.
В разных случаях применяются преобразовательные электроустановки . Они быстро преобразуют разные виды тока.
Водонагревательные. Используются для подогрева воды в большом объеме.
Электрооперационные электроустановки необходимы в качестве вспомогательного оборудования на разных производствах и пр. Используются для подключения нагрева помещения и прочих операций.

Категории надежности электроснабжения

ПУЭ определяет следующие категории надежности для электроприемников: категория — электроприемники, для которых перерыв электроснабжения может повлечь за собой: опасность для жизни людей, значительный ущерб народному хозяйству, повреждение ценного оборудования, расстройство сложного технологического процесса, нарушение функционирования особо важных элементов коммунального хозяйства. Электроприемники I категории надежности должны обеспечиваться питанием от двух независимых взаимно резервируемых источников электроэнергии. Перерыв от одного из источников электроэнергии допускается на время автоматического переключения на резервный источник. Особая группа I категории — электроприемники, которые должны быть обеспечены питанием для безаварийного останова производства с целью: предотвращения угрозы жизни людей, взрывов, пожаров, повреждения ценного оборудования. Для особой группы I категории надежности должно быть обеспечено электропитание дополнительно от третьего источника местные электростанции, электростанции энергосистемы, аккумуляторные батареи, специальные агрегаты бесперебойного питания (АПБ)]. При определении степени резервирования электроприемников I категории ПУЭ рекомендуют рассматривать возможность и целесообразность применения резервных технологических агрегатов. категория — электроприемники, для которых перерыв в электроснабжении приводит к массовому недоотпуску продукции, длительным простоям рабочих, механизмов, транспорта и к нарушению нормальной деятельности значительного числа городских и сельских жителей. Электроприемники II категории рекомендуется обеспечивать электроэнергией от двух независимых взаимно резервируемых источников. Перерывы в электроснабжении по II категории допустимы на время, необходимое для ручного переключения на резервный источник дежурным персоналом предприятия или выездной оперативной бригадой. Допускается питание электроприемников II категории по одной воздушной линии (ВЛ), в том числе с кабельной вставкой, состоящей из двух кабелей, каждый из которых выбирают по наибольшему току ВЛ. Допускается также питание электроприемников II категории по одной кабельной линии, состоящей из двух параллельных кабелей, каждый из которых выбирают на полную проектную мощность. При этом оба кабеля могут быть присоединены к одному аппарату. При наличии централизованного резерва трансформаторов и возможности замены поврежденного трансформатора в течение не более 24 ч допускается питание электроприемников II категории от одного трансформатора. III категория — все остальные электроприемники, не подходящие под определение I и II категорий. Практика показала, что иногда имеет место неправильное толкование термина «допускается», принятого ПУЭ. Терминологией, принятой ПУЭ, следует руководствоваться с учетом указаний и. 1.1.17, где термин «допускается» означает, что данное решение принимается в виде исключения как вынужденное (стесненные условия, невозможность получения требуемого оборудования). Допустимые уровни отклонений и колебаний напряжения и частоты тока установлены ГОСТ 13109-87. Допустимые отклонения напряжения на зажимах электродвигателей должны быть в пределах ±5 % номинального значения. Снижение напряжения у наиболее удаленных ламп рабочего освещения, а также у прожекторов наружного освещения не должно превышать 2,5 % от номинального значения. В жилых домах и в системе аварийного освещения снижение напряжения допустимо не более 5 %. В аварийном режиме снижение напряжения на лампах освещения не должно быть более 12 %. Во всех случаях наибольшее напряжение на лампах не должно быть выше 5 % от номинального значения во избежание значительного сокращения срока службы ламп.

Вперед

Меры предосторожности при использовании электрических установок

Дабы избежать удара электрического тока необходимо соблюдать определенные меры безопасности при работе с электроустановками:

Запрещается проводить ремонт или техническое обслуживание электрических установок, находящихся во включенном состоянии;
При непосредственном контакте с электрическим оборудованием или проводами необходимо использовать специальные приспособления (резиновые перчатки, специальный инструмент с прорезиненными рукоятками, резиновые коврики и калоши);
Для проведения работ с электрическими установками необходимо пройти специальный инструктаж и иметь допуск работ с ними.

Лучше всего не проводить работы самостоятельно, а обратиться за помощью специалиста.

Меры предосторожности при использовании электрических установок

Запрещается проводить ремонт или техническое обслуживание электрических установок, находящихся во включенном состоянии;
При непосредственном контакте с электрическим оборудованием или проводами необходимо использовать специальные приспособления (резиновые перчатки, специальный инструмент с прорезиненными рукоятками, резиновые коврики и калоши);
Для проведения работ с электрическими установками необходимо пройти специальный инструктаж и иметь допуск работ с ними.

Лучше всего не проводить работы самостоятельно, а обратиться за помощью специалиста.

Закон Джоуля-Ленца

Замечание 1 Первым сформулировал зависимость выделения теплоты от силы электрического тока Джеймс Джоуль, что произошло в 1841 году. Позднее это сделал Эмиль Ленц. Так появляется закон Джоуля-Ленца, позволяющий рассчитывать мощность электронагревателей наряду с потерями на тепловыделение в линиях электропередач.

Готовые работы на аналогичную тему

Курсовая работа Теплота и энергия в электрической цепи 470 руб.
Реферат Теплота и энергия в электрической цепи 250 руб.
Контрольная работа Теплота и энергия в электрической цепи 190 руб.

Получить выполненную работу или консультацию специалиста по вашему учебному проекту Узнать стоимость

В словесной формулировке, согласно исследованиям этих ученых, закон будет звучать таким образом: количество выделяемой в определенном объеме проводника теплоты в момент протекания электрического тока оказывается прямо пропорциональным произведению величины напряженности электрического поля и плотности электрического тока. Формула записывается так:

$w=\vec{j}\vec{E} = QE^2$, где:

$w$ представляет мощность выделяемого тепла в единице объема;
$\vec{j}$ считается плотностью электрического тока;
$\vec{E}$ — напряженность электрического поля;
$Q$ -проводимость среды.

Принимая во внимание неизменность со временем силы тока и сопротивления проводника, можно записывать закон Джоуля-Ленца более упрощенно:

$Q = I^2Rt$

Применяя закон Ома в совокупности с алгебраическими преобразованиями, получаем следующие эквивалентные формулы:

$Q = \frac{U^2t}{R} = UIt$

Исследования физиков Джоуля и Ленца относительно тепловыделения от действия электрического тока значительно продвинули научное понимание определенных физических процессов, а выведенные при этом основные формулы, не претерпев изменений, продолжают активно использоваться в различных научно-технических отраслях.

Требуется вычитка, рецензия учебной работы? Задай вопрос преподавателю и получи ответ через 15 минут! Задать вопрос

В сфере электротехники выделяют несколько технических задач, где количество теплоты, которая будет выделяться при протекании тока, имеет критически важное значение при расчете таких параметров, как:

теплопотери в ЛЭП;
характеристики для проводов сетей электропроводки;
тепловая мощность электронагревателей;
температура срабатывания автовыключателей;
температура плавления плавких предохранителей;
тепловыделение разных электротехнических аппаратов, а также элементов радиотехники.

Замечание 2

Тепловое действие электротока в проводах ЛЭП является нежелательным из-за весомых потерь электроэнергии на тепловое выделение. Согласно различным данным, в ЛЭП теряется до 40% всей производимой в мировом формате электрической энергии. С целью сокращения потерь в процессе передачи электроэнергии на большие расстояния, напряжение в ЛЭП поднимают (с произведением расчетов на основании производных формул закона Джоуля-Ленца).

Меры предосторожности при использовании электрических установок

Запрещается проводить ремонт или техническое обслуживание электрических установок, находящихся во включенном состоянии;
При непосредственном контакте с электрическим оборудованием или проводами необходимо использовать специальные приспособления (резиновые перчатки, специальный инструмент с прорезиненными рукоятками, резиновые коврики и калоши);
Для проведения работ с электрическими установками необходимо пройти специальный инструктаж и иметь допуск работ с ними.

Лучше всего не проводить работы самостоятельно, а обратиться за помощью специалиста.

Примеры из практики и часто задаваемые вопросы

Зачастую новички задают вопрос, будет ли линия или электроустановка считаться действующей, если отключить аппарат, способный подавать электричество.

Для того, что сделать ее недействующей в данном случае, необходимо отключить не только коммутационные аппараты, но также и отсоединить кабель, по которому проходит ток, а также вынести соответствующее распоряжение (о признании определённой установки недействующей).

Второй не менее частотный вопрос –как определить действующую электроустановку на практике?

Более того, в одном помещении может находиться несколько установок, поскольку её границы определяются балансовой принадлежностью участков. Даже у Вас дома могут быть разные электроустановки, принадлежащие нескольким компаниям.

Это неудивительно, ведь одна ЛЭП также делится на площади, владельцами которых являются разные организации.

Примеры из практики и часто задаваемые вопросы

Второй не менее частотный вопрос –как определить действующую электроустановку на практике?

Это неудивительно, ведь одна ЛЭП также делится на площади, владельцами которых являются разные организации.

Однолинейная схема электроснабжения своими руками | ProElectrika.com

Графическое отображение схем электроснабжения

Схемой называется графическое отображение элементов той или иной конструкции, указанных на чертеже. Кроме того, бывают схемы электронных устройств, в том числе интегральных и изложения какого либо материала в упрощенном виде. Однолинейная схема энергоснабжения, например, частного дома, тоже не является исключением из основного определения.

Касательно термина «однолинейная схема электроснабжения» понимается графическое изображение трех фаз питающей сети и соединяющих различные электрические элементы в виде одной линии. Это введение условного обозначения значительно упрощают и делают не громоздкими схемы электроснабжения. По определению электрическая схема является документом, содержащим в виде обозначений и изображений составные элементы изделий, принцип действия которых основан на использовании электрической энергии и их связи между собой. Правила, согласно которым выполняются все виды электрических схем, в том числе и однолинейная схема электроснабжения, определены ГОСТ 2.702-75, а выполнение схем цифровой электроники и вычислительной техники определяются ГОСТ 2.708-81. Условное отображение трехфазного напряжения питания, для примера, приведено на рисунке «а», а его упрощенное отображение, которое и явилось причиной появления однолинейных схем отображено на рисунке «б».

Кроме того, чтобы визуально отобразить на схемах трехфазное подключение, используют несколько обозначений, таких как перечеркнутая линия с цифрой «3», расположенной рядом с вводом или выводом проводки, и прямая линия, перечеркнутая тремя косыми отрезками. Для однолинейных схем электроснабжения обозначения приборов, пускателей, контакторов, выключателей, розеток и прочих элементов применяют согласно ГОСТ и европейских правил конструирования, проектирования и монтажа электроприборов.

Линейная схема электроснабжения, примеры которой приведены на рисунках 1 и 2, отображает простейшее соединение и взаимодействие элементов освещения, силового питания и розеток для бытовой техники.

Промышленные схемы обеспечения электроэнергией предприятий и подключения оборудования не имеют принципиальных различий с однолинейной схемой электроснабжения частного дома или другого сооружения.

Виды схем электроснабжения

При проектировании систем электроснабжения различают схемы эксплуатационной ответственности, балансовой принадлежности, исполнительные и расчетные, которые призваны отобразить как планируемые работы, так и существующую систему или разделение систем по потребителям с целью установления границ безопасности.

Исполнительная схема электроснабжения

представляет собой документ, составленный на действующем объекте, отображающий текущее состояние сетей, приборов, входящих в эти сети, и рекомендации по устранению недостатков и дефектов, если таковые были выявлены в результате проведения соответствующего комплекса мероприятий.

В случаях проектирования новых строительных объектов составляется расчетная установочная схема. Такой элемент строительного проекта включает в себя структурную электрическую схему, функциональную электрическую схему, монтажную электрическую схему, а при необходимости кабельные планы и принципиальные электрические чертежи. Кроме того, если составляется, например, схема электроснабжения коттеджа, то в соответствии с последними тенденциями загородного строительства в нее включается проект пожарной безопасности.

Структурные схемы

представляют общую информацию об электроустановке, выраженную в указании взаимосвязей силовых элементов, таких как трансформаторы, распределительные щиты, линии электропередач, точки врезки и прочее.

Функциональные схемы

выполняются в основном для абстрактной передачи функций механизмов, к которым выполняется электроснабжение, их взаимодействие между собой и влияние на общую обстановку с точки зрения безопасности. Применяют такие проекты в основном при проектировании промышленных объектов с высокой наполняемостью площадей машинами, механизмами и оборудованием которые на схеме могут быть обозначены любым способом удобным проектировщику. Кроме того в этих документах часто не указывают размеры объектов, и они не являются планировочными документами.

Принципиальные схемы

принято выполнять в соответствии с ГОСТ и стандартами, действующими в странах не входящих ранее в состав СССР. Стандарты, действующие в мировом сообществе, отвечают требованиям национальных производителей согласованных с государственными органами. К ним относятся стандарты IEC, ANSI, DIN и другие.