Электричество для начинающих от «а» до «я»

Базовые понятияИзучение темы электричества для чайников с нуля логично начать с основ электрики – это и само понятие электрического тока с обозначениями, и напряжение с сопротивлением, и мощность, и многое другое.Электрический заряд и электричествоСпособность потертого об овчину янтаря притягивать мелкие предметы, еще до нашей эры обнаружил один из греческих философов, но ему это знание особо ничего не дало. Зато сориентировался англичанин Уильям Гилберт и в XVII веке по названию янтаря (электрон, в переводе с древнегреческого) объявил такое явление электричеством. И в 1600 году ввел это понятие в научный обиход, в своем труде впервые дав объяснение работе магнитных компасов, самым большим из которых является наша планета.Все вещества состоят из молекул, их основа – атом, включающий ядро с элементарными положительно заряженными частицами, протонами и нейтрально заряженными частицами, нейтронами. Вокруг ядра вращаются отрицательно заряженные частицы, электроны. Находясь вне ядра, электроны способны двигаться не только по орбите, но и отрываться от нее, блуждая по соседним атомам. Если упростить, то под электричеством понимают совокупность явлений, происходящих благодаря существованию и взаимодействию отрицательно заряженных элементарных частиц (электрических зарядов).Не у всех веществ электроны способны перемещаться, что и определяет их способность проводить электрический ток. По этому признаку вещества делятся на три категории.
Проводники с высокой проводимостью – металлы. В быту ток передается по металлическим проводам (кабелям), расчетного сечения.
Полупроводники, их проводимость способна изменяться в зависимости от состояния – кристаллические вещества, используемые в сложной электротехнике.
Диэлектрики, практически не обладают проводимостью.
Если углубиться, то диэлектрики тоже способны проводить ток, но с огромными потерями, поэтому их применение в электросетях нецелесообразно. Зато благодаря диэлектрикам, стало возможно безопасное использование металлических проводников – жилы покрывают диэлектрической оболочкой достаточной толщины, которая надежно защищает от контакта с током.Электрический токПо аналогии с горным потоком, образуемым мириадами водных частиц, движущихся в заданном направлении, электрический ток образуют упорядоченно движущиеся электроны. Но движутся они в замкнутой электрической цепи от одного полюса к другому, и чтобы движение свободных электронов стало возможным и появился ток, между полюсами должно быть напряжение (разница потенциалов). Постоянный электрический ток движется только в одном направлении – от плюсового полюса, к минусовому. Переменный электрический ток способен менять направление движения с определенной частотой.В проводниках возникает сопротивление прохождению тока, величина которого зависит от их материалов, длины и сечения. Изучив это явление, еще в 1826 году немецкий физик Георг Ом выявил закономерность, известную нам как закон Ома. Согласно ему, сила тока на участке электрической цепи прямо пропорциональна напряжению и обратно пропорциональна сопротивлению. На практике – чем длиннее кабель или провод, по которому передается ток, тем больше его сопротивление. Но если длину оставить, а сечение увеличить, сопротивление уменьшится. Поэтому чем дальше тянуть кабель до потребителя, особенно, мощного, тем он должен быть толще (в разумных пределах), это же действует и в отношении удлинителей.Все источники электроэнергии характеризуются мощностью – способностью вырабатывать определенное количество энергии за единицу времени. Потребители тоже характеризуются мощностью, но они некое количество электроэнергии в единицу времени расходуют для своей работы. Под потребителями можно понимать как электроприборы, так и людей, этими электроприборами пользующихся, разница будет только в масштабах.Единицы измеренияИнформация необходимая физику-теоретику и то, что нужно знать электрику, отличается и объемами, и глубиной «погружения». Чтобы освежить школьную программу и крохи, отложившиеся с уроков физики и начинающему разобраться в домашней сети, нужно еще меньше теории и определений. Приведем основные обозначения для новичков, любя называемых чайниками.
Сила тока – показывает количество электричества, проходящего через поперечное сечение проводника за единицу времени и измеряется в амперах, А.
Напряжение – разность электрических потенциалов, оно же, электрическое давление, измеряется в вольтах, В, V. Бытовые сети преимущественно однофазные (фаза и ноль), 220 V, при таком напряжении работает практически вся бытовая техника. Если же в планах обустройство мастерской или мини-цеха по производству чего-нибудь с полупромышленным или промышленным оборудованием, нужно уже подключение к трехфазной сети с напряжением 330 V.
Сопротивление – величина, показывающая свойство проводника препятствовать прохождению тока, измеряется в омах, Ом.
Мощность – измеряется в ваттах, Вт, W, если источник/потребитель мощный, то в киловаттах, кВт (1000 Вт). Так, самый ходовой бытовой прибор, электрочайник, достаточно мощный. При объеме от полутора литров и больше, чайник расходует от 2 кВт, что при нынешних ценах непозволительно много. Но когда мощность рассматривается в контексте выработки или потребления, она напрямую связана со временем и измеряется уже в киловатт-часах (кВт-ч). Поэтому чтобы получить кипяток для семейного чаепития, не придется тратить каждый раз по 2 кВт, он будет готов за несколько минут, электричества потребуется совсем немного.
На любом электротехническом приборе обязательно есть маркировка с указанием и напряжения, на которое он рассчитан, и потребляемой мощности. Для сложной бытовой техники сегодня ввели и классы энергоэффективности, что нужно учитывать при ее выборе. В идеале все приборы должны быть класса А, еще лучше если это класс А+ или А++, разница в цене с годами гарантированно окупится за счет меньшего энергопотребления, да и нагрузка на сеть даже в пиковые часы будет щадящей.Электрические цепиЛюбимой лабораторной работой на уроке физики не только у мальчишек, но и у многих девчонок было правильное соединение простейшей электрической цепи, состоящей из источника, выключателя и потребителя. Глобально ничего не изменилось, однако задача усложняется – домашняя сеть состоит из источника, выключателей и потребителей, но их гораздо больше. В любом самоучителе для начинающих приведены два вида электрических цепей, различающихся способом включения потребителей.Первый – последовательное включение, то самое, из лабораторной, сегодня в жилище практически не применяющееся. Его суть заключается в том, что потребители присоединяются к источнику друг за другом и напряжение распределяется между ними равномерно, что далеко от удобства и эффективности. Мало того, если один из потребителей выйдет из строя, перестанет работать вся цепь, как в старых новогодних гирляндах, когда сгоревшую лампочку приходилось вырезать или вставлять в патрон кусочек фольги.Второй – параллельное включение, при котором на каждый потребитель или группу идет отдельный кабель, и работа одной из веток на другие никак не влияет. Да, такая схема сложнее в проектировании и реализации, но по силам даже для начинающих, гораздо практичнее и надежнее. Всем приборам хватит напряжения, чтобы отремонтировать одну из групп, не придется обесточивать весь дом или даже помещение, если речь про отдельную розетку для электрической плиты на кухне.Полноценный самоучитель включает куда больше теории и все равно «хватает вершки», перейдем к другим аспектам.Подключение электричестваДо недавнего времени подключиться к электросетям, можно было за 550 рублей – именно столько через кассу стоило присоединение. Дополнительные расходы, как установка столба, сборка и монтаж щитка, и другие, связанные с электрификацией манипуляции, оплачивались отдельно. Но уже почти месяц, с первого июля этого года ситуация изменилась в худшую для частников сторону. Теперь только за присоединение придется отдать от 45 тысяч за 15 кВт, а в следующем году эта цифра станет еще больше. Прочитайте подробнее, о том, сколько именно придется заплатить за подключение электричества и почему в столь непростой период власти пошли на такие непопулярные меры.В остальном же алгоритм подключения к электросетям не изменился.
Подача документов в сетевую организацию лично или дистанционно.
Получение от сетевой организации договора на технологическое присоединение с техническими условиями.
Выполнение указанных технических условий для подключения.
Подключение.
На рассмотрение заявки и пакета документов отводится пятнадцать рабочих дней, в течение которых сетевики должны либо запросить дополнительные документы, либо выдать договор и ТУ. Со сроками же все не столь радужно – максимальный срок для подключения электричества составляет год, но иногда процесс растягивается и гораздо дольше. В тематической статье есть полный перечень документов, а также точные сроки и подводные камни подключения к электросетям. Тоже нужная информация из разряда электрики для начинающих.Проектирование системы электроснабженияСовершенно без опыта и с минимальными знаниями теории наши умельцы умудряются строить капитальные дома на уровне не хуже профессионалов. Неудивительно, что и электромонтеров многие из них способны заменить без ущерба для качества, но надо и теорию знать, и современными «инструментами» научиться пользоваться. По действующему законодательству разработать проект системы электроснабжения для своего дома можно и самостоятельно, кто бы ни утверждал обратное. Как и согласования проекта для малоэтажного индивидуального строительства не требуется. Основа самодельного проекта – технические условия, которые отражают и требования к мощности электрического оборудования, и параметры прибора учета, и характеристики защитных элементов, и другие, важные особенности будущей системы. К этому прибавится индивидуальное понимание комфорта, выражающееся в количестве розеток и выключателей и их расположении, количестве и мощности инженерного оборудования и бытовой техники.Разработать полноценный проект, не будучи электриком, не имея профессиональных знаний и навыков можно, но сложно и долго. Чтобы упростить себе задачу и сократить сроки, стоит воспользоваться бесплатными программами для проектирования систем электроснабжения. Эти специализированные приложения помогают решить множество задач:
рассчитать компоненты системы (количество расходных материалов и оборудования);
рассчитать сечение кабеля и проводов;
рассчитать все параметры сети;
рассчитать заземление;
рассчитать отдельные элементы системы (освещение, автоматика, безопасность и др.).
Перечень доступных программ и мобильных приложений для проектирования электроснабжения с описанием функционала и особенностей работы софта также уже собран в одном материале.Схемы электропроводки в домеПрежде чем браться за освоение программ, стоит разобраться с принципами составления электрических и монтажных схем с нуля – все индивидуально, но общие правила все же есть. Распределять потребителей и объединять их в сеть удобнее всего на подробном плане дома, включающем все помещения, где будет проводное освещение и розетки. И это должен быть именно подробный план, со всеми перегородками, простенками и проемами. Сначала на плане указывают место предполагаемого расположения распределительных щитов и коробок, а далее, каждое помещение «заполняют» розетками и выключателями. Особое внимание уделяют мощной технике (электрическая плита, посудомоечная машина, кондиционер, котел и др.), нуждающейся в усиленных проводниках.Предлагаем прочитать большую статью о том, как распределять потребители по группам, зонировать дом и разбивать на линии, как использовать для упрощения цветовую индикацию и других особенностях составления электрических схем. В ней же есть информация о распределительных щитах, автоматах защиты, нюансах разводки кабелей и планировании электрики для вспомогательных помещений.Особенности монтажа электропроводкиТщательно продуманная, рассчитанная и спроектированная электросистема будет работать годами без нареканий тогда, когда правильно смонтирована электропроводка. И речь не о типах кабеля и сечении, пусть это и важнейшие параметры, а о способах прокладки проводников от источника к потребителю. Существует два вида электропроводки:
скрытая – основная масса проводов проложена внутри стен и перегородок, когда они каркасные или монолитные, а также в слое штукатурки или штробах по кирпичным и блочным основаниям.
открытая – раньше это был основной способ прокладки, сейчас открытая проводка, как ее еще называют «ретро», встречается преимущественно в деревянных срубах и срубах из бруса или там, где подобное предусмотрено дизайном.
И для скрытой, и для открытой проводки выпускают свои электроустановочные изделия, либо только функциональные, либо функционально-декоративные. Из-за повышенной опасности, прокладка скрытой проводки по сгораемым основаниям в деревянных и каркасных домах проводится особым способом, с использованием труб или лотков. Но есть и альтернатива.Применение металлических труб совершенно нецелесообразно – это я говорю как инженер наладчик релейного оборудования. Крайне мала вероятность повреждения кабеля не в месте его соединения (кроме конечно механического повреждения в виде грызунов, но от них защищать нужно любое строение). Пожар может возникнуть по следующим основным причинам:
1 — неправильно выбрано сечение кабеля (в эту категорию входит помимо неправильного сечения еще и неГОСТовский кабель где сечение заявленное, не соответствует действительности. Мной были на строящейся подстанции замерены микрометром жилы неГОСТовского кабеля и соотношение сечения были таковыми: 1,09 вместо 1,5; 1,95 вместо 2,5 и 2,95 вместо 4. В эту же проблему входит состав металла кабеля. В магазине мне как-то продаван ответил на вопрос почему сечение не соответствует реальному – мол, применен сплав, уменьшающий сопротивление и за счет этого уменьшено сечение, на что я посоветовал ему заглянуть снова в школу на урок физики который он пропустил!!!
2 — неправильное соединение кабелей между собой (сюда входит в основном стремление к быстроте проведения работ и применения соединений типа WAGO которые совершенно недопустимы в силовых цепях. Да, лампочку светодиодную вполне можно запитать через такой зажим, но никак не утюг и т.п.) Всех сторонников подобных приблуд посылайте как можно далее и по прямому адресу. Лучшее средство – это пайка скрутки.
3 — применение розеток и вилок плохого качества. Если вилка в розетке будет плохо контактировать, т.е. контакты розетки недостаточно обжимают контакт вилки, то хоть золотыми сделай трубы, результат будет лишь один – неизбежный нагрев контакта со всеми вытекающими последствиями.
4 — неправильно выбранная защита и отсутствие заземления. В идеале, каждая ветка должна иметь свой автомат защиты, обязательное заземление и УЗО (как вариант дифавтомат).
Все остальное – бред и бесполезная трата времени и денег!!!По несгораемым основаниям прокладывать проводку проще, но тоже есть свои особенности. Будет полезен и реальный опыт монтажа электропроводки в каменном доме, которым делится один из профессионалов.Защищаемся заземлениемЗаземление – важнейшая защитная система, предотвращающая поражение домочадцев электричеством и обеспечивающая длительную и бесперебойную работу электрооборудования. Но долгое время заземления в частных домах или не было вообще, или оно было самодельным, а элементы системы изготавливали из стальных арматурных прутов или металлических лент. 1. Заземление состоит из нескольких вертикальных электродов (штырей). В том числе и одного штыря!2. Каждый штырь длиной Д забивается на глубину от поверхности почвы ГЗ, равную 0.5 метра.3. Из длины штыря вычитается часть, попадающая в область промерзания почвы — зимой эта часть практически не работает. То есть «зимняя длина штыря» ДЗ=Д+ГЗ-ГП, пропадает кусок, помеченный красным цветом.4. В плане штыри могут располагаться как угодно — в линию, углом, пресловутым треугольником и прочими зигзагами… Главное — расстояние между штырями Р должно быть не меньше их длины! Ввод в дом не обязательно от крайнего штыря, можно от любого.5. Сечение и материал штырей и соединительной полосы регламентируется нормами. Традиционно применяют уголок 50, оцинкованные штанги 16, модульные комплекты, оцинкованные трубы.6. Сопротивление заземления зависит не только от геометрии, но и от почвы. Его можно измерить специальным прибором. Для расчёта существуют формулы и калькуляторы.По действующему ГОСТу обычную сталь и арматуру больше использовать нельзя, поэтому контур заземления должен быть выполнен из других материалов:
нержавеющая сталь;
сталь с медным покрытием;
оцинкованная сталь со слоем цинка от 1 мкм;
медь.
А в продаже появились готовые комплекты с подробной инструкцией по монтажу – обойдутся они дороже самоделок, но если экономия не самоцель, почему бы и не упростить себе задачу.Еще один полезный материал по теме электроснабжения частного дома объединил в сжатом виде практически все, что нужно знать:

нюансы планирования и проектирования;
выбор фазы и расчет потребляемой мощности;
группировку потребителей и схемы электропроводки;
виды кабеля и подбор сечений под требования потребителей;
алгоритм реализации системы электроснабжения и особенности монтажных работ.
Чтобы снизить расходы в долгосрочной перспективе, стоит рассмотреть альтернативные источники – это могут быть солнечные батареи, собранные своими руками или купленные в готовом виде. Сегодня они доступны не только в Москве и области, но и во всех других регионах, даже отдаленных. Там, где солнышко редкость, зато ветер постоянно дует то в одну, то в другую сторону, можно рассмотреть ветрогенератор. В видео – о сборке электрощитка в загородном доме.