Ноль и фаза в патроне: Где фаза и ноль в патроне

Содержание

Где фаза и ноль в патроне

Просмотр полной версии : Две фазы на лампочку чем чревато? Собственно говоря сабж. И подав с двух сторон на лампу одинаковое в любой момент времени переменное напряжение, по факту подаете на нее 0 Вольт. ТО есть я могу методом подбора понять где из 3 проводов у меня фазы, а где ноль?


Поиск данных по Вашему запросу:

Где фаза и ноль в патроне

Схемы, справочники, даташиты:

Прайс-листы, цены:

Обсуждения, статьи, мануалы:

Дождитесь окончания поиска во всех базах.

По завершению появится ссылка для доступа к найденным материалам. ПОСМОТРИТЕ ВИДЕО ПО ТЕМЕ: Где фаза и где ноль

Где у лампочки фаза и ноль

Такая казалось бы простая и незамысловатая процедура, как подключение патрона для лампочки, имеет свои нюансы, не всегда знакомые для людей далеких от электричества.

Да что говорить, иногда сами электрики делают это не правильно. Чем это может обернуться для вас при дальнейшей эксплуатации?

Наибольшее распространение на нашем рынке получили 3 вида патронов:

    карболитовые советского образца
    пластиковые самозажимные

Начнем с карболитовых. Данный патрон является разборным и состоит из трех частей:

    цилиндрический корпус с резьбой
    керамический вкладыш с контактами

Чаще всего в наших квартирах используются патроны имеющие маркировку:

Значение в цифрах обозначает диаметр цоколя лампы в миллиметрах, которая подходит для этого патрона.

Буковка «E» говорит о том, что он относится к винтовой серии с резьбой Эдисона.

Бывают еще штыревые, серии G и некоторые другие, представленные ниже.

Такие изделия рассчитаны на ток не более 4А. То есть, в сети 220В к ним можно подключить нагрузку до 900Вт.

Подключение кабеля производится в следующей последовательности.

Перво-наперво перед началом работ нужно выяснить, какая из жил в кабеле является фазой. Это главный момент отвечающий за безопасность всей дальнейшей сборки.

Делается это при помощи обыкновенной индикаторной отвертки.

Контакт для подключения представлен на фото ниже.

Почему это так важно? Дело в том, что в патроне у вас никогда не должна быть под напряжением резьбовая часть. Не многие знают, но выключатель света (одноклавишный, двухклавишный) при отключении разрывают только один из проводников.

Второй, так и продолжает напрямую поступать на патрон. А теперь представьте, что электрик случайно перепутал фазу с нолем и пустил через выключатель нулевую жилу.

В итоге, в один прекрасный момент, лампочка в люстре может не просто перегореть, а лопнуть с разрушением стеклянной колбы.

Вы отключите свет чтобы ее заменить, и при такой замене, вам по любому придется соприкоснуться с цоколем.

Есть вообще светильники полностью с металлическим корпусами патронов. Стоит здесь перепутать подключение проводов, и при нештатной ситуации весь светильник целиком окажется под напряжением.

Еще часто можно наблюдать ситуацию, когда при заворачивании лампочки в патрон, она почему то не светится. Причина здесь кроется в отгибании центрального контакта. Он просто не достает до пятачка цоколя.

Чтобы исправить этот дефект, достаточно его подогнуть обратно. Многие делают это неизолированными отвертками, либо ножом.

В результате неаккуратных действий, вы обязательно заденете боковые контакты, а они у вас будут под напряжением.

Как итог — удар током вам обеспечен. Опытные электрики в этом случае советуют вообще не применять отвертки или посторонние инструменты, а воспользоваться самим патроном.

Выкручиваете цилиндрический корпус с резьбой и вставляете его боковой гранью между двух контактных площадок.

Далее краешком цепляете центральный пятачок и отгибаете его к верху. Никаких КЗ при этом вы не создадите, да и сами под напряжение не попадете.

И не важно на стене этот патрон или на потолке. Делается все в обоих случаях аналогично.

Поэтому запомните — нулевой проводник всегда должен приходить только на резьбовую часть цоколя.

У многих возникает вопрос, а куда подключать провод заземления, если у вас 3 провода в кабеле? Ведь на вкладыше с контактами больше нет свободных разъемов.

Данный третий провод, должен подключаться к корпусу самого светильника. Обычно на люстре или бра, всегда есть заводское место, куда и должна подсоединяться «земля».

Поэтому непосредственно в сам патрон, третий провод не заводится. При зачистке кабеля всегда делайте этот проводник желто-зеленого цвета большей длины, как минимум в два раза.

Хотя надо сделать замечание, что на некоторых видах керамических цоколей, есть подобные разъемы.

Такая казалось бы простая и незамысловатая процедура, как подключение патрона для лампочки, имеет свои нюансы, не всегда знакомые для людей далеких от электричества.

Да что говорить, иногда сами электрики делают это не правильно. Чем это может обернуться для вас при дальнейшей эксплуатации?

Наибольшее распространение на нашем рынке получили 3 вида патронов:

    карболитовые советского образца
    пластиковые самозажимные

Начнем с карболитовых. Данный патрон является разборным и состоит из трех частей:

    цилиндрический корпус с резьбой
    керамический вкладыш с контактами

Чаще всего в наших квартирах используются патроны имеющие маркировку:

Значение в цифрах обозначает диаметр цоколя лампы в миллиметрах, которая подходит для этого патрона.

Буковка «E» говорит о том, что он относится к винтовой серии с резьбой Эдисона.

Бывают еще штыревые, серии G и некоторые другие, представленные ниже.

Такие изделия рассчитаны на ток не более 4А. То есть, в сети 220В к ним можно подключить нагрузку до 900Вт.

Подключение кабеля производится в следующей последовательности.

Перво-наперво перед началом работ нужно выяснить, какая из жил в кабеле является фазой. Это главный момент отвечающий за безопасность всей дальнейшей сборки.

Делается это при помощи обыкновенной индикаторной отвертки.

Контакт для подключения представлен на фото ниже.

Почему это так важно? Дело в том, что в патроне у вас никогда не должна быть под напряжением резьбовая часть. Не многие знают, но выключатель света (одноклавишный, двухклавишный) при отключении разрывают только один из проводников.

Второй, так и продолжает напрямую поступать на патрон. А теперь представьте, что электрик случайно перепутал фазу с нолем и пустил через выключатель нулевую жилу.

В итоге, в один прекрасный момент, лампочка в люстре может не просто перегореть, а лопнуть с разрушением стеклянной колбы.

Вы отключите свет чтобы ее заменить, и при такой замене, вам по любому придется соприкоснуться с цоколем.

Есть вообще светильники полностью с металлическим корпусами патронов. Стоит здесь перепутать подключение проводов, и при нештатной ситуации весь светильник целиком окажется под напряжением.

Еще часто можно наблюдать ситуацию, когда при заворачивании лампочки в патрон, она почему то не светится. Причина здесь кроется в отгибании центрального контакта. Он просто не достает до пятачка цоколя.

Чтобы исправить этот дефект, достаточно его подогнуть обратно. Многие делают это неизолированными отвертками, либо ножом.

В результате неаккуратных действий, вы обязательно заденете боковые контакты, а они у вас будут под напряжением.

Как итог — удар током вам обеспечен. Опытные электрики в этом случае советуют вообще не применять отвертки или посторонние инструменты, а воспользоваться самим патроном.

Выкручиваете цилиндрический корпус с резьбой и вставляете его боковой гранью между двух контактных площадок.

Далее краешком цепляете центральный пятачок и отгибаете его к верху. Никаких КЗ при этом вы не создадите, да и сами под напряжение не попадете.

И не важно на стене этот патрон или на потолке. Делается все в обоих случаях аналогично.

Поэтому запомните — нулевой проводник всегда должен приходить только на резьбовую часть цоколя.

У многих возникает вопрос, а куда подключать провод заземления, если у вас 3 провода в кабеле? Ведь на вкладыше с контактами больше нет свободных разъемов.

Данный третий провод, должен подключаться к корпусу самого светильника. Обычно на люстре или бра, всегда есть заводское место, куда и должна подсоединяться «земля».

Поэтому непосредственно в сам патрон, третий провод не заводится. При зачистке кабеля всегда делайте этот проводник желто-зеленого цвета большей длины, как минимум в два раза.

Хотя надо сделать замечание, что на некоторых видах керамических цоколей, есть подобные разъемы.

E27 t210

Автор Не я задал вопрос в разделе Естественные науки

Куда в патроне лампе цеплять ноль и фазу? Почему? и получил лучший ответ

Ответ от 125aaa[гуру]
Фазу- на центральный контакт. Во избежание случайного прикосновения. Например, если колба лампы лопнет и придётся выкручивать её за цоколь. Или просто начнёшь патрон не глядя руками от дурости хватать.
Ну и выключатель естественно должен разрывать фазу.

Вот видишь — фаза! А ты

— Бабушка, подай провод!
— Держи, милок!
— Вот видишь, ноль! А ты — «фаза, фаза»…

Но не всегда бабушкам так везет.

Вопрос на засыпку: есть ли фаза в патроне не-горящей лампочки?
Как ни странно, точного ответа на этот вопрос наука дать не может. Мало исходных данных.

На днях примерно такой вопрос задал мне сосед по гаражу.
— Сегодня сгорела лампочка. Стал выкручивать — колба отломилась. Выключатель выключил, схватил цоколь пассатижами… а меня как ***** токнет! Аж ладонь свело — дернулся, порезался и плафон разбил! Вот, посмотри, вот тут менял. Что за ******?
Да, день у товарисча явно не сложился.

Смотрю. Китайский светильник, уже без лампочки и без плафона. А выключатель на нем — в виде веревочки, за которую дергать надо. Дерг-включено, дерг-выключено.
— А как определил, что выключатель — выключен?
— Я подергал-подергал — лампочка не горит.
— Так лампочка-то сгоревшая.
Зависание.

Не угадал, однако, состояние выключателя. Точно, день неудачный.
А ведь расцепитель в щитке — совсем рядом…

Как-то соседка просит: помоги, мол, автомат на лестнице выключить. А то я боюсь сама лазить.
— Не вопрос. А что случилось-то?
— Да вот, лампочку в бра меняю. Выключатель выключила, а все равно током бьет.
Захожу. Смотрю. Бра включается вилкой в розетку. И на шнуре выключатель есть.
Выключатель выключен, вилка в розетку — воткнута.
В данном случае вероятность наличия фазы в патроне — ровно 50%. Смотря как вилку воткнуть. На этот раз бабушке, в отличие от анекдота, не повезло.

Что помешало выдернуть шнур из розетки — понятно. Розетка за шкафом, отодвигать лень.
А вот каким образом можно засунуть палец в мелкий цоколь Е14, в котором еще и лампочка — наука объяснить не в состоянии.

Я ей посоветовал светодиодную лампочку поставить. Она не перегорает — больше не надо будет менять.

Следующий вопрос знатокам физики. Есть ли фаза в выключенном выключателе освещения?
Вот тут ответ однозначен. При наличии исправной лампочки — фаза на одном контакте выключателя есть всегда.

А наш профорг в институтской группе учился плохо, и этого не знал.
(вообще он попал на радиофак по единственной причине: в начале 90х туда принимали с одним экзаменом по математике, который можно было сдать на трояк. А физику и сочинение перезасчитывали школьные. Потому что никто туда не шел).
Что не помешало ему далеко пойти «по общественной линии» и дорасти ныне до начальника департамента обл.администрации.

Как-то раз его отправили поменять выключатель в институтском туалете. По правде говоря, менять там было нечего: от старого остались только два провода, из стены торчащие. И обломанные, потому что алюминиевые.
Профорг не придумал ничего лучшего, как зачистить эти провода зубами. Хорошо хоть по-одному, а не оба сразу.
Да и так — вернулся он мокрый, грязный и с шишкой на затылке. Потому что от удара током — отлетел к противоположной стене, стукнулся об нее и упал в вечно присутствующую на полу институтского туалета лужу. (Но провод — таки зачистился!)
А потом удивлялся:
— Ну как же так? Там не могло быть электричества! Свет-то не горел!

Повезло. При наличии на полу лужи все могло закончиться, как на картинке выше.

И последний вопрос залу: есть лампочка накаливания на 6,3 вольта. Сколько вольт между контактами в ее патроне? 6,3? Точно? Всегда? Оптимисты…

Детский сад. Вечер. Декабрь. Скоро Новый год. Воспитательница чинит древнюю советскую гирлянду. С шестивольтовыми лампочками, включенными последовательно. Какая-то из них перегорела.
Но как! Руками выкручивает лампочки по-очереди, и руками же засовывает вместо лампочки в патрон — скрепку.
Дети, которых еще не забрали родители — собрались рядом. Смотрят. Учатся.

(видя мой недоуменный взгляд)
— Тут шесть вольт, они безопасные…
(дергаясь)
— … но все равно щиплет здорово.

Не шесть, а двести двадцать шесть, однако.

Смотрю на гирлянду внимательнее. Вижу еще пару патронов, в которые вместо лампочек — скрепки засунуты.
Елка в детском саду, ага.

— Ээээ…. как бы нехорошо…
— Сейчас таких лампочек не найдешь. Скоро уж выбрасывать гирлянду придется.

(отбираю гирлянду и убираю в пакет мусорный)
— Давайте, мы прям сейчас ее выбросим. А завтра я новую принесу. Она мигать красиво будет. И не перегорает….
(и на светодиодах реально единицы вольт).
— …И вообще, если какие проблемы с электрикой — лучше меня позовите.
(а то и так воспитательницы в дефиците. Одна на 30 детей, вместо двух и няни.)

Как подключить люстру. Ошибки подключения.

Здравствуйте, уважаемые читатели сайта sesaga.ru. После выхода статьи о подключении люстры от Вас в комментариях стали приходить вопросы, связанные с ошибочным подключением люстры. В этой статье я попытаюсь разобрать самые распространенные ошибки в подключении люстры.

Вначале разберем стандартное подключение люстры, а затем, используя эту схему, рассмотрим основные ошибочные ситуации, возникающие при монтаже люстр.

1. Стандартная монтажная схема подключения люстры.

В схему входят: двойной выключатель, трехрожковая люстра, распределительная коробка и три отрезка монтажного кабеля, которыми коммутируются элементы схемы. Точка на схеме указывает на соединение между двумя и более проводами. Соединение проводов, как правило, производится скруткой, спайкой, сваркой, болтовым или клеммным соединением.

Рассмотрим схему.
Фаза L заходит в распределительную коробку и в точке (1) соединяется с проводом, который приходит от нижнего (входного) контакта выключателя. На верхних (выходных) контактах выключателя фаза размножается на L1 и L2, заходит в распределительную коробку и в точках (2, 3) соединяется с проводами, уходящими к месту размещения люстры. В точках (5, 6) люстра подключается своими фазными проводами к проводам, пришедшим от распределительной коробки.

Ноль N заходит в коробку и в точке (4) соединяется с проводом, уходящим на потолок. В точке (7) ноль соединяется с нулевым (общим) проводом люстры, к которому подключены по одному выводу от каждой лампы

При нажатии правой клавиши выключателя фаза L2 с верхнего контакта уходит в соединительную коробку, проходит точки (3, 5) и через фазный вывод люстры попадает на левый вывод лампы HL1 — лампа загорается.

Аналогично работает и левая клавиша. При нажатии клавиши фаза L1 уходит в коробку, проходит точки (2, 6) и через второй фазный вывод люстры попадает на левые выводы ламп HL2 и HL3 – лампы загораются.

2. Ошибки подключения двойного выключателя.

Самой простой и в тоже время распространенной ошибкой является неправильное подключение двойного выключателя. Как правило, входящий фазный провод L подключают к левому или правому выходному контакту выключателя, отчего нарушается нормальная работа люстры и включение одной группы ламп возможно при условии, что на другую группу напряжение подано заранее.

Например. При ошибочном подключении входящей фазы L к левому контакту выключателя L1 левая клавиша будет работать в обычном режиме: при нажатии клавиши фаза через нижний (входной) контакт заходит в распределительную коробку, затем через точки (2, 6) попадает на люстру и зажигает пару HL2 и HL3. При размыкании левой клавиши лампы гаснут.

Работа правой клавиши выключателя целиком зависит от положения левой клавиши. Если левая клавиша включена, то и правая работает как положено: при нажатии правой клавиши фаза через верхний контакт L2 и точки (3, 5) попадает на люстру и включает лампу HL1. При отключении правой клавиши лампа гаснет.

Но если мы захотим оставить включенной только лампу HL1 и разомкнем левую клавишу, то погаснут все три лампы. Это объясняется тем, что левой клавишей мы отключаем не только пару ламп HL2 и HL3, но и разрываем входящую фазу L, которая через эту клавишу питает схему освещения. Если же левая клавиша будет выключена, то мы вообще не сможем включить лампу HL1.

Аналогичным образом будет работать и левая клавиша выключателя, если входящую фазу подключить на выходной контакт L2 правой клавиши. В этом случае левая клавиша сможет зажигать лампы HL2 и HL3 только при включенной правой клавише.

Вывод: при подключении входящей фазы L на верхние контакты выключателя L1 или L2 вся работа выключателя будет зависеть от той клавиши, к выходу которой подключена фаза L.

Чтобы устранить подобные неисправности достаточно на выключателе поменять местами входящую и выходящую фазы.

Совет. Перед тем как вешать люстру проверьте правильность подключения выключателя.

Проверяем правильность подключения выключателя:

1. При отключенной люстре индикаторной отверткой проверяем наличие фазы L на входном контакте выключателя. Если она подключена на один из выходных контактов, то меняем ее местами с проводом, подключенным на входной контакт выключателя. Перед тем как менять местами провода не забываем отключать напряжение 220В.

2. Включаем обе клавиши и индикаторной отверткой проверяем наличие фазы на потолочных проводах в точках (5) и (6). В точке (7) индикаторная отвертка ничего не должна показать, так как это нулевой провод.

3. Выключаем обе клавиши и индикаторной отверткой проверяем отсутствие фазы на потолочных проводах в точках (5, 6, 7). На всех трех проводах ничего не должно быть.

4. Подключаем люстру к потолочным проводам.

5. При наличии в люстре желто-зеленого провода скрутите его с заземляющим проводом, выходящим из потолка, и заизолируйте. Как правило, заземляющие проводники выполняются желто-зеленого цвета. Если заземляющего провода на потолке нет, то провод в люстре просто заизолируйте и уберите. А если заземляющий провод в люстре не предусмотрен, значит, изолируете защитный проводник на потолке и убираете в сторону.

3. Подключение выключателя при перепутанных в распределительной коробке фазы с нулем.

До сих пор можно встретить квартиры, в которых фаза и ноль перепутаны в распределительной коробке. На работе освещения это не сказывается, но и правильным не является, поэтому в технической литературе такой вариант подключения проводки не рассматривается.

Мы разберем такую схему, но имейте в виду, что так делать нежелательно. И если Вы стали «счастливым» обладателем такой проводки, то пугаться не надо, так как страшного в этом ничего нет. Но если появится возможность исправить, то это обязательно нужно сделать.

И так. Ноль N заходит в распределительную коробку и в точке (1) соединяется с проводом, который приходит от нижнего (входного) контакта выключателя.

Фаза L заходит в коробку и в точке (4) соединяется с проводом, уходящим на потолок. В точке (7) фаза соединяется с нулевым (общим) проводом люстры, к которому подключены по одному выводу от каждой лампы. Затем через нити накала ламп HL1, HL2 и HL3, левые выводы ламп и фазные выводы люстры фаза уходит в распределительную коробку и через точки (2, 3) попадает на верхние контакты L1, L2 выключателя. Это легко увидеть, если при выключенных клавишах выключателя измерить фазу на его верхних контактах.

Работает схема так: при нажатии левой клавиши контакт замыкается и лампы HL2, HL3 включаются. При нажатии правой клавиши включается лампа HL1.

Перепутанные в коробке фазу и ноль можно легко определить еще до подключения люстры. Индикаторной отверткой проверяется наличие фазы на потолочных проводах: при любом положении клавиш выключателя фаза всегда будет находиться в точке (7).

Также при подключенной люстре можно выкрутить лампочки, и на выходных контактах L1 и L2 выключателя фаза пропадет. При любом положении клавиш выключателя фаза всегда будет находиться в точке (7) и на одном контакте каждого патрона люстры.

Также рекомендую посмотреть ролик, в котором все эти моменты разобраны и показаны наглядно

На этом пока закончим, а в следующей части будем разбираться с ошибочным подключением люстры к потолочным проводам.
Удачи!

ЭЛЕКТРОБЕЗОПАСНОСТЬ – Прикладное промышленное электричество

Важность электробезопасности

С помощью этого урока я надеюсь избежать распространенной ошибки, встречающейся в учебниках по электронике, когда либо игнорируется, либо недостаточно подробно освещается предмет электробезопасности. Я предполагаю, что у тех, кто читает эту книгу, есть хотя бы мимолетный интерес к реальной работе с электричеством, и поэтому тема безопасности имеет первостепенное значение.

Еще одним преимуществом включения подробного урока по электробезопасности является практический контекст, который он устанавливает для основных понятий напряжения, тока, сопротивления и проектирования цепей.Чем более актуальной может быть техническая тема, тем больше вероятность того, что студент обратит внимание и поймет. А что может быть более актуальным, чем применение для вашей личной безопасности? Кроме того, с учетом того, что электричество является повседневным явлением в современной жизни, почти каждый может понять иллюстрации, приведенные в таком уроке. Вы когда-нибудь задумывались, почему птиц не бьет током, когда они отдыхают на линиях электропередач? Читайте дальше и узнайте!

Физиологические эффекты электричества

Большинство из нас сталкивались с той или иной формой «электрического шока», когда электричество причиняет нашему телу боль или травму.Если нам повезет, степень этого опыта ограничивается покалыванием или толчками боли из-за накопления статического электричества, разряжающегося через наши тела. Когда мы работаем с электрическими цепями, способными подавать большую мощность на нагрузки, поражение электрическим током становится гораздо более серьезной проблемой, а боль — наименее значимым результатом удара.

Поскольку электрический ток проходит через материал, любое противодействие току (сопротивление) приводит к рассеянию энергии, обычно в виде тепла.Это самый простой и простой для понимания эффект электричества на живую ткань: ток заставляет ее нагреваться. Если количество выделяемого тепла достаточно, ткань может быть сожжена. Эффект физиологический, такой же, как повреждение, вызванное открытым пламенем или другим высокотемпературным источником тепла, за исключением того, что электричество способно прожигать ткани глубоко под кожей жертвы, даже обжигая внутренние органы.

Влияние электрического тока на нервную систему

Еще одно воздействие электрического тока на организм, пожалуй, самое значительное с точки зрения опасности, касается нервной системы.Под «нервной системой» я подразумеваю сеть особых клеток в организме, называемых нервными клетками или нейронами, которые обрабатывают и проводят множество сигналов, отвечающих за регуляцию многих функций организма. Головной мозг, спинной мозг и сенсорные/моторные органы в организме функционируют вместе, чтобы позволить ему ощущать, двигаться, реагировать, думать и запоминать.

Нервные клетки взаимодействуют друг с другом, действуя как «преобразователи», создавая электрические сигналы (очень небольшие напряжения и токи) в ответ на ввод определенных химических соединений, называемых нейромедиаторами , и высвобождая эти нейротрансмиттеры при стимуляции электрическими сигналами.Если через живое существо (человека или иное) провести электрический ток достаточной силы, его эффект будет состоять в том, чтобы преобладать над крошечными электрическими импульсами, обычно генерируемыми нейронами, перегружая нервную систему и препятствуя рефлекторным и волевым сигналам в способности передаваться. привести в действие мышцы. Мышцы, спровоцированные внешним (ударным) током, будут непроизвольно сокращаться, и пострадавший ничего не может с этим поделать.

Эта проблема особенно опасна, если пострадавший касается руками проводника под напряжением.Мышцы предплечья, отвечающие за сгибание пальцев, как правило, развиты лучше, чем мышцы, отвечающие за разгибание пальцев, и поэтому, если обе группы мышц попытаются сократиться из-за электрического тока, проходящего через руку человека, «сгибающие» мышцы будут побеждать, сжимая их. пальцы в кулак. Если проводник, подающий ток к пострадавшему, обращен к ладони его или ее руки, это сжимающее действие заставит руку крепко схватиться за провод, что ухудшит ситуацию, обеспечив отличный контакт с проводом.Жертва будет совершенно не в состоянии отпустить провод.

В медицине это состояние непроизвольного сокращения мышц называется столбняк . Электрики, знакомые с этим эффектом поражения электрическим током, часто называют обездвиженную жертву поражения электрическим током «застывшей на цепи». Столбняк, вызванный шоком, может быть прерван только путем остановки тока через пострадавшего.

Даже когда ток остановлен, жертва может некоторое время не восстанавливать произвольный контроль над своими мышцами, так как химический состав нейротрансмиттеров пришел в беспорядок.Этот принцип был применен в устройствах «электрошокового оружия», таких как электрошокеры, которые основаны на принципе мгновенного поражения жертвы импульсом высокого напряжения, подаваемым между двумя электродами. Удачный удар током временно (на несколько минут) обездвиживает пострадавшего.

Однако электрический ток способен воздействовать не только на скелетные мышцы жертвы шока. Мышца диафрагмы, управляющая легкими, и сердце, которое само по себе является мышцей, также могут быть «заморожены» в состоянии столбняка электрическим током.Даже слишком слабые токи, чтобы вызвать столбняк, часто способны искажать сигналы нервных клеток настолько, что сердце не может нормально биться, вызывая состояние, известное как фибрилляция . Фибрилляционное сердце трепещет, а не бьется, и неэффективно перекачивает кровь к жизненно важным органам тела. В любом случае смерть от удушья и/или остановки сердца обязательно наступит в результате достаточно сильного электрического тока через тело. По иронии судьбы, медицинский персонал использует сильный разряд электрического тока, приложенный к груди пострадавшего, чтобы «запустить» фибрилляционное сердце и привести его к нормальному ритму.

Эта последняя деталь приводит нас к еще одной опасности поражения электрическим током, характерной для общественных энергосистем. Хотя наше первоначальное исследование электрических цепей будет сосредоточено почти исключительно на постоянном токе (постоянный ток или электричество, которое движется в непрерывном направлении в цепи), современные энергосистемы используют переменный ток или переменный ток. Технические причины такого предпочтения переменного тока в энергосистемах не имеют отношения к этому обсуждению, но особые опасности каждого вида электроэнергии очень важны для темы безопасности.

Воздействие переменного тока на организм во многом зависит от частоты. Низкочастотный (от 50 до 60 Гц) переменный ток используется в домашних хозяйствах США (60 Гц) и Европы (50 Гц); он может быть опаснее высокочастотного переменного тока и в 3-5 раз опаснее постоянного тока того же напряжения и силы тока. Низкочастотный переменный ток вызывает продолжительное сокращение мышц (тетания), которое может приморозить руку к источнику тока, продлевая воздействие. Постоянный ток чаще всего вызывает одиночное судорожное сокращение, которое часто отталкивает жертву от источника тока.

Переменный характер

переменного тока имеет большую тенденцию вызывать фибрилляцию нейронов водителя ритма сердца, тогда как постоянный ток имеет тенденцию просто останавливать сердце. Как только ток разряда остановлен, «замороженное» сердце имеет больше шансов восстановить нормальную картину сокращений, чем сердце с фибрилляцией. Вот почему «дефибрилляционное» оборудование, используемое медиками скорой помощи, работает: импульс тока, подаваемый дефибриллятором, имеет постоянный ток, который останавливает фибрилляцию и дает сердцу шанс восстановиться.

В любом случае электрические токи, достаточно сильные, чтобы вызвать непроизвольное сокращение мышц, опасны, и их следует избегать любой ценой. В следующем разделе мы рассмотрим, как такие токи обычно входят в тело и выходят из него, а также рассмотрим меры предосторожности против таких явлений.

  • Электрический ток способен вызывать глубокие и тяжелые ожоги тела из-за рассеяния мощности на электрическом сопротивлении тела.
  • Столбняк — это состояние, при котором мышцы непроизвольно сокращаются из-за прохождения внешнего электрического тока через тело.Когда непроизвольное сокращение мышц, контролирующих пальцы, приводит к тому, что жертва не может отпустить проводник под напряжением, говорят, что жертва «застыла в цепи».
  • Диафрагма (легкое) и сердечная мышца одинаково подвержены воздействию электрического тока. Даже токи, слишком слабые, чтобы вызвать столбняк, могут быть достаточно сильными, чтобы воздействовать на нейроны кардиостимулятора сердца, заставляя сердце трепетать, а не сильно биться.
  • Постоянный ток (DC) с большей вероятностью вызовет мышечный столбняк, чем переменный ток (AC), что повышает вероятность «замораживания» жертвы постоянным током в сценарии шока.Тем не менее, переменный ток с большей вероятностью вызовет фибрилляцию сердца пострадавшего, что является более опасным состоянием для пострадавшего после того, как ток разряда был остановлен.

 

Электричество требует полного пути (цепи), чтобы течь непрерывно. Вот почему удар, полученный от статического электричества, является только мгновенным толчком: течение тока обязательно кратковременно, когда статические заряды уравниваются между двумя объектами. Такие разряды самоограниченной продолжительности редко бывают опасными.

Без двух контактных точек на корпусе для входа и выхода тока, соответственно, нет опасности поражения электрическим током. Вот почему птицы могут безопасно отдыхать на высоковольтных линиях электропередач, не получая ударов током: они соприкасаются с цепью только в одной точке.

Рисунок 1.1

Для того, чтобы ток протекал по проводнику, должно присутствовать напряжение, которое мотивирует его. Напряжение, как вы должны помнить, всегда относительно между двумя точками . Не существует такого понятия, как напряжение «включено» или «в» одной точке цепи, поэтому птица, контактирующая с одной точкой в ​​​​вышеприведенной цепи, не имеет напряжения, приложенного к ее телу, чтобы установить ток через нее.Да, несмотря на то, что они опираются на две ножки , обе ножки касаются одного и того же провода, что делает их электрически общими . С точки зрения электричества, обе ноги птицы касаются одной и той же точки, поэтому между ними нет напряжения, которое могло бы стимулировать ток через тело птицы.

Это может привести к мысли, что невозможно получить удар током, коснувшись только одного провода. Как и птицы, если мы обязательно коснемся только одного провода за раз, мы будем в безопасности, верно? К сожалению, это неправильно.В отличие от птиц, люди обычно стоят на земле, когда касаются «живого» провода. Часто одна сторона энергосистемы намеренно подключается к заземлению, поэтому человек, касающийся одного провода, фактически устанавливает контакт между двумя точками в цепи (проводом и заземлением):

Рисунок 1.2

Символ заземления представляет собой набор из трех горизонтальных полос уменьшающейся ширины, расположенных в левом нижнем углу показанной цепи, а также у ног человека, подвергаемого удару током.В реальной жизни заземление энергосистемы состоит из какого-то металлического проводника, закопанного глубоко в землю для обеспечения максимального контакта с землей. Этот проводник электрически соединен с соответствующей точкой соединения на цепи толстым проводом. Связь жертвы с землей осуществляется через ноги, которые касаются земли.

В этот момент у ученика обычно возникает несколько вопросов:

  • Если наличие точки заземления в цепи обеспечивает легкую точку контакта для кого-то, кто может получить удар током, зачем вообще иметь ее в цепи? Разве незаземленная цепь не была бы безопаснее?
  • Человек, которого шокируют, скорее всего, не босиком.Если резина и ткань являются изоляционными материалами, то почему их обувь не защищает их, предотвращая образование цепи?
  • Насколько хорошим проводником может быть грязь ? Если вы можете получить удар током через землю, почему бы не использовать землю в качестве проводника в наших силовых цепях?

Отвечая на первый вопрос, наличие преднамеренной точки «заземления» в электрической цепи предназначено для обеспечения того, чтобы одна ее сторона была безопасна для контакта.Обратите внимание: если наша жертва на приведенной выше диаграмме коснется нижней стороны резистора, ничего не произойдет, даже если ее ноги все еще будут касаться земли:

Рисунок 1.3

Поскольку нижняя сторона цепи надежно соединена с землей через точку заземления в левом нижнем углу цепи, нижний проводник цепи имеет электрически общий с заземлением. Поскольку между электрически общими точками не может быть напряжения, на человека, контактирующего с нижним проводом, не будет подано напряжение, и он не получит удар током.По той же причине провод, соединяющий цепь с заземляющим стержнем / пластинами, обычно остается оголенным (без изоляции), так что любой металлический предмет, с которым он соприкасается, будет аналогичным образом электрически общим с землей.

Заземление цепи гарантирует, что по крайней мере в одной точке цепи будет безопасно прикасаться. Но как насчет того, чтобы оставить цепь полностью незаземленной? Разве это не сделало бы любого человека, касающегося всего лишь одного провода, таким же безопасным, как птица, сидящая только на одном проводе? В идеале да. Практически нет.Посмотрите, что происходит без заземления:

Рисунок 1.4

Несмотря на то, что ноги человека все еще соприкасаются с землей, прикосновение к любой отдельной точке цепи должно быть безопасным. Поскольку через тело человека от нижней стороны источника напряжения к верхней не образуется полный путь (цепь), ток не может пройти через человека. Однако все это может измениться из-за случайного заземления, например, если ветка дерева касается линии электропередачи и обеспечивает соединение с заземлением.Такое случайное соединение проводника энергосистемы с землей (землей) называется замыканием на землю .

Рисунок 1.5

Замыкания на землю

Замыкания на землю могут быть вызваны многими причинами, в том числе скоплением грязи на изоляторах линий электропередач (создание пути грязной воды для тока от проводника к опоре и земле во время дождя), просачиванию грунтовых вод в подземные проводники линий электропередач , а птицы приземляются на линии электропередач, соединяя линию со столбом своими крыльями.Учитывая множество причин замыканий на землю, они, как правило, непредсказуемы. В случае с деревьями никто не может гарантировать, какой провод может касаться их ветвей. Если бы дерево задело верхний провод в цепи, это сделало бы прикосновение к верхнему проводу безопасным, а к нижнему — опасным — полная противоположность предыдущему сценарию, когда дерево касается нижнего провода:

. Рисунок 1.6

Когда ветка дерева касается верхнего провода, этот провод становится заземляющим проводником в цепи, электрически общим с заземлением.Следовательно, между этим проводом и землей нет напряжения, но есть полное (высокое) напряжение между нижним проводом и землей. Как упоминалось ранее, ветки деревьев являются лишь одним из потенциальных источников замыканий на землю в энергосистеме. Рассмотрим незаземленную энергосистему без соприкасающихся деревьев, но на этот раз с двумя людьми, касающимися отдельных проводов:

Рисунок 1.7

Когда каждый человек стоит на земле и контактирует с разными точками цепи, путь ударного тока проходит через одного человека, через землю и через другого человека.Несмотря на то, что каждый человек думает, что безопасно коснуться только одной точки цепи, их совместные действия создают смертельный сценарий. По сути, один человек действует как замыкание на землю, что делает его небезопасным для другого человека. Именно поэтому незаземленные энергосистемы опасны: напряжение между любой точкой цепи и землей (землей) непредсказуемо, потому что замыкание на землю может возникнуть в любой точке цепи в любое время. Единственный персонаж, который гарантированно будет в безопасности в этих сценариях, — это птица, которая вообще не имеет связи с землей! Надежно соединив назначенную точку цепи с заземлением («заземлив» цепь), по крайней мере, безопасность может быть обеспечена в этой точке.Это является большей гарантией безопасности, чем полное отсутствие заземления.

Отвечая на второй вопрос, обувь на резиновой подошве с по действительно обеспечивает некоторую электрическую изоляцию, помогающую защитить кого-то от проведения ударного тока через ноги. Тем не менее, большинство распространенных моделей обуви не должны быть электрически «безопасными», их подошвы слишком тонкие и не из нужного материала. Кроме того, любая влага, грязь или токопроводящие соли от пота тела на поверхности подошвы обуви или через нее могут поставить под угрозу те небольшие изолирующие свойства обуви, которые она изначально имела.Есть обувь, специально предназначенная для опасных электромонтажных работ, а также толстые резиновые коврики, на которых можно стоять при работе с электрическими цепями под напряжением, но эти специальные элементы снаряжения должны быть в абсолютно чистом и сухом состоянии, чтобы быть эффективными. Достаточно сказать, что обычной обуви недостаточно, чтобы гарантировать защиту от поражения электрическим током от энергосистемы.

Исследования контактного сопротивления между частями человеческого тела и точками контакта (например, землей) показывают широкий диапазон цифр (информацию об источнике этих данных см. в конце главы):

  • Контакт с руками или ногами, с резиновой изоляцией: 20 МОм тип.
  • Контакт стопы через кожаную подошву обуви (сухую): от 100 кОм до 500 кОм
  • Контакт стопы через кожаную подошву обуви (влажную): от 5 кОм до 20 кОм

Как видите, резина не только является гораздо лучшим изоляционным материалом, чем кожа, но и наличие воды в пористом веществе, таком как кожа , значительно снижает электрическое сопротивление.

Отвечая на третий вопрос, грязь не очень хороший проводник (по крайней мере, когда она сухая!). Это слишком плохой проводник, чтобы поддерживать непрерывный ток для питания нагрузки.Однако, как мы увидим в следующем разделе, требуется очень небольшой ток, чтобы ранить или убить человека, поэтому даже плохой проводимости грязи достаточно, чтобы обеспечить путь для смертельного тока, когда имеется достаточное напряжение, как обычно находится в энергосистемах.

Некоторые поверхности земли лучше изолируют, чем другие. Асфальт, например, на масляной основе обладает гораздо большей устойчивостью, чем большинство видов грязи или камня. Бетон, с другой стороны, имеет тенденцию иметь довольно низкое сопротивление из-за содержания в нем воды и электролита (проводящего химического вещества).

  • Поражение электрическим током может произойти только при контакте между двумя точками цепи; при подаче напряжения на тело пострадавшего.
  • Цепи питания обычно имеют обозначенную точку, которая «заземляется»: прочно соединена с металлическими стержнями или пластинами, закопанными в землю, чтобы гарантировать, что одна сторона цепи всегда находится под потенциалом земли (нулевое напряжение между этой точкой и землей).
  • Замыкание на землю — это случайное соединение между проводником цепи и землей (землей).
  • Специальная изолирующая обувь и коврики предназначены для защиты людей от ударов током через заземление, но даже эти элементы снаряжения должны быть чистыми и сухими, чтобы быть эффективными. Обычная обувь недостаточно хороша, чтобы обеспечить защиту от ударов, изолируя ее владельца от земли.
  • Хотя грязь — плохой проводник, она может проводить ток, достаточный для того, чтобы ранить или убить человека.

Распространённая фраза, связанная с электробезопасностью, звучит примерно так: « Убивает не напряжение, а ток ! ” Хотя в этом есть доля правды, нужно понять больше об опасности поражения электрическим током, чем эта простая поговорка.Если бы напряжение не представляло опасности, никто бы никогда не печатал и не вывешивал таблички с надписью: ОПАСНОСТЬ — ВЫСОКОЕ НАПРЯЖЕНИЕ!

Принцип «текущие убийства» по сути верен. Это электрический ток, который сжигает ткани, замораживает мышцы и вызывает фибрилляцию сердца. Однако электрический ток не возникает сам по себе: должно быть доступное напряжение, чтобы ток протекал через жертву. Тело человека также оказывает сопротивление току, что необходимо учитывать.

Взяв закон Ома для напряжения, тока и сопротивления и выразив его через ток при заданных напряжении и сопротивлении, мы получим следующее уравнение:

[латекс]\textbf{закон Ома}[/латекс]

[латекс]Ток=\фракция{Напряжение}{Сопротивление}[/латекс]                [латекс]I=\фракция{E}{R}[/латекс]

 

Количество тока, протекающего через тело, равно величине напряжения, приложенного между двумя точками на этом теле, деленному на электрическое сопротивление тела между этими двумя точками.Очевидно, что чем большее напряжение может вызвать протекание тока, тем легче он будет течь через любое заданное сопротивление. Отсюда опасность высокого напряжения, которое может генерировать достаточный ток, чтобы вызвать травму или смерть. И наоборот, если тело имеет более высокое сопротивление, при любом заданном напряжении будет течь меньший ток. То, насколько опасно напряжение, зависит от того, насколько велико общее сопротивление в цепи, противодействующее протеканию электрического тока.

Сопротивление тела не является фиксированной величиной.Это варьируется от человека к человеку и время от времени. Существует даже методика измерения телесного жира, основанная на измерении электрического сопротивления между пальцами ног и пальцев человека. Различное процентное содержание жира в организме обеспечивает различное сопротивление: одна переменная влияет на электрическое сопротивление в организме человека. Чтобы метод работал точно, человек должен регулировать потребление жидкости за несколько часов до теста, что указывает на то, что гидратация тела является еще одним фактором, влияющим на электрическое сопротивление тела.

Сопротивление тела также варьируется в зависимости от того, как осуществляется контакт с кожей: от руки к руке, от руки к ноге, от стопы к стопе, от руки к локтю и т. д. Пот, богатый солью и минералами , является отличным проводником электричества, будучи жидкостью. Как и кровь с таким же высоким содержанием проводящих химических веществ. Таким образом, контакт с проводом потной рукой или открытой раной будет оказывать гораздо меньшее сопротивление току, чем контакт с чистой сухой кожей.

Измеряя электрическое сопротивление чувствительным измерителем, я измеряю приблизительно 1 миллион Ом сопротивления (1 МОм) на руках, держа между пальцами металлические щупы измерителя.Измеритель показывает меньшее сопротивление, когда я сильно сжимаю щупы, и большее сопротивление, когда я держу их свободно. Я сижу здесь за своим компьютером, печатая эти слова, и мои руки чисты и сухи. Если бы я работал в какой-то жаркой, грязной промышленной среде, сопротивление между моими руками, вероятно, было бы намного меньше, что представляло бы меньшее сопротивление смертельно опасному току и большую угрозу поражения электрическим током.

Сколько электрического тока вредно?

Ответ на этот вопрос также зависит от нескольких факторов.Индивидуальная химия тела оказывает значительное влияние на то, как электрический ток влияет на человека. Некоторые люди очень чувствительны к току, испытывая непроизвольные сокращения мышц при ударах статическим электричеством. Другие могут высекать большие искры от разряда статического электричества и почти не ощущать этого, не говоря уже о мышечном спазме. Несмотря на эти различия, приблизительные рекомендации были разработаны с помощью тестов, которые показывают, что для проявления вредных эффектов требуется очень небольшой ток (опять же, см. в конце главы информацию об источнике этих данных).Все значения тока указаны в миллиамперах (миллиампер равен 1/1000 ампера):

ЭФФЕКТ ТЕЛА МУЖЧИНЫ/ЖЕНЩИНЫ ПОСТОЯННЫЙ ТОК (DC) 60 Гц 100 кГц
Легкое ощущение в руке (руках) Мужчины 1,0 мА 0,4 мА 7 мА
Женщины 0,6 мА 0,3 мА 5 мА
Порог боли Мужчины 5.2 мА 1,1 мА 12 мА
Женщины 3,5 мА 0,7 мА 8 мА
Болезненный, но произвольный контроль мышц сохраняется Мужчины 62 мА 9 мА 55 мА
Женщины 41 мА 6 мА 37 мА
Болезненный, не могу отпустить провода Мужчины 76 мА 16 мА 75 мА
Женщины 60 мА 15 мА 63 мА
Сильная боль, затрудненное дыхание Мужчины 90 мА 23 мА 94 мА
Женщины 60 мА 15 мА 63 мА
Возможная фибрилляция сердца через 3 секунды Мужчины и женщины 500 мА 100 мА

«Гц» обозначает единицу измерения Герц .Это мера того, насколько быстро меняется переменный ток, иначе известный как частота . Так, столбец цифр с надписью «60 Гц переменного тока» относится к току, который чередуется с частотой 60 циклов (1 цикл = период времени, когда ток течет в одном направлении, затем в другом) в секунду. Последний столбец, помеченный как «10 кГц переменного тока», относится к переменному току, который совершает десять тысяч (10 000) циклов туда и обратно каждую секунду.

Имейте в виду, что эти цифры приблизительны, так как люди с разным химическим составом тела могут реагировать по-разному.Было высказано предположение, что тока всего 17 миллиампер переменного тока через грудную клетку достаточно, чтобы вызвать фибрилляцию у человека при определенных условиях. Большинство наших данных относительно индуцированной фибрилляции получено в результате испытаний на животных. Очевидно, что проводить тесты индуцированной фибрилляции желудочков на людях нецелесообразно, поэтому имеющиеся данные отрывочны. О, и если вам интересно, я понятия не имею, почему женщины более восприимчивы к электрическому току, чем мужчины! Предположим, мне нужно было положить руки на клеммы источника переменного напряжения с частотой 60 Гц (60 циклов в секунду).Какое напряжение потребуется в этом состоянии чистой, сухой кожи, чтобы произвести ток в 20 миллиампер (достаточно, чтобы я не смог отпустить источник напряжения)? Мы можем использовать закон Ома, чтобы определить это:

[латекс]E = ИК[/латекс]

[латекс]E = (20 мА)(1 М \Омега)[/латекс]

[латекс]\textbf{E = 20 000 вольт или 20 кВ}[/латекс]

Имейте в виду, что это «наилучший сценарий» (чистая, сухая кожа) с точки зрения электробезопасности, и что это значение напряжения представляет собой величину, необходимую для возникновения столбняка.Гораздо меньше потребуется, чтобы вызвать болевой шок! Кроме того, имейте в виду, что физиологические эффекты любой конкретной силы тока могут значительно различаться от человека к человеку, и что эти расчеты являются лишь приблизительными оценками .

Побрызгав на пальцы водой для имитации пота, я смог измерить сопротивление рукопашного боя всего 17 000 Ом (17 кОм). Имейте в виду, что только один палец каждой руки касается тонкой металлической проволоки. Пересчитав напряжение, необходимое для возникновения тока в 20 миллиампер, получим такую ​​цифру:

[латекс]E = ИК[/латекс]

[латекс]E = (20 мА)(17 кОм)[/латекс]    

[латекс]\textbf{E = 340 В}[/латекс]

В этом реалистичном состоянии достаточно 340 вольт потенциала от одной моей руки к другой, чтобы вызвать 20 миллиампер тока.Тем не менее, все еще можно получить смертельный удар от меньшего напряжения, чем это. При гораздо более низком показателе сопротивления тела, увеличенном за счет контакта с кольцом (золотая полоса, обернутая вокруг пальца, является отличной точкой контакта для поражения электрическим током) или полного контакта с большим металлическим предметом, таким как труба или металл. ручкой инструмента показатель сопротивления тела может упасть до 1000 Ом (1 кОм), что позволяет даже более низкому напряжению представлять потенциальную опасность.

[латекс]E = ИК[/латекс]

[латекс]E = (20 мА)(1 кОм)[/латекс]

[латекс]\textbf{E = 20 В}[/латекс]

Обратите внимание, что в этом состоянии 20 вольт достаточно, чтобы произвести через человека ток силой 20 миллиампер; достаточно, чтобы вызвать столбняк. Помните, было высказано предположение, что ток силой всего 17 миллиампер может вызвать фибрилляцию желудочков (сердца). При сопротивлении рукопашного боя 1000 Ом для создания этого опасного состояния потребуется всего 17 вольт.

[латекс]E = ИК[/латекс]
[латекс]E = (17 мА)(1 кВт)[/латекс]
[латекс]\textbf{E = 17 В}[/латекс]

Семнадцать вольт — это не очень много для электрических систем. Конечно, это «наихудший» сценарий с переменным напряжением 60 Гц и отличной проводимостью тела, но он показывает, насколько малое напряжение может представлять серьезную угрозу при определенных условиях.

Условия, необходимые для создания сопротивления тела 1000 Ом, не обязательно должны быть такими экстремальными, как то, что было представлено (потная кожа с контактом на золотом кольце).Сопротивление тела может уменьшаться при приложении напряжения (особенно если столбняк заставляет пострадавшего сильнее сжимать проводник), так что при постоянном напряжении удар может усилиться после первого контакта. То, что начинается как легкий шок — достаточно, чтобы «заморозить» жертву, чтобы она не могла отпустить, — может перерасти во что-то достаточно серьезное, чтобы убить ее, поскольку сопротивление их тела уменьшается, а ток соответственно увеличивается.

Исследования предоставили приблизительный набор цифр электрического сопротивления точек контакта человека в различных условиях:

 

Ситуация Сухой Влажный
Провод, на который нажали пальцем 40 000 Ом – 1 000 000 Ом 4 000 Ом – 15 000 Ом
Трос, удерживаемый рукой 15 000 Ом – 50 000 Ом 3000 Ом – 5000 Ом
Металлические плоскогубцы, удерживаемые рукой 5 000 Ом – 10 000 Ом 1000 Ом – 3000 Ом
Контакт с ладонью 3000 Ом – 8000 Ом 1000 Ом – 2000 Ом
1.5-дюймовая металлическая труба, удерживаемая одной рукой 1000 Ом – 3000 Ом 500 Ом – 1500 Ом
Металлическая труба диаметром 1,5 дюйма, удерживаемая двумя руками 500 Ом – 1500 кОм 250 Ом – 750 Ом
Рука, погруженная в проводящую жидкость 200 Ом – 500 Ом
Ножка, погруженная в токопроводящую жидкость 100 Ом – 300 Ом

 

Обратите внимание на значения сопротивления двух условий, включающих 1.Металлическая труба 5 дюймов. Сопротивление, измеренное двумя руками, сжимающими трубу, составляет ровно половину сопротивления одной руки, сжимающей трубу.

Рисунок 1.8

Двумя руками площадь контакта с телом в два раза больше, чем с одной рукой. Это важный урок: электрическое сопротивление между любыми контактирующими объектами уменьшается с увеличением площади контакта при прочих равных условиях. Когда трубу держат двумя руками, ток имеет два параллельных путей, по которым течет от трубы к телу (или наоборот).

Рис. 1.9.

. Как мы увидим в одной из последующих глав, параллельных путей цепи всегда дают меньшее общее сопротивление, чем любой отдельный путь, рассматриваемый отдельно.

В промышленности 30 вольт обычно считаются консервативным пороговым значением для опасного напряжения. Осторожный человек должен расценивать любое напряжение выше 30 вольт как опасное, не полагаясь на нормальное сопротивление тела для защиты от удара. Тем не менее, держать руки в чистоте и сухости и снимать все металлические украшения при работе с электричеством — отличная идея.Даже при более низком напряжении металлические украшения могут представлять опасность, проводя ток, достаточный для того, чтобы обжечь кожу, если они соприкасаются между двумя точками цепи. Металлические кольца, в частности, были причиной более чем нескольких обожженных пальцев, устанавливая мосты между точками в низковольтной, сильноточной цепи.

Кроме того, напряжение ниже 30 В может быть опасным, если его достаточно, чтобы вызвать неприятные ощущения, которые могут привести к рывку и случайному контакту с более высоким напряжением или какой-либо другой опасности.Я помню, как однажды жарким летним днем ​​работал над автомобилем. Я был в шортах, моя голая нога касалась хромированного бампера автомобиля, когда я затягивал контакты аккумулятора. Когда я коснулся металлическим ключом положительной (незаземленной) стороны 12-вольтовой батареи, я почувствовал покалывание в том месте, где моя нога касалась бампера. Сочетание плотного контакта с металлом и моей потной кожи позволило ощутить удар всего 12-вольтовым электрическим потенциалом.

К счастью, ничего страшного не произошло, но если бы двигатель работал и удар ощущался не в ноге, а в руке, я мог бы рефлекторно дернуть руку на пути вращающегося вентилятора или уронить металлический ключ на клеммы аккумулятора (вызвав большие величины тока через ключ с большим количеством сопровождающих искр).Это иллюстрирует еще один важный урок, касающийся электробезопасности; что электрический ток сам по себе может быть косвенной причиной травмы, заставляя вас прыгать или сокращать части вашего тела, нанося вред.

Путь тока, проходящий через человеческое тело, влияет на то, насколько он вреден. Ток воздействует на все мышцы, находящиеся на его пути, и, поскольку мышцы сердца и легких (диафрагмы), вероятно, являются наиболее важными для выживания, пути удара, пересекающие грудную клетку, являются наиболее опасными.Это делает путь ударного тока из рук в руки очень вероятным способом получения травм и летального исхода.

Во избежание подобных ситуаций рекомендуется работать только одной рукой с цепями под напряжением, находящимися под опасным напряжением, а другую руку держать в кармане, чтобы случайно ничего не задеть. Конечно, всегда безопаснее работать с обесточенной цепью, но это не всегда практично или возможно. При работе одной рукой правая рука обычно предпочтительнее левой по двум причинам: большинство людей правши (что обеспечивает дополнительную координацию при работе), а сердце обычно расположено слева от центра в грудной полости.

Для левшей этот совет может оказаться не самым лучшим. Если такой человек недостаточно координирует свою правую руку, он может подвергать себя большей опасности, используя руку, с которой ему наименее комфортно, даже если ударный ток через эту руку может представлять большую опасность для его сердца. Относительная опасность удара током одной рукой или другой, вероятно, меньше, чем опасность работы с менее чем оптимальной координацией, поэтому выбор руки лучше оставить на усмотрение человека.

Наилучшей защитой от поражения электрическим током от цепи под напряжением является сопротивление, а сопротивление телу можно повысить с помощью изолированных инструментов, перчаток, обуви и другого снаряжения. Ток в цепи является функцией доступного напряжения, деленной на общее сопротивление на пути потока. Как мы рассмотрим более подробно позже в этой книге, сопротивления имеют аддитивный эффект, когда они сложены таким образом, что существует только один путь для протекания тока:

. Фигура 1.10

 

Человек, находящийся в непосредственном контакте с источником напряжения: сила тока ограничивается только сопротивлением тела.

[латекс]I = \frac{E}{R_{boot}}[/latex]

 

Теперь мы увидим эквивалентную схему для человека в утепленных перчатках и ботинках:

Рисунок 1.11

 

Лицо в изолирующих перчатках и сапогах;

Ток теперь ограничен сопротивлением цепи:

[латекс]I = \frac{E}{R_{перчатка}+R_{тело}+R_{ботинок}+}[/latex]

 

Поскольку электрический ток должен пройти через ботинок и тело и перчатку, чтобы завершить свою цепь обратно к батарее, сумма ( сумма ) этих сопротивлений противодействует потоку тока в большей степени, чем любое сопротивлений, рассматриваемых индивидуально.

Безопасность — одна из причин, по которой электрические провода обычно покрывают пластиковой или резиновой изоляцией: чтобы значительно увеличить величину сопротивления между проводником и кем-либо или чем-либо, кто может соприкоснуться с ним. К сожалению, было бы непомерно дорого заделывать проводники ЛЭП недостаточной изоляцией для обеспечения безопасности в случае случайного прикосновения. Таким образом, безопасность поддерживается за счет того, что эти линии находятся достаточно далеко от досягаемости, чтобы никто не мог случайно коснуться их.

Если возможно, отключите питание цепи перед выполнением каких-либо работ на ней.Вы должны обезопасить все источники вредной энергии, прежде чем система может считаться безопасной для работы. В промышленности обеспечение безопасности схемы, устройства или системы в этом состоянии обычно называется переводом их в состояние нулевого энергопотребления . В центре внимания этого урока, конечно же, электробезопасность. Однако многие из этих принципов применимы и к неэлектрическим системам.

  • Вред для тела зависит от величины ударного тока. Более высокое напряжение позволяет производить более высокие и опасные токи.Сопротивление противодействует току, что делает высокое сопротивление хорошей защитой от ударов.
  • Любое напряжение выше 30 обычно считается способным создавать опасные ударные токи. Металлические украшения определенно плохо носить при работе с электрическими цепями. Кольца, ремешки для часов, ожерелья, браслеты и другие подобные украшения обеспечивают превосходный электрический контакт с вашим телом и могут сами проводить ток, достаточный для того, чтобы вызвать ожоги кожи, даже при низком напряжении.
  • Низкое напряжение все еще может быть опасным, даже если оно слишком низкое, чтобы непосредственно вызвать поражение электрическим током.Их может быть достаточно, чтобы напугать жертву, заставив ее дернуться назад и коснуться чего-то более опасного в непосредственной близости.
  • При необходимости работы на «живой» цепи лучше выполнять работу одной рукой, чтобы не допустить смертельного рукопашного (через грудную клетку) пути ударного тока.
  • Если возможно, отключите питание цепи, прежде чем выполнять какие-либо работы с ней.

При работе с оборудованием отключите все источники питания перед выполнением любых работ.В промышленности удаление этих источников энергии из цепи, устройства или системы обычно называется переводом их в состояние нулевого энергопотребления . В центре внимания этого урока, конечно же, электробезопасность. Однако многие из этих принципов применимы и к неэлектрическим системам.

Защита чего-либо в состоянии нулевой энергии означает избавление от любого вида потенциальной или накопленной энергии, включая, помимо прочего:

  • Опасное напряжение
  • Давление пружины
  • Гидравлическое (жидкостное) давление
  • Пневматическое (воздушное) давление
  • Подвесной груз
  • Химическая энергия (легковоспламеняющиеся или иные химически активные вещества)
  • Ядерная энергия (радиоактивные или делящиеся вещества)

Напряжение по своей природе является проявлением потенциальной энергии.В первой главе я даже использовал приподнятую жидкость в качестве аналогии потенциальной энергии напряжения, обладающей способностью (потенциалом) производить ток (поток), но не обязательно реализующей этот потенциал до тех пор, пока не будет установлен подходящий путь для потока. и сопротивление потоку преодолевается. Пара проводов с высоким напряжением между ними не выглядит и не кажется опасной, даже несмотря на то, что между ними находится достаточно потенциальной энергии, чтобы пропустить через ваше тело смертельную силу тока. Несмотря на то, что это напряжение в настоящее время ничего не делает, у него есть потенциал, и этот потенциал должен быть нейтрализован, прежде чем станет безопасным физический контакт с этими проводами.

Все правильно спроектированные цепи имеют механизмы «разъединителя» для защиты напряжения от цепи. Иногда эти «разъединители» выполняют двойную функцию автоматического размыкания в условиях чрезмерного тока, и в этом случае мы называем их «автоматическими выключателями». В других случаях разъединители представляют собой устройства с ручным управлением без автоматической функции. В любом случае они предназначены для вашей защиты и должны использоваться должным образом. Обратите внимание, что устройство отключения должно быть отделено от обычного выключателя, используемого для включения и выключения устройства.Это защитный выключатель, который следует использовать только для защиты системы в состоянии нулевого энергопотребления:

. Рис. 1.12

Когда разъединитель находится в положении «разомкнуто», как показано на рисунке (обрыв цепи отсутствует), цепь разомкнута и тока не будет. На нагрузке будет нулевое напряжение, а полное напряжение источника будет падать на разомкнутые контакты разъединителя. Обратите внимание, что нет необходимости в разъединителе в нижнем проводнике цепи. Поскольку эта сторона цепи прочно соединена с землей (землей), она электрически общая с землей, и ее лучше оставить такой.Для максимальной безопасности персонала, работающего с нагрузкой этой цепи, можно установить временное заземление на верхней стороне нагрузки, чтобы исключить падение напряжения на нагрузке:

Рисунок 1.13

При наличии временного заземления обе стороны проводки нагрузки подключаются к земле, обеспечивая состояние нулевого энергопотребления на нагрузке.

Поскольку заземление с обеих сторон нагрузки электрически эквивалентно короткому замыканию нагрузки проводом, это еще один способ достижения той же цели максимальной безопасности:

Фигура 1.14

В любом случае обе стороны нагрузки будут электрически общими с землей, что не допускает наличия напряжения (потенциальной энергии) между любой стороной нагрузки и землей, на которой стоят люди. Этот метод временного заземления проводников в обесточенной энергосистеме очень распространен при ремонтных работах, выполняемых в системах распределения электроэнергии высокого напряжения.

Еще одним преимуществом этой меры предосторожности является защита от возможности замыкания разъединителя (включения «включено» для обеспечения непрерывности цепи), когда люди все еще контактируют с нагрузкой.Временный провод, подключенный к нагрузке, вызовет короткое замыкание, когда разъединитель будет замкнут, немедленно отключив любые устройства защиты от перегрузки по току (автоматические выключатели или предохранители) в цепи, которые снова отключат питание. Если это произойдет, разъединитель вполне может быть поврежден, но рабочие на нагрузке находятся в безопасности.

Здесь следует упомянуть, что устройства перегрузки по току не предназначены для защиты от поражения электрическим током.Скорее они существуют исключительно для защиты проводников от перегрева из-за чрезмерных токов. Только что описанные временные закорачивающие провода действительно вызвали бы «срабатывание» любых устройств перегрузки по току в цепи, если бы разъединитель был замкнут, но следует понимать, что защита от поражения электрическим током не является предполагаемой функцией этих устройств. Их основная функция будет просто использоваться для защиты рабочих с установленным закорачивающим проводом.

Структурированные системы безопасности: блокировка/маркировка

Поскольку очевидно, что важно иметь возможность зафиксировать любые отключающие устройства в разомкнутом (выключенном) положении и убедиться, что они остаются в этом положении во время выполнения работ на цепи, необходимо внедрить структурированную систему безопасности. место.Такая система обычно используется в промышленности и называется Lock-out/Tag-out .

Процедура блокировки/маркировки работает следующим образом: все лица, работающие с защищенным каналом, имеют свой собственный навесной замок или кодовый замок, который они устанавливают на рычаге управления отключающим устройством перед началом работы с системой. Кроме того, они должны заполнить и подписать ярлык, который они подвешивают к своему замку, с описанием характера и продолжительности работы, которую они намерены выполнять в системе.Если необходимо «заблокировать» несколько источников энергии (несколько разъединений, защита как электрических, так и механических источников энергии и т. д.), рабочий должен использовать столько своих замков, сколько необходимо для обеспечения питания системы. до начала работы. Таким образом, система поддерживается в состоянии нулевого энергопотребления до тех пор, пока не будет удалена каждая последняя блокировка со всех разъединяющих и отключающих устройств, а это означает, что каждый последний работник дает согласие, сняв свои личные блокировки. Если принято решение повторно включить систему, а замок (замки) одного человека все еще остается на месте после того, как все присутствующие сняли свои, бирка (метки) покажет, кто этот человек и чем он занимается.

Даже при наличии хорошей программы безопасности по блокировке/маркировке по-прежнему необходимо соблюдать осторожность и соблюдать меры предосторожности, руководствуясь здравым смыслом. Это особенно актуально в промышленных условиях, когда множество людей могут одновременно работать с устройством или системой. Некоторые из этих людей могут не знать о надлежащей процедуре блокировки/маркировки или могут знать о ней, но слишком самодовольны, чтобы следовать ей. Не думайте, что все соблюдали правила безопасности!

После того, как электрическая система была заблокирована и помечена вашим личным замком, вы должны перепроверить, действительно ли напряжение зафиксировано в нулевом состоянии.Один из способов проверить — посмотреть, запустится ли машина (или что-то еще, над чем она работает) при нажатии переключателя или кнопки start . Если он запустится, то вы знаете, что не удалось получить от него электроэнергию.

Кроме того, вы должны всегда проверять наличие опасного напряжения с помощью измерительного прибора, прежде чем прикасаться к каким-либо проводникам в цепи. В целях безопасности вам следует следовать следующей процедуре проверки, использования и последующей проверки вашего глюкометра:

.
  • Проверьте правильность показаний вашего мультиметра на известном источнике напряжения.
  • Используйте свой мультиметр для проверки заблокированной цепи на наличие опасного напряжения.
  • Проверьте свой мультиметр еще раз на известном источнике напряжения, чтобы убедиться, что он по-прежнему показывает правильно.

Хотя это может показаться чрезмерным или даже параноидальным, это проверенный метод предотвращения поражения электрическим током. Однажды у меня был измеритель, который не показывал напряжение, когда он должен был, проверяя цепь, чтобы увидеть, не «разряжена ли она». Если бы я не использовал другие средства для проверки наличия напряжения, возможно, меня уже не было бы в живых, чтобы написать это.Всегда есть вероятность того, что ваш измеритель напряжения будет неисправен именно тогда, когда он вам нужен для проверки опасного состояния. Выполнение этих шагов поможет гарантировать, что вы никогда не попадете в смертельную ситуацию из-за сломанного счетчика.

Наконец, электрик достигает точки процедуры проверки безопасности, когда считается безопасным прикасаться к проводникам. Имейте в виду, что после принятия всех мер предосторожности все еще возможно (хотя и очень маловероятно) наличие опасного напряжения.Последней мерой предосторожности, которую необходимо предпринять на этом этапе, является мгновенный контакт с проводником (проводниками) тыльной стороной руки , прежде чем схватить его или металлический инструмент, соприкасающийся с ним. Почему? Если по какой-то причине между этим проводником и заземлением все еще присутствует напряжение, движение пальца от ударной реакции (сжатие кулака) разорвет контакт с проводником. Обратите внимание, что это абсолютно последний шаг , который должен предпринять любой электрик перед началом работы с энергосистемой, и никогда не следует использовать в качестве альтернативного метода проверки опасного напряжения.Если у вас есть основания сомневаться в надежности вашего глюкометра, воспользуйтесь другим глюкометром, чтобы получить «второе мнение»

  • Состояние нулевого энергопотребления: Когда цепь, устройство или система защищены таким образом, что отсутствует потенциальная энергия, способная причинить вред кому-либо, работающему с ними.
  • Выключатели-разъединители должны присутствовать в правильно спроектированной электрической системе, чтобы обеспечить удобную готовность к состоянию нулевого энергопотребления.
  • Временные заземляющие или закорачивающие провода могут быть подключены к обслуживаемой нагрузке для дополнительной защиты персонала, работающего с этой нагрузкой.
  • Блокировка/маркировка работает следующим образом: при работе с системой, находящейся в состоянии нулевого энергопотребления, работник устанавливает личный замок или кодовый замок на каждое устройство отключения энергии, имеющее отношение к его или ее задаче в этой системе. Также на каждый из этих замков вешается бирка с описанием характера и продолжительности предстоящей работы, а также того, кто ее выполняет.
  • Всегда проверяйте, чтобы цепь была защищена в состоянии нулевого энергопотребления с помощью тестового оборудования после «блокировки». Обязательно проверьте свой измеритель до и после проверки цепи, чтобы убедиться, что он работает правильно.
  • Когда придет время фактически вступить в контакт с проводником (проводниками) предположительно отключенной энергосистемы, сделайте это сначала тыльной стороной одной руки, чтобы в случае удара током мышечная реакция оттянула пальцы от проводника. .

Безопасное и эффективное использование электрического счетчика, пожалуй, самый ценный навык, которым может овладеть электронщик, как ради личной безопасности, так и для профессионального мастерства. Поначалу может быть сложно использовать счетчик, зная, что вы подключаете его к цепям под напряжением, которые могут содержать опасные для жизни уровни напряжения и тока.Это опасение небезосновательно, и всегда лучше действовать осторожно при использовании счетчиков. Небрежность больше, чем любой другой фактор, является причиной несчастных случаев с электричеством опытных техников.

Мультиметры

Наиболее распространенным электрическим испытательным оборудованием является мультиметр . Мультиметры названы так потому, что они имеют возможность измерять множество переменных: напряжение, ток, сопротивление и часто многие другие, некоторые из которых не могут быть объяснены здесь из-за их сложности.В руках квалифицированного специалиста мультиметр является одновременно и эффективным рабочим инструментом, и защитным устройством. Однако в руках кого-то невежественного и/или неосторожного мультиметр может стать источником опасности при подключении к «живой» цепи.

Существует много различных марок мультиметров, при этом несколько моделей, выпускаемых каждым производителем, имеют разные наборы функций. Мультиметр, показанный здесь на следующих иллюстрациях, представляет собой «универсальную» конструкцию, не относящуюся к какому-либо производителю, но достаточно общую, чтобы научить основным принципам использования:

Фигура 1.15

Вы заметите, что дисплей этого счетчика относится к «цифровому» типу: отображение числовых значений с использованием четырех цифр аналогично цифровым часам. Поворотный селекторный переключатель (теперь установленный в положение Off ) имеет пять различных положений измерения, в которых он может быть установлен: два положения «V», два положения «A» и одно, установленное посередине с забавной «подковой». символ на нем, представляющий «сопротивление». Символ «подкова» представляет собой греческую букву «Омега» (Ω), которая является общепринятым символом электрической единицы измерения омов.

Из двух настроек «V» и двух настроек «A» вы заметите, что каждая пара разделена на уникальные маркеры либо парой горизонтальных линий (одна сплошная, одна пунктирная), либо пунктирной линией с волнистой кривой над ней. . Параллельные линии представляют «DC», а волнистая кривая представляет «AC». «V», конечно, означает «напряжение», а «A» — «ампер» (ток). Измеритель использует различные внутренние методы для измерения постоянного тока, чем он использует для измерения переменного тока, и поэтому он требует от пользователя выбора, какой тип напряжения (В) или тока (А) должен быть измерен.Хотя мы не обсуждали переменный ток (AC) в каких-либо технических подробностях, важно помнить об этом различии в настройках счетчика.

Мультиметр Розетки

На лицевой панели мультиметра есть три разных разъема, к которым мы можем подключить наши тестовые провода . Измерительные провода — это не что иное, как специально подготовленные провода, используемые для подключения измерителя к тестируемой цепи. Провода покрыты гибкой изоляцией с цветовой маркировкой (черной или красной), чтобы руки пользователя не касались оголенных проводников, а наконечники щупов представляют собой острые жесткие куски проволоки:

Фигура 1.16

Черный измерительный провод всегда подключается к черному разъему на мультиметре: тот, который помечен как «COM» для «общего». Красные измерительные провода подключаются либо к красному разъему, отмеченному для напряжения и сопротивления, либо к красному разъему, отмеченному для тока, в зависимости от того, какую величину вы собираетесь измерять с помощью мультиметра.

Чтобы понять, как это работает, давайте рассмотрим пару примеров, демонстрирующих использование счетчика. Во-первых, мы настроим измеритель для измерения постоянного напряжения от батареи:

Фигура 1.17

Обратите внимание, что два измерительных провода вставлены в соответствующие разъемы на измерителе для напряжения, а селекторный переключатель установлен в положение «V» постоянного тока. Теперь рассмотрим пример использования мультиметра для измерения напряжения переменного тока от бытовой розетки (розетки):

Рисунок 1.18

Единственным отличием в настройке измерителя является размещение селекторного переключателя: теперь он повернут в положение AC «V». Поскольку мы все еще измеряем напряжение, тестовые провода останутся подключенными к тем же розеткам.В обоих этих примерах обязательно не допускать соприкосновения наконечников щупов друг с другом, пока они оба соприкасаются со своими соответствующими точками на цепи. Если это произойдет, произойдет короткое замыкание, создающее искру и, возможно, даже шар пламени, если источник напряжения способен обеспечить достаточный ток! Следующее изображение иллюстрирует потенциальную опасность:

Рис. 1.19

Это лишь один из способов, которым счетчик может стать источником опасности при неправильном использовании.

Измерение напряжения, пожалуй, самая распространенная функция, для которой используется мультиметр. Это, безусловно, первичное измерение, проводимое в целях безопасности (часть процедуры блокировки/маркировки), и оператор счетчика должен хорошо понимать его. Поскольку это напряжение всегда относительно между двумя точками, измеритель должен быть надежно подключен к двум точкам в цепи, прежде чем он обеспечит надежное измерение. Обычно это означает, что оба щупа должны быть захвачены руками пользователя и прижаты к соответствующим точкам контакта источника напряжения или цепи во время измерения.

Поскольку наиболее опасным является контактный путь удара током, удерживание измерительных щупов в двух точках высоковольтной цепи таким образом всегда представляет потенциальную опасность. Если защитная изоляция на зондах изношена или треснула, пальцы пользователя могут соприкоснуться с проводниками зонда во время испытания, что приведет к сильному удару током. Если для захвата зондов можно использовать только одну руку, это более безопасный вариант. Иногда можно «зафиксировать» один наконечник щупа на контрольной точке схемы, чтобы его можно было отпустить, а другой щуп установить на место, используя только одну руку.Для облегчения этого можно прикрепить специальные аксессуары для наконечников зондов, такие как пружинные зажимы.

Помните, что измерительные провода измерителя являются частью всего комплекта оборудования, и с ними следует обращаться с такой же осторожностью и уважением, как и с самим измерителем. Если вам нужен специальный аксессуар для измерительных проводов, например, пружинный зажим или другой специальный наконечник пробника, обратитесь к каталогу продукции производителя измерителя или другого производителя испытательного оборудования. Не пытайтесь проявить творческий подход и сделать свои собственные тестовые пробники, так как вы можете подвергнуть себя опасности в следующий раз, когда будете использовать их в цепи под напряжением.

Кроме того, следует помнить, что цифровые мультиметры обычно хорошо различают измерения переменного и постоянного тока, поскольку они настраиваются на одно или другое при проверке напряжения или тока. Как мы видели ранее, как переменное, так и постоянное напряжение и ток могут быть смертельными, поэтому при использовании мультиметра в качестве устройства проверки безопасности вы всегда должны проверять наличие как переменного, так и постоянного тока, даже если вы не ожидаете найти оба. ! Также при проверке на наличие опасного напряжения следует обязательно проверить все пар рассматриваемых точек.

Например, предположим, что вы открыли электромонтажный шкаф и обнаружили три больших проводника, подающих переменный ток к нагрузке. Автоматический выключатель, питающий эти провода (предположительно), отключен, заблокирован и помечен. Вы перепроверили отсутствие питания, нажав кнопку Пуск нагрузки. Ничего не произошло, так что теперь вы переходите к третьему этапу вашей проверки безопасности: проверка счетчика на напряжение.

Сначала вы проверяете свой измеритель на известном источнике напряжения, чтобы убедиться, что он работает правильно.Любая близлежащая розетка питания должна быть удобным источником переменного напряжения для проверки. Вы делаете это и обнаруживаете, что счетчик показывает то, что должен. Далее нужно проверить наличие напряжения среди этих трех проводов в шкафу. Но напряжение измеряется между точками и , так где же проверить?

Рис. 1.20

Ответ — проверка между всеми комбинациями этих трех точек. Как видите, на иллюстрации точки обозначены «A», «B» и «C», поэтому вам нужно будет взять мультиметр (настроенный в режим вольтметра) и проверить точки A и B, B и С, А и С.Если вы обнаружите напряжение между любой из этих пар, схема не находится в состоянии нулевой энергии. Но ждать! Помните, что мультиметр не будет регистрировать напряжение постоянного тока, когда он находится в режиме напряжения переменного тока, и наоборот, поэтому вам нужно проверить эти три пары точек в в каждом режиме , всего шесть проверок напряжения, чтобы завершить!

Однако, несмотря на всю эту проверку, мы еще не рассмотрели все возможности. Помните, что опасное напряжение может появиться между одним проводом и землей (в этом случае металлическая рама шкафа будет хорошей точкой отсчета земли) в энергосистеме.Итак, чтобы быть в полной безопасности, мы не только должны проверить между A и B, B и C и A и C (как в режимах переменного, так и постоянного тока), но мы также должны проверить между A и землей, B и землей, и C & заземление (как в режимах переменного, так и постоянного тока)! Это дает в общей сложности двенадцать проверок напряжения для этого, казалось бы, простого сценария всего с тремя проводами. Затем, конечно, после того, как мы завершили все эти проверки, нам нужно взять наш мультиметр и повторно проверить его на известном источнике напряжения, таком как розетка, чтобы убедиться, что он все еще находится в хорошем рабочем состоянии.

Использование мультиметра Проверка сопротивления

Использование мультиметра для проверки сопротивления — гораздо более простая задача. Тестовые провода будут оставаться подключенными к тем же разъемам, что и для проверки напряжения, но селекторный переключатель необходимо будет повернуть, пока он не укажет на символ сопротивления в виде «подковы». Прикасаясь щупами к устройству, сопротивление которого нужно измерить, прибор должен корректно отображать сопротивление в омах:

Фигура 1.21

Очень важно помнить об измерении сопротивления: его можно проводить только на обесточенных компонентах ! Когда измеритель находится в режиме «сопротивления», он использует небольшую внутреннюю батарею для генерации небольшого тока через измеряемый компонент. Почувствовав, насколько сложно провести этот ток через компонент, можно определить и отобразить сопротивление этого компонента. Если в контуре счетчик-вывод-компонент-вывод-измеритель есть дополнительный источник напряжения, который либо помогает, либо противодействует току измерения сопротивления, создаваемому измерителем, это приведет к ошибочным показаниям.В худшем случае измеритель может быть даже поврежден внешним напряжением.

Режим «Сопротивление» мультиметра

Режим «сопротивление» мультиметра очень полезен для определения целостности проводов, а также для точных измерений сопротивления. Когда между кончиками щупов имеется хорошее прочное соединение (имитируемое касанием их друг к другу), прибор показывает почти нулевое значение Ω. Если бы в тестовых проводах не было сопротивления, оно бы показывало ровно ноль:

. Фигура 1.22

Если выводы не соприкасаются друг с другом или соприкасаются с противоположными концами оборванного провода, измеритель покажет бесконечное сопротивление (обычно пунктирными линиями или аббревиатурой «O.L.», что означает «разомкнутый контур»):

Рисунок 1.23

Измерение тока с помощью мультиметра

Безусловно, наиболее опасным и сложным применением мультиметра является измерение силы тока. Причина этого довольно проста: чтобы счетчик измерял ток, измеряемый ток должен пройти от до счетчика.Это означает, что счетчик должен быть частью пути тока цепи, а не просто быть подключенным где-то сбоку, как в случае измерения напряжения. Чтобы сделать счетчик частью пути тока цепи, исходная цепь должна быть «разорвана», а счетчик подключен через две точки открытого разрыва. Чтобы настроить измеритель для этого, селекторный переключатель должен указывать либо на переменный ток, либо на постоянный ток «А», а красный измерительный провод должен быть подключен к красному разъему с маркировкой «А». На следующем рисунке показан измерительный прибор, полностью готовый к измерению тока, и цепь, подлежащая проверке:

. Фигура 1.24

Теперь цепь разорвана при подготовке к подключению счетчика:

Рисунок 1.25

Следующим шагом является подключение измерительного прибора к цепи путем подсоединения двух наконечников щупа к оборванным концам цепи, черного щупа к отрицательной (-) клемме 9-вольтовой батареи, а красного щуп к свободному концу провода, ведущему к лампе:

 

Рисунок 1.26

В этом примере показана очень безопасная схема. 9 вольт вряд ли представляют опасность поражения электрическим током, и поэтому нечего опасаться размыкания этой цепи (голыми руками, не меньше!) и подключения счетчика к потоку тока.Однако с более мощными цепями это может быть действительно опасным занятием. Даже если напряжение в цепи было низким, нормальный ток мог быть достаточно высоким, что могло привести к опасной искре в момент установления соединения с последним измерительным щупом.

Еще одна потенциальная опасность использования мультиметра в режиме измерения тока («амперметр») заключается в невозможности правильно перевести его обратно в конфигурацию измерения напряжения перед измерением напряжения с его помощью. Причины этого связаны с конструкцией и работой амперметра.При измерении тока в цепи путем размещения измерителя непосредственно на пути тока лучше всего, чтобы измеритель оказывал небольшое сопротивление протеканию тока или не оказывал никакого сопротивления. В противном случае дополнительное сопротивление изменит работу схемы. Таким образом, мультиметр рассчитан на практически нулевое сопротивление между наконечниками измерительного щупа, когда красный щуп подключен к красному разъему «А» (токоизмерительный). В режиме измерения напряжения (красный щуп вставлен в красное гнездо «V») сопротивление между наконечниками щупов составляет много мегаом, потому что вольтметры рассчитаны на сопротивление, близкое к бесконечному (так что они t потребляют любой заметный ток от тестируемой цепи).

При переключении мультиметра из режима измерения тока в режим измерения напряжения легко прокрутить селекторный переключатель из положения «А» в положение «В» и забыть соответственно переключить положение красного штекера щупа из «А» в положение «В». «В». В результате, если счетчик затем подключить к источнику значительного напряжения, произойдет короткое замыкание через счетчик!

 

Рис. 1.27

Чтобы предотвратить это, большинство мультиметров имеют функцию предупреждения, с помощью которой они издают звуковой сигнал, если провод подключен к разъему «A», а селекторный переключатель установлен в положение «V».Какими бы удобными ни были подобные функции, они все же не заменят ясного мышления и осторожности при использовании мультиметра.

Все мультиметры хорошего качества содержат внутри предохранители, которые «перегорают» в случае прохождения через них чрезмерного тока, как, например, в случае, показанном на последнем изображении. Как и все устройства защиты от перегрузки по току, эти предохранители в первую очередь предназначены для защиты оборудования (в данном случае самого счетчика) от чрезмерного повреждения и лишь во вторую очередь для защиты пользователя от вреда.Мультиметр можно использовать для проверки собственного токового предохранителя, установив селекторный переключатель в положение сопротивления и создав соединение между двумя красными розетками следующим образом:

Рисунок 1.28

Исправный предохранитель будет показывать очень низкое сопротивление, в то время как перегоревший предохранитель всегда будет показывать «O.L.» (или любое другое указание, которое эта модель мультиметра использует для обозначения отсутствия непрерывности). Фактическое число омов, отображаемое для исправного предохранителя, не имеет большого значения, если оно произвольно низкое.

Итак, теперь, когда мы увидели, как использовать мультиметр для измерения напряжения, сопротивления и тока, что еще нужно знать? Множество! Ценность и возможности этого универсального измерительного прибора станут более очевидными по мере того, как вы приобретете навыки и опыт его использования.Ничто не заменит регулярную практику со сложными инструментами, такими как эти, поэтому не стесняйтесь экспериментировать с безопасными схемами с батарейным питанием.

  • Измерительный прибор, способный измерять напряжение, силу тока и сопротивление, называется мультиметром .
  • Поскольку напряжение всегда относительно между двумя точками, вольтметр («вольтметр») должен быть подключен к двум точкам в цепи, чтобы получить правильные показания. Будьте осторожны, не соприкасайтесь оголенными наконечниками щупов при измерении напряжения, так как это приведет к короткому замыканию!
  • Не забывайте всегда проверять напряжение как переменного, так и постоянного тока при использовании мультиметра для проверки наличия опасного напряжения в цепи.Обязательно проверьте наличие напряжения между всеми парными комбинациями проводников, в том числе между отдельными проводниками и землей!
  • В режиме измерения напряжения («вольтметр») мультиметры имеют очень высокое сопротивление между выводами.
  • Никогда не пытайтесь измерить сопротивление или целостность цепи с помощью мультиметра в цепи, находящейся под напряжением. В лучшем случае показания сопротивления, которые вы получите от мультиметра, будут неточными, а в худшем случае мультиметр может быть поврежден, и вы можете получить травму.
  • Измерители тока («амперметры») всегда включены в цепь, поэтому электроны должны течь через счетчик.
  • В режиме измерения тока («амперметр») мультиметры практически не имеют сопротивления между выводами. Это предназначено для того, чтобы позволить электронам проходить через измеритель с наименьшими возможными трудностями. Если бы это было не так, счетчик добавил бы дополнительное сопротивление в цепь, тем самым влияя на ток.

Как мы видели ранее, энергосистема без надежного соединения с заземлением непредсказуема с точки зрения безопасности.Невозможно гарантировать, сколько или как мало напряжения будет существовать между любой точкой цепи и заземлением. Заземляя одну сторону источника напряжения энергосистемы, по крайней мере одна точка в цепи может быть электрически общей с землей и, следовательно, не представлять опасности поражения электрическим током. В простой двухпроводной системе электроснабжения проводник, соединенный с землей, называется нейтральным , а другой проводник называется горячим , также известным как под напряжением или активным :

. Фигура 1.29 Двухпроводная система электроснабжения

Что касается источника напряжения и нагрузки, заземление не имеет никакого значения. Он существует исключительно ради личной безопасности, гарантируя, что хотя бы одна точка в цепи будет безопасной для прикосновения (нулевое напряжение на землю). К «горячей» стороне цепи, названной так из-за потенциальной опасности поражения электрическим током, прикасаться будет опасно, если напряжение не будет обеспечено путем надлежащего отключения от источника (в идеале, с помощью систематической процедуры блокировки/маркировки).

Этот дисбаланс опасности между двумя проводниками в простой силовой цепи важно понимать. Следующая серия иллюстраций основана на обычных бытовых системах электропроводки (для простоты используются источники постоянного напряжения, а не переменного тока).

Если мы посмотрим на простой бытовой электроприбор, такой как тостер, с проводящим металлическим корпусом, мы увидим, что при правильной работе не должно быть опасности поражения электрическим током. Провода, подводящие питание к нагревательным элементам тостера, изолированы от соприкосновения с металлическим корпусом (и друг с другом) резиной или пластиком.

Рисунок 1.30 Отсутствие напряжения между корпусом и землей

 

Однако, если один из проводов внутри тостера случайно соприкоснется с металлическим корпусом, корпус станет электрически общим с проводом, и прикосновение к корпусу будет столь же опасным, как и прикосновение к оголенному проводу. Представляет ли это опасность поражения электрическим током, зависит от , к какому проводу случайно прикоснется:

Рисунок 1.31. Случайное контактное напряжение между корпусом и землей

 

Если «горячий» провод соприкасается с корпусом, это подвергает опасности пользователя тостера.С другой стороны, если нейтральный провод соприкасается с корпусом, опасности поражения электрическим током нет:

Рисунок 1.32 Случайный контакт без напряжения между корпусом и землей

 

Чтобы гарантировать, что первый отказ менее вероятен, чем второй, инженеры стараются проектировать приборы таким образом, чтобы свести к минимуму контакт горячего проводника с корпусом. В идеале, конечно, вы не хотите, чтобы какой-либо провод случайно соприкасался с токопроводящим корпусом прибора, но обычно есть способы спроектировать расположение частей, чтобы случайный контакт одного провода был менее вероятным, чем другого.

Однако эта профилактическая мера эффективна только в том случае, если можно гарантировать соблюдение полярности вилки питания. Если вилку можно перевернуть, то проводник, который с большей вероятностью соприкоснется с корпусом, вполне может быть «горячим»:

. Рисунок 1.33 Напряжение между корпусом и землей

 

Устройства, сконструированные таким образом, обычно поставляются с «поляризованными» вилками, при этом один штырь вилки немного уже другого. Розетки питания также спроектированы таким образом, один слот уже другого.Следовательно, вилка не может быть вставлена ​​«наоборот», и можно гарантировать идентичность проводника внутри прибора. Помните, что это никак не влияет на основные функции прибора: это делается исключительно в целях безопасности пользователя.

Некоторые инженеры решают проблему безопасности, просто делая внешний корпус прибора непроводящим. Такие приборы называются с двойной изоляцией , поскольку изолирующий корпус служит вторым слоем изоляции поверх изоляции самих проводников.Если провод внутри прибора случайно соприкоснется с корпусом, пользователю прибора ничего не угрожает.

Другие инженеры решают проблему безопасности, сохраняя токопроводящий корпус, но используя третий проводник для надежного соединения этого корпуса с землей:

Рисунок 1.34 Нулевое напряжение корпуса заземления между корпусом и землей

Третий штырь шнура питания обеспечивает прямое электрическое соединение корпуса прибора с заземлением, благодаря чему эти две точки электрически общие друг с другом.Если они электрически общие, то между ними не может быть падения напряжения. По крайней мере, так это должно работать. Если горячий проводник случайно коснется металлического корпуса прибора, он создаст прямое короткое замыкание обратно на источник напряжения через заземляющий провод, отключив все устройства защиты от перегрузки по току. Пользователь прибора останется в безопасности.

Вот почему так важно никогда не срезать третий контакт вилки питания, когда пытаетесь вставить ее в розетку с двумя контактами.Если это сделать, корпус прибора не будет заземлен для обеспечения безопасности пользователей. Прибор по-прежнему будет функционировать должным образом, но если произойдет внутренняя неисправность, из-за которой горячий провод соприкоснется с корпусом, последствия могут быть смертельными. Если необходимо использовать розетку с двумя контактами , можно установить переходник для розеток с двумя контактами на три с заземляющим проводом, прикрепленным к заземляющему винту крышки. Это обеспечит безопасность заземленного устройства при подключении к розетке такого типа.

Однако проектирование электробезопасности не обязательно заканчивается на нагрузке. Окончательная защита от поражения электрическим током может быть установлена ​​на стороне источника питания цепи, а не на самом приборе. Эта защита называется обнаружение замыкания на землю и работает следующим образом:

В правильно работающем приборе (показанном выше) ток, измеренный через горячий проводник, должен быть точно равен току через нейтральный проводник, потому что в цепи есть только один путь для движения электронов.При отсутствии неисправности внутри прибора нет связи между проводниками цепи и человеком, касающимся корпуса, и, следовательно, нет удара.

Если, однако, горячий провод случайно коснется металлического корпуса, через человека, касающегося корпуса, пройдет ток. Наличие ударного тока будет проявляться как разность  токов между двумя силовыми проводниками в розетке:

Рисунок 1.35   Разность тока между двумя силовыми проводами в розетке

Эта разница в токе между «горячим» и «нейтральным» проводниками будет существовать только в том случае, если через заземление протекает ток, что означает неисправность в системе.Таким образом, такую ​​разность токов можно использовать как способ обнаружения неисправности. Если устройство настроено для измерения этой разницы тока между двумя силовыми проводниками, обнаружение дисбаланса тока может использоваться для срабатывания размыкающего выключателя, тем самым отключая питание и предотвращая серьезный удар:

Рисунок 1.36 Прерыватели тока замыкания на землю

Такие устройства называются Прерыватели тока замыкания на землю или сокращенно GFCI. За пределами Северной Америки устройство GFCI по-разному известно как предохранительный выключатель, устройство защитного отключения (RCD), RCBO или RCD/MCB в сочетании с миниатюрным автоматическим выключателем или автоматическим выключателем утечки на землю (ELCB).Они достаточно компактны, чтобы их можно было встроить в розетку. Эти розетки легко узнать по характерным кнопкам «Тест» и «Сброс». Большим преимуществом использования этого подхода для обеспечения безопасности является то, что он работает независимо от конструкции прибора. Конечно, использование устройства с двойной изоляцией или заземлением в дополнение к розетке GFCI было бы еще лучше, но приятно знать, что можно что-то сделать для повышения безопасности помимо конструкции и состояния устройства.

Прерыватель цепи дугового замыкания (AFCI) , автоматический выключатель, предназначенный для предотвращения пожаров, предназначен для размыкания при прерывистых резистивных коротких замыканиях. Например, обычный выключатель на 15 А предназначен для быстрого размыкания цепи, если нагрузка значительно превышает номинальные 15 А, и более медленно, если они немного превышают номинальные значения. В то время как это защищает от прямых коротких замыканий и нескольких секунд перегрузки, соответственно, это не защищает от дуги — аналогично дуговой сварке. Дуга представляет собой сильно изменчивую нагрузку, периодически достигающую пикового значения более 70 А, разомкнутую цепь с пересечением нуля переменным током.Хотя среднего тока недостаточно для срабатывания стандартного выключателя, его достаточно для возникновения пожара. Эта дуга может быть создана металлическим коротким замыканием, которое прожигает металл, оставляя резистивную распыляющую плазму ионизированных газов.

AFCI содержит электронную схему для обнаружения этого прерывистого резистивного короткого замыкания. Он защищает как от дуги «горячая на нейтраль», так и от дуги «горячая на землю». AFCI не защищает от опасности поражения электрическим током, как это делает GFCI. Таким образом, GFCI по-прежнему необходимо устанавливать на кухне, в ванной и на открытом воздухе.Поскольку AFCI часто срабатывает при запуске больших двигателей и, в более общем случае, на щеточных двигателях, его установка ограничена цепями спальни в соответствии с Национальным электротехническим кодексом США. Использование AFCI должно уменьшить количество электрических пожаров. Однако ложные срабатывания при работе устройств с двигателями в цепях AFCI представляют собой проблему.

  • В энергосистемах одна сторона источника напряжения часто подключается к заземлению для обеспечения безопасности в этой точке.
  • «Заземленный» проводник в энергосистеме называется нейтральным проводником, а незаземленный проводник называется горячим .
  • Заземление в энергосистемах необходимо для личной безопасности, а не для работы нагрузки(й).
  • Электрическая безопасность электроприбора или других нагрузок может быть повышена за счет правильной инженерии: поляризованные вилки, двойная изоляция и трехштырьковые вилки с «заземлением» — все это позволяет максимально повысить безопасность на стороне нагрузки.
  • Прерыватели тока замыкания на землю (GFCI) работают, обнаруживая разницу в токе между двумя проводниками, подающими питание на нагрузку.Разницы в токе быть не должно. Любая разница означает, что ток должен входить или выходить из нагрузки каким-либо образом, кроме двух основных проводников, что нехорошо. Значительная разница в токе автоматически размыкает механизм разъединителя, полностью отключая питание.

 

Обычно номинальная сила тока проводника является схемным пределом, который никогда нельзя намеренно превышать, но есть приложения, в которых ожидается превышение силы тока: в случае  предохранителей .

Что такое предохранитель?

Предохранитель представляет собой электрическое защитное устройство, построенное вокруг проводящей полосы, которая плавится и разделяется в случае чрезмерного тока. Плавкие предохранители всегда подключаются последовательно с компонентами, которые необходимо защитить от перегрузки по току, так что когда предохранитель перегорает  (размыкается), он размыкает всю цепь и останавливает ток через компонент(ы). Предохранитель, включенный в одну ветвь параллельной цепи, конечно, не повлияет на ток в любой из других ветвей.

Обычно тонкий кусок провода плавкого предохранителя заключен в защитную оболочку, чтобы свести к минимуму опасность взрыва дуги, если провод прогорает с большой силой, что может произойти в случае сильных перегрузок по току. В случае небольших автомобильных предохранителей оболочка прозрачна, чтобы можно было визуально осмотреть плавкий элемент. В жилой электропроводке обычно используются ввинчиваемые предохранители со стеклянным корпусом и тонкой узкой полосой металлической фольги посередине. Фотография, показывающая оба типа предохранителей, показана здесь:

 

Фигура 1.37   Типы предохранителей

 

Предохранители картриджного типа

популярны в автомобильной промышленности и в промышленности, если они изготовлены из материалов оболочки, отличных от стекла. Поскольку предохранители рассчитаны на «отказ» размыкания при превышении их номинального тока, они, как правило, предназначены для легкой замены в цепи. Это означает, что они будут вставлены в какой-либо держатель, а не будут напрямую припаяны или прикручены болтами к проводникам цепи. Ниже приведена фотография, показывающая пару предохранителей со стеклянными картриджами в держателе с несколькими предохранителями:

.

 

Фигура 1.38 Предохранители со стеклянными картриджами Многофункциональный держатель предохранителей

 

Предохранители удерживаются пружинными металлическими зажимами, сами зажимы постоянно соединены с проводниками цепи. Основной материал держателя предохранителя (или блока предохранителей , как их иногда называют) выбран как хороший изолятор.

Другой тип держателя предохранителя патронного типа обычно используется для установки в щитах управления оборудованием, где желательно скрыть все электрические точки контакта от контакта человека.В отличие от только что показанного блока предохранителей, где все металлические зажимы открыты, этот тип держателя предохранителя полностью закрывает предохранитель в изолирующем корпусе:

 

Рисунок 1.39 Держатель предохранителя закрывает изолирующий кожух

 

Наиболее распространенным устройством, используемым сегодня для защиты от перегрузки по току в сильноточных цепях, является автоматический выключатель .

Что такое автоматический выключатель?

Автоматические выключатели  представляют собой переключатели специальной конструкции, которые автоматически размыкаются для отключения тока в случае перегрузки по току.Небольшие автоматические выключатели, используемые, например, в жилых, коммерческих и легких промышленных помещениях, работают от температуры. Они содержат биметаллическую полоску (тонкая полоска из двух металлов, соединенных друг с другом), проводящую ток, которая изгибается при нагревании. Когда биметаллическая полоса создает достаточное усилие (из-за перегрева полосы сверхтоком), срабатывает расцепляющий механизм, и выключатель размыкается. Автоматические выключатели большего размера автоматически срабатывают под действием силы магнитного поля, создаваемого токоведущими проводниками внутри автоматического выключателя, или могут активироваться внешними устройствами, контролирующими ток в цепи (эти устройства называются реле защиты ).

Поскольку автоматические выключатели не выходят из строя в условиях перегрузки по току, а просто размыкаются и могут быть повторно включены путем перемещения рычага, вероятность того, что они будут подключены к цепи более постоянно, чем предохранители, выше. Фотография небольшого автоматического выключателя показана здесь:

 

Рис. 1.40 Малый автоматический выключатель

Внешне он выглядит не более чем как выключатель. Действительно, его можно было использовать как таковой. Однако его истинная функция заключается в работе в качестве устройства защиты от перегрузки по току.

Следует отметить, что в некоторых автомобилях используются недорогие устройства, известные как плавкие вставки , для защиты от перегрузки по току в цепи зарядки аккумулятора из-за расходов на предохранитель и держатель надлежащего номинала. Плавкая вставка — это примитивный предохранитель, представляющий собой не что иное, как короткий кусок провода с резиновой изоляцией, предназначенный для плавления в случае перегрузки по току, без какой-либо жесткой оболочки. Такие грубые и потенциально опасные устройства никогда не используются в промышленности или даже в жилых домах, в основном из-за более высоких уровней напряжения и тока.Что касается этого автора, то их применение даже в автомобильных схемах сомнительно.

Символ предохранителя на электрической схеме представляет собой S-образную кривую:

Рисунок 1.41 S-образная кривая

Номинальные параметры предохранителей

Предохранители в первую очередь рассчитаны, как и следовало ожидать, в единицах измерения силы тока: амперы. Хотя их работа зависит от самовыделения тепла в условиях чрезмерного тока за счет собственного электрического сопротивления предохранителя, они спроектированы таким образом, чтобы вносить незначительное дополнительное сопротивление в цепи, которые они защищают.Это в значительной степени достигается за счет того, что провод предохранителя делается настолько коротким, насколько это практически возможно. Точно так же, как мощность обычного провода не связана с его длиной (одножильный медный провод 10-го калибра будет выдерживать 40-амперный ток на открытом воздухе, независимо от того, насколько длинный или короткий кусок), плавкий провод из определенного материала и калибра будет дуть при определенном токе независимо от того, как долго это будет. Поскольку длина не влияет на номинальный ток, чем короче его можно сделать, тем меньшее сопротивление он будет иметь на всем протяжении.

Однако разработчик предохранителя также должен учитывать, что происходит после срабатывания предохранителя: расплавленные концы некогда непрерывного провода будут разделены воздушным зазором с полным напряжением питания между концами.Если плавкий предохранитель недостаточно длинный в высоковольтной цепи, искра может проскакивать с одного конца расплавленного провода на другой, снова замыкая цепь:

Рис. 1.42. Схема конструктора предохранителей.

Некоторые крупные промышленные предохранители имеют сменные проволочные элементы для снижения затрат. Корпус предохранителя представляет собой непрозрачный картридж многоразового использования, защищающий плавкую проволоку от оголения и защищающий окружающие предметы от плавкой проволоки.

Текущий номинал предохранителя — это больше, чем одно число. Если ток в 35 ампер проходит через предохранитель на 30 ампер, он может перегореть внезапно или с задержкой перед перегоранием, в зависимости от других аспектов его конструкции. Некоторые предохранители предназначены для очень быстрого срабатывания, в то время как другие предназначены для более скромного времени «размыкания» или даже для замедленного действия в зависимости от применения. Последние предохранители иногда называют плавкими предохранителями с задержкой срабатывания из-за их преднамеренных характеристик задержки срабатывания.

Классический пример применения плавких предохранителей с задержкой срабатывания — защита электродвигателей, где пусковые пусковые токи до десяти раз превышают нормальный рабочий ток каждый раз, когда двигатель запускается с полной остановки. Если бы в подобном приложении использовались быстродействующие предохранители, двигатель никогда бы не запустился, потому что нормальные уровни пускового тока немедленно перегорели бы предохранители! Конструкция плавкого предохранителя такова, что плавкий элемент имеет большую массу (но не большую мощность), чем эквивалентный быстродействующий предохранитель, а это означает, что он будет нагреваться медленнее (но до той же предельной температуры) для любого заданного количества. тока.

На другом конце спектра действия предохранителей находятся так называемые полупроводниковые предохранители , предназначенные для очень быстрого размыкания в случае перегрузки по току. Полупроводниковые устройства, такие как транзисторы , как правило, особенно нетерпимы к условиям перегрузки по току, и поэтому требуют быстродействующей защиты от перегрузок по току в приложениях большой мощности.

Предохранители всегда должны размещаться на «горячей» стороне нагрузки в заземленных системах. Целью этого является полное обесточивание нагрузки во всех отношениях после срабатывания предохранителя.Чтобы увидеть разницу между предохранителем «горячей» стороны и «нейтральной» стороны нагрузки, сравните эти две схемы:

Рис. 1.44. Схема конструктора предохранителей. . Первая схема гораздо безопаснее.

Как было сказано ранее, плавкие предохранители не являются единственным типом используемых устройств защиты от перегрузки по току.Устройства, подобные переключателям, называемые автоматическими выключателями , часто (и чаще) используются для размыкания цепей с чрезмерным током, их популярность объясняется тем, что они не разрушают себя в процессе разрыва цепи, как это делают предохранители. Однако в любом случае размещение устройства защиты от перегрузки по току в цепи будет осуществляться в соответствии с теми же общими рекомендациями, перечисленными выше, а именно: «предохранить» сторону источника питания , а не , соединенную с землей.

Хотя размещение защиты от перегрузки по току в цепи может определять относительную опасность поражения электрическим током в этой цепи при различных условиях, следует понимать, что такие устройства никогда не предназначались для защиты от поражения электрическим током.Ни предохранители, ни автоматические выключатели не предназначены для размыкания в случае поражения человека электрическим током; скорее, они предназначены для открытия только в условиях потенциального перегрева проводника. Устройства максимального тока в первую очередь защищают проводники цепи от повреждения из-за перегрева (и опасности возгорания, связанной с чрезмерно горячими проводниками), а во вторую очередь защищают определенные части оборудования, такие как нагрузки и генераторы (некоторые быстродействующие предохранители предназначены для защиты электронных устройств, особенно чувствительных к к скачкам тока).Поскольку уровни тока, необходимые для поражения электрическим током или поражения электрическим током, намного ниже нормальных уровней тока обычных силовых нагрузок, состояние перегрузки по току не является признаком возникновения поражения электрическим током. Существуют и другие устройства, предназначенные для обнаружения определенных ударных воздействий (наиболее популярными являются детекторы замыкания на землю), но эти устройства служат только этой цели и не связаны с защитой проводников от перегрева.

 

  • Предохранитель представляет собой небольшой тонкий проводник, предназначенный для плавления и разделения на две части с целью размыкания цепи в случае чрезмерного тока.
  • Автоматический выключатель  – это переключатель специальной конструкции, который автоматически размыкается для прерывания тока в цепи в случае перегрузки по току. Они могут быть «отключены» (разомкнуты) термически, магнитными полями или внешними устройствами, называемыми «защитными реле», в зависимости от конструкции выключателя, его размера и области применения.
  • Предохранители
  • в первую очередь оцениваются по максимальному току, но также оцениваются по тому, какое падение напряжения они безопасно выдержат после разрыва цепи.
  • Предохранители
  • могут быть рассчитаны на быстрое, медленное или промежуточное срабатывание при одинаковом максимальном уровне тока.
  • Лучшее место для установки предохранителя в заземленной энергосистеме — это путь незаземленного проводника к нагрузке. Таким образом, при срабатывании предохранителя к нагрузке будет подключен только заземленный (безопасный) проводник, что сделает присутствие людей более безопасным.

Почему не следует использовать трехфазное питание для обогревателей меньшего размера

Главная > Архив блога > Категория: Технологии промышленного обогрева > Почему трехфазное питание НЕ следует использовать для небольших нагревателей

Введение

Электроэнергия почти всегда вырабатывается как трехфазная.Это связано с тем, что значительно экономичнее генерировать электроэнергию в виде трехфазной мощности. (При трехфазной мощности для генераторной турбины требуется постоянный крутящий момент, а не крутящий момент, который изменяется 60 раз в секунду, как если бы мы генерировали однофазную мощность.) Трехфазная мощность состоит из подачи мощности по трем отдельным линиям. Каждая линия будет иметь одинаковое напряжение, но будет отличаться от двух других. (Каждый сдвигается на 1/3 цикла относительно другого.)

Нагреватели

могут быть подключены тремя способами:

    1. Трехфазный.Все три провода используются для подачи питания на нагреватель.

    1. Однофазный — «от линии к линии». Два провода используются для подачи питания. Один провод подключается к одному из трех фазных проводов. Другой провод подключается к одному из оставшихся двух проводов.

    1. Одна фаза – «Линия к нейтрали». Здесь также используются два провода. Один из проводов присоединен к одному из трех фазных проводов.Другой провод подключен к нейтрали (например, «земля» или «ноль вольт»).

Причины использовать трехфазное питание

Основной причиной использования трехфазного питания является разделение мощности между тремя проводами, а не между двумя проводами. Теперь для каждого провода требуется меньше энергии. Меньшая мощность означает меньший ток в каждом проводе. Для меньшего тока можно использовать меньший провод. Чем меньше провод, тем дешевле провод. (Не путайте провод большего диаметра с меньшим номером калибра и провод меньшего диаметра с большим номером калибра.) Кроме того, при меньшем токе электрические соединения как внутри, так и снаружи нагревателя будут более надежными.

Нагреватель должен использовать трехфазное питание, поскольку нагреватель должен производить относительно большую мощность. Даже если конечная мощность трехфазная, нагреватель можно подключить как однофазный нагреватель, как в пунктах 2 и 3 выше. Как правило, до 2000-3000 Вт нагреватель должен быть однофазным. Когда мощность увеличивается до 5000 Вт, становится уместной трехфазная схема.На 10 000 Вт обычно требуется три фазы. Поскольку конечный источник питания всегда трехфазный, клиенты иногда предполагают, что нагреватели должны быть трехфазными. Нагреватель должен быть трехфазным, только если его мощность достаточно высока.

Заключение

В заключение, трехфазные нагреватели более сложны в изготовлении. Если сделать небольшой обогреватель трехфазным, это будет:

    • дороже
    • более сложный
    • менее надежный

Автор Джим Диксон
Под редакцией Шелби Рис
Дата публикации: 05.02.2018
Последнее обновление: 09.06.2019

автономных копий викторин по главам — базовое управление двигателем

Вопросы

Используя приведенную выше диаграмму, ответьте на вопросы с 1 по 5:

  1. Какой буквой обозначен компонент, который обычно обеспечивает защиту от перегрузки по току для ответвленной цепи двигателя?
  2. Какой буквой обозначается компонент, который обычно обеспечивает защиту от перегрузки для ответвленной цепи двигателя?
  3. При подаче питания от цепи управления, какая буква обозначает компонент, обеспечивающий нормальный пуск и останов?
  4. Между какими двумя буквами обычно берется питание цепи управления?
  5. Какие буквы обозначают устройства, мощность которых должна быть указана в лошадиных силах?

 

  1. Тепловая перегрузка типа плавления сплава называется:
    1. Реле с припоем
    2. Реле приборной панели
    3. Тепловое реле
    4. Биметаллическое реле
  2. Частью ручного пускателя двигателя переменного тока, которая определяет ток перегрузки двигателя, является:
    1. Выключатель верхнего предела
    2. Припой в сборе
    3. Контакт перегрузки
    4. Нагревательный элемент
  3. Если автоматический запуск после сбоя питания представляет угрозу безопасности моторного привода, он должен быть оборудован:
    1. Расцепитель низкого напряжения
    2. Мигающий красный свет
    3. Защита от низкого напряжения
    4. Предупреждающий знак
  4. Реле перегрузки, в котором используется полоса из разнородных металлов, называется _______ реле.
    1. Плавкий сплав
    2. Термистор
    3. Бачок для припоя
    4. Биметаллический
  5. Ссылаясь на рисунок, предполагая, что предохранитель C перегорел, в какой паре точек показания будут нулевыми, если к ним подключить вольтметр?
  6. Для подключения двигателя исключительно для работы в толчковом режиме схема управления будет:
    1. Используйте удерживающие контакты
    2. Соедините удерживающие контакты последовательно с кнопкой пуска
    3. Подключить удерживающие контакты параллельно кнопке пуска
    4. Не использовать удерживающие контакты
  7. Реле времени – лучший способ обеспечить глушение двигателя.Правда или ложь?
  8. Электрические блокировки в реверсивном магнитном пускателе:
    1. Управляется реле времени, необходимым для работы схемы
    2. Параллельно с кнопками прямого и обратного хода
    3. Нормально замкнутые контакты
    4. Нормально разомкнутые контакты
  9. Защита двигателей от перегрузки достигается подключением:
    1. Термочувствительные элементы последовательно с двигателем
    2. Реле сброса последовательно с двигателем
    3. Патронные предохранители последовательно с двигателем
    4. Набор Н.C контакты последовательно с двигателем
  10. С трехпроводной схемой управления, когда питание восстанавливается после ситуации с низким напряжением:
    1. Оператор должен перезапустить двигатель
    2. Двигатель будет многофазным
    3. Двигатель автоматически перезапустится
    4. Двигатель автоматически перезапустится после временной задержки

Ответы

  1. Б
  2. Д
  3. С
  4. В и С
  5. А и С
  6. А
  7. Д
  8. С
  9. А
  10. 3 и 6
  11. Д
  12. Ложь
  13. С
  14. А
  15. А

Вопросы

  1. В цепи управления двигателем с несколькими станциями кнопок пуска/пуска кнопки останова будут подключены к ______, а кнопки пуска будут подключены к _______.
  2. Для устранения неполадок в электрической цепи управления лучше всего использовать следующий чертеж:
    1. Схема
    2. Проводка
    3. Иллюстрированный
    4. Подставка
  3. Ниже показана кнопка с двойным контактом. При подключении в качестве пусковой кнопки в цепи управления магнитного пускателя какая пара клемм обычно используется?
  4. Реле времени – лучший способ обеспечить глушение двигателя. Правда или ложь?

Ответы

  1. Серия, параллельная
  2. А
  3. 3 и 4
  4. Ложь

Вопросы

  1. Минимальное количество проводников цепи управления к кнопочной станции остановки/вперед/назад, которая обеспечивает защиту от низкого напряжения для трехфазного реверсивного двигателя, составляет:
    1. 2 провода
    2. 3 провода
    3. 4 провода
    4. 6 проводов
  2. Какой из следующих типов пускателя двигателя обычно не обеспечивает защиту двигателя от работы?
    1. Магнитный пускатель
    2. Кнопочный пускатель
    3. Тумблер пусковой
    4. Контроллер барабанного переключателя
  3. Если схема на чертеже работала нормально и произошла перегрузка, то:
    1. Загорелись бы обе лампочки
    2. Загорится зеленый свет, а красный погаснет
    3. Обе лампочки погаснут
    4. Загорится красный свет, а зеленый погаснет
  4. С трехпроводной схемой управления, когда питание восстанавливается после ситуации с низким напряжением:
    1. Двигатель автоматически перезапустится после временной задержки
    2. Двигатель автоматически перезапустится
    3. Оператор должен перезапустить двигатель
    4. Двигатель будет многофазным
  5. Тепловая перегрузка плавящегося сплава называется:
    1. Реле с припоем
    2. Тепловое реле
    3. Биметаллическое реле
    4. Реле приборной панели
  6. Стартер мощностью 10 л.с., 600 В, если он используется с двигателем на 120 В, скорее всего, будет рассчитан на:
    1. 2 л.с.
    2. 3 л.с.
    3. 10 л.с.
    4. 2.5 л.с.
  7. Размыкающий контакт будет разомкнут сразу после обесточивания катушки. Правда или ложь?
  8. Реле перегрузки, в котором используется полоса из разнородных металлов, называется _______ реле.
    1. Термистор
    2. Плавкий сплав
    3. Бачок для припоя
    4. Биметаллический
  9. Для катушки постоянного напряжения не требуется экранирующая катушка. Правда или ложь?
  10. Защита двигателей от перегрузки достигается подключением:
    1. Набор Н.C контакты последовательно с двигателем
    2. Термочувствительные элементы последовательно с двигателем
    3. Патронные предохранители последовательно с двигателем
    4. Реле сброса последовательно с двигателем
  11. Частью ручного пускателя двигателя переменного тока, которая определяет ток перегрузки двигателя, является:
    1. Контакт перегрузки
    2. Припой в сборе
    3. Нагревательный элемент
    4. Выключатель верхнего предела
  12. Существенное различие между магнитным пускателем двигателя и магнитным контактором заключается в том, что контактор не содержит:
    1. Затеняющие катушки
    2. Удерживающие контакты
    3. Релейная защита от перегрузки
    4. Контакты, рассчитанные на мощность
  13. Вращение трехфазного асинхронного двигателя переменного тока можно изменить, поменяв местами:
    1. Цепь управления
    2. Блокировка прямого/обратного хода
    3. Катушки переднего заднего хода
    4. Любые две линии электропередач
  14. Если магнитный контактор переменного тока с катушкой 480В был запитан 120В, то скорее всего:
    1. Реле перегрузки сработает
    2. Контактор не срабатывает
    3. Перегорели бы предохранители цепи управления
    4. Катушка перегревалась бы при нормальной работе
  15. На схеме управления пунктирная линия между двумя катушками обычно означает, что эти две катушки:
    1. Работают совместно
    2. Механически сблокированы
    3. Имеют электрическую блокировку
    4. Иметь общий набор контактов
  16. При нормальной работе из корпуса магнитного пускателя переменного тока слышен громкий стук.Какова наиболее вероятная причина?
    1. Сломанная затеняющая катушка
    2. Обрыв в цепи пломбирования
    3. Ржавчина на торцах опор
    4. Силовой контакт не имеет хорошего контакта из-за плохого давления
  17. Назначение электрической блокировки в трехфазном реверсивном магнитном пускателе двигателя переменного тока:
    1. Убедитесь, что сначала выбрано прямое направление вращения
    2. Разрешить одновременное питание обеих катушек
    3. Запрет одновременного включения обеих катушек
    4. Сохранение цепи катушки после отпускания кнопки останова
  18. Ниже показана кнопка с двойным контактом.При подключении в качестве пусковой кнопки в цепи управления магнитного пускателя какая пара клемм обычно используется?
  19. Реле с выдержкой времени включает в себя контакты как с выдержкой времени, так и с мгновенным замыканием. Правда или ложь?
  20. Вставьте пропущенные слова. Электрические блокировки реверсивного пускателя обычно представляют собой _______ контакты
  21. .
  22. НО контакт будет замкнут, пока катушка реле находится под напряжением. Правда или ложь?
  23. Обозначение N.C.T.O относится к таймеру задержки выключения.Правда или ложь?
  24. Электрические блокировки в реверсивном магнитном пускателе:
    1. Нормально замкнутые контакты
    2. Нормально разомкнутые контакты
    3. Параллельно с кнопками прямого и обратного хода
    4. Управляется реле времени, необходимым для работы схемы

Ответы

  1. Д
  2. С
  3. Д
  4. С
  5. А
  6. А
  7. Ложь
  8. Д
  9. Правда
  10. Б
  11. С
  12. С
  13. Д
  14. Б
  15. Б
  16. А
  17. С
  18. 3 и 4
  19. Правда
  20. Закрыто
  21. Правда
  22. Ложь
  23. А

Вопросы

Используя приведенную выше диаграмму, ответьте на вопросы с 1 по 5:

  1. Какой буквой обозначен компонент, который обычно обеспечивает защиту от перегрузки по току для ответвленной цепи двигателя?
  2. Какой буквой обозначается компонент, который обычно обеспечивает защиту от перегрузки для ответвленной цепи двигателя?
  3. При подаче питания от цепи управления, какая буква обозначает компонент, обеспечивающий нормальный пуск и останов?
  4. Между какими двумя буквами обычно берется питание цепи управления?
  5. Какие буквы обозначают устройства, мощность которых должна быть указана в лошадиных силах?

 

  1. В цепи управления двигателем с несколькими станциями кнопок пуска/пуска кнопки останова будут подключены к ______, а кнопки пуска будут подключены к _______.
  2. Для устранения неполадок в электрической цепи управления лучше всего использовать следующий чертеж:
    1. Схема
    2. Иллюстрированный
    3. Проводка
    4. Подставка
  3. Чертеж, показывающий взаимное расположение различных компонентов, представляет собой:
    1. Схема подключения
    2. Принципиальная схема
    3. Элементарная схема
    4. Лестничная схема
  4. Ссылаясь на следующий рисунок, какое количество проводов требуется там, где это указано?

Ответы

  1. Б
  2. Д
  3. С
  4. В и С
  5. А и С
  6. Серия
  7. , параллельная
  8. А
  9. А
  10. 3

Вопросы

Используя следующую схему, ответьте на вопросы с 1 по 5:

  1. Какой буквой обозначен компонент, который обычно обеспечивает защиту от перегрузки по току для ответвленной цепи двигателя?
  2. Какой буквой обозначается компонент, который обычно обеспечивает защиту от перегрузки для ответвленной цепи двигателя?
  3. При подаче питания от цепи управления, какая буква обозначает компонент, обеспечивающий нормальный пуск и останов?
  4. Между какими двумя буквами обычно берется питание цепи управления?
  5. Какие буквы обозначают устройства, мощность которых должна быть указана в лошадиных силах?

 

  1. Минимальное количество проводников цепи управления к кнопочной станции остановки/вперед/назад, которая обеспечивает защиту от низкого напряжения для трехфазного реверсивного двигателя:
    1. 2 провода
    2. 3 провода
    3. 4 провода
    4. 6 проводов
  2. Толчковый режим — это еще один термин, используемый для:
    1. Бег
    2. Заглушка
    3. Маневровый
    4. Охота
  3. Вращение трехфазного асинхронного двигателя переменного тока можно изменить, поменяв местами:
    1. Цепь управления
    2. Блокировка прямого/обратного хода
    3. Катушки переднего заднего хода
    4. Любые две линии электропередач
  4. На схеме управления пунктирная линия между двумя катушками обычно означает, что эти две катушки:
    1. Работают совместно
    2. Механически сблокированы
    3. Имеют электрическую блокировку
    4. Иметь общий набор контактов
  5. Назначение электрической блокировки в трехфазном реверсивном магнитном пускателе двигателя переменного тока:
    1. Убедитесь, что сначала выбрано прямое направление вращения
    2. Разрешить одновременное питание обеих катушек
    3. Запрет одновременного включения обеих катушек
    4. Сохранение цепи катушки после отпускания кнопки останова
  6. Для подключения двигателя исключительно для работы в толчковом режиме схема управления будет:
    1. Используйте удерживающие контакты
    2. Соедините удерживающие контакты последовательно с кнопкой пуска
    3. Подключить удерживающие контакты параллельно кнопке пуска
    4. Не использовать удерживающие контакты
  7. Что касается чертежа, наилучшей меткой для кнопки с надписью «Z» будет:
    1. Стоп
    2. Джог
    3. Выполнить
    4. Сброс
  8. Что касается чертежа, наилучшей меткой для кнопки «Y» будет:
    1. Стоп
    2. Джог
    3. Выполнить
    4. Сброс

Используйте следующее изображение, чтобы ответить на вопросы 14 и 15.

  1. Какое минимальное количество проводников цепи управления требуется в кабелепроводе А?
    1. 2 провода
    2. 3 провода
    3. 4 провода
    4. 5 проводов
  2. Какое минимальное количество проводников цепи управления требуется в кабелепроводе B?
    1. 2 провода
    2. 3 провода
    3. 4 провода
    4. 5 проводов

 

  1. Реле времени — лучший способ обеспечить глушение двигателя.Правда или ложь?
  2. Реле с выдержкой времени включает в себя контакты как с выдержкой времени, так и с мгновенным замыканием. Правда или ложь?
  3. Размыкающий контакт будет разомкнут сразу после обесточивания катушки. Правда или ложь?
  4. НО контакт будет замкнут, пока катушка реле находится под напряжением. Правда или ложь?
  5. Обозначение N.C.T.O относится к таймеру задержки выключения. Правда или ложь?
  6. Электрические блокировки в реверсивном магнитном пускателе:
    1. Нормально замкнутые контакты
    2. Нормально разомкнутые контакты
    3. Параллельно с кнопками прямого и обратного хода
    4. Управляется реле времени, необходимым для работы схемы
  7. Защита двигателей от перегрузки достигается подключением:
    1. Термочувствительные элементы последовательно с двигателем
    2. Реле сброса последовательно с двигателем
    3. Патронные предохранители последовательно с двигателем
    4. Набор Н.C контакты последовательно с двигателем
  8. Бег трусцой относится к:
    1. Двигатель, не способный развивать постоянный крутящий момент
    2. Многофазный двигатель
    3. Двигатель, который периодически запускается и останавливается
    4. Метод, используемый для остановки двигателя для точного позиционирования

Ответы

  1. Б
  2. Д
  3. С
  4. В и С
  5. А и С
  6. С
  7. А
  8. Д
  9. Б
  10. С
  11. Д
  12. Б
  13. С
  14. ?
  15. С
  16. Ложь
  17. Правда
  18. Ложь
  19. Правда
  20. Ложь
  21. А
  22. А
  23. Д
  1. Чертеж, показывающий взаимное расположение различных компонентов, представляет собой:
    1. Схема подключения
    2. Принципиальная схема
    3. Элементарная схема
    4. Лестничная схема
  2. Для обеспечения безопасности при обслуживании выключатель двигателя должен быть заблокирован в положении «ВЫКЛ».После окончания ремонтных работ замок снимается:
    1. Супервайзер
    2. Менеджер проекта
    3. Человек, поставивший замок на
    4. Ведущая рука
  3. Что касается безопасности работников, «изоляция» означает:
    1. Переезд в удаленное место
    2. Отключение от всех источников энергии
    3. Выключить электрический выключатель
    4. Ограждение рабочей площадки
  4. Ссылаясь на рисунок, предполагая, что предохранитель C перегорел, в какой паре точек показания будут нулевыми, если к ним подключить вольтметр?
  5. Средства разъединения, которые НЕ предназначены для прерывания протекания тока, это:
    1. Выключатель двигателя
    2. Переключатель общего назначения
    3. Разъединитель
    4. Автоматический выключатель
  6. Если схема на чертеже работала нормально и произошла перегрузка, то:
    1. Загорелись бы обе лампочки
    2. Загорится зеленый свет, а красный погаснет
    3. Обе лампочки погаснут
    4. Загорится красный свет, а зеленый погаснет
  7. При нормальной работе из корпуса магнитного пускателя переменного тока слышен громкий стук.Какова наиболее вероятная причина?
    1. Сломанная затеняющая катушка
    2. Обрыв в цепи пломбирования
    3. Ржавчина на торцах опор
    4. Силовой контакт не имеет хорошего контакта из-за плохого давления
  8. Если схема управления, показанная ниже, отключилась из-за перегрузки, то какое из показанных положений вольтметра будет показывать напряжение в сети?
    1. ВМ А
    2. ВМ Б
    3. ВМ С
    4. ВМ Д
  9. Какое минимальное количество проводников цепи управления требуется в кабелепроводе А?
    1. 2 провода
    2. 3 провода
    3. 4 провода
    4. 5 проводов
  10. В качестве разъединителя силовой цепи двигателя можно использовать разъединитель.Правда или ложь?

Используйте следующее изображение, чтобы ответить на вопросы 11 и 12.

  1. Если пускатель двигателя на чертеже включен и работает нормально, какое напряжение должно быть на нормально разомкнутом контакте (M)?
    1. Напряжение сети
    2. Нулевое напряжение
    3. Половина сетевого напряжения
    4. Удвоенное линейное напряжение
  2. Если пускатель двигателя на чертеже включен и работает нормально, каким должно быть напряжение на N.С контакт (М)?
    1. Напряжение сети
    2. Нулевое напряжение
    3. Половина сетевого напряжения
    4. Удвоенное линейное напряжение

Ответы

  1. А
  2. С
  3. Б
  4. 3 и 6
  5. С
  6. Д
  7. А
  8. ?
  9. ?
  10. Ложь
  11. Б
  12. А

Стационарная фаза – обзор

11.2 Схемы периодического роста

Когда жидкая питательная среда инокулируется посевной культурой (инокулятом), организмы избирательно поглощают растворенные питательные вещества из среды и превращают их в биомассу.Типичная кривая роста партии включает следующие фазы: (1) фаза запаздывания, (2) фаза логарифмического или экспоненциального роста, (3) фаза замедления, (4) стационарная фаза и (5) фаза смерти. На рис. 11.1 показан периодический цикл роста клеток млекопитающих (который также типичен для микробной клетки). Хотя показаны несколько параметров, количество клеток (VCD) или биомасса клеток находится в центре внимания для классификации режимов роста.

Рис. 11.1. Типичная модель роста партии. VCD — это плотность жизнеспособных клеток, обычно используемая при культивировании клеток млекопитающих, но для большинства других применений вместо нее можно использовать концентрацию клеточной массы.Глюкоза может быть заменена лимитирующим субстратом.

Лаг-фаза наступает сразу после инокуляции и представляет собой период адаптации клеток к новой среде. Микроорганизмы реорганизуют свои молекулярные составляющие при переносе на новую среду. В зависимости от состава питательных веществ синтезируются новые ферменты, подавляется синтез некоторых других ферментов, а внутренний аппарат клеток приспосабливается к новым условиям среды. Эти изменения отражают внутриклеточные механизмы регуляции метаболических процессов, рассмотренные в главе 9.Во время этой фазы клеточная масса может немного увеличиваться без увеличения плотности клеток. Когда инокулят мал и содержит низкую долю жизнеспособных клеток, может иметь место псевдолаг-фаза, которая является результатом не адаптации, а небольшого размера инокулята или плохого состояния.

Низкая концентрация некоторых питательных веществ и факторов роста также может вызвать длительную лаг-фазу. Например, лаг-фаза Enterobacter aerogenes (ранее Aerobacter aerogenes ), выращенного в буферной среде с глюкозой и фосфатом, увеличивается по мере снижения концентрации Mg 2 + , который является активатором фермента фосфатазы.В качестве другого примера, даже гетеротрофным клеткам требуется фиксация CO 2 (в дополнение к интермедиатам, удаленным из ключевых метаболических циклов, производящих энергию, во время быстрого биосинтеза), а чрезмерное барботирование может слишком быстро удалить метаболически генерируемый CO 2 , чтобы клеточная реструктуризация могла быть выполнена эффективно. , особенно с небольшим посевным материалом.

Возраст инокулята сильно влияет на продолжительность лаг-фазы. Возраст относится к тому, как долго культура поддерживалась в периодической культуре.Обычно лаг-период увеличивается с возрастом инокулята. В некоторых случаях существует оптимальный возраст инокулята, приводящий к минимальному лаг-периоду. Для минимизации продолжительности лаг-фазы клетки должны быть адаптированы к питательной среде и условиям перед инокуляцией, при этом клетки должны быть молодыми (или клетками экспоненциальной фазы) и активными, а размер инокулята должен быть большим (5–10% по объему). ). Возможно, потребуется оптимизировать питательную среду и включить определенные факторы роста, чтобы свести к минимуму лаг-фазу.Многие коммерческие ферментационные установки полагаются на периодическую культуру; для получения высокой производительности при фиксированном размере предприятия лаг-фаза должна быть как можно короче.

Несколько лаг-фаз могут наблюдаться, когда среда содержит более одного источника углерода. Это явление, известное как диаксический рост, вызвано изменением метаболических путей в середине цикла роста (см. пример 10.1). После истощения одного источника углерода клетки адаптируют свою метаболическую активность к использованию второго источника углерода.Первый источник углерода усваивается легче, чем второй, и присутствие более доступного источника углерода подавляет синтез ферментов, необходимых для метаболизма второго субстрата.

Фаза максимального роста также известна как фаза экспоненциального роста или фаза логарифмического роста . На этом этапе клетки приспосабливаются к новой среде. После этого периода адаптации клетки могут быстро размножаться с максимальной скоростью, а масса клеток и плотность числа клеток увеличиваются экспоненциально со временем.Это период сбалансированного роста , в котором все компоненты клетки растут с одинаковой скоростью (псевдостационарное состояние). То есть средний состав отдельной клетки остается примерно постоянным в течение этой фазы роста. Во время сбалансированного роста чистая удельная скорость роста, определяемая как по количеству клеток, так и по массе клеток, будет одинаковой. Удельная скорость роста постоянна, из чего предлагается феноменологическая модель для фазы экспоненциального роста:

(11,2)rX=μnetX

с постоянной удельной скоростью роста в течение этой фазы роста.Это простое соотношение уравнения. (11.2) называется моделью роста Мальтуса. В периодическом процессе скорость изменения концентрации биомассы такая же, как скорость образования биомассы (баланс массы). Интеграция уравнения баланса массы с уравнением (11.2) как скорость образования биомассы:

(11.3а)lnXX0=µnett

или

(11.3b)X=X0eµnett

, где X и

5 клеток при концентрации 9 6 время t и начальное время t  = 0; соответственно.

Время, необходимое для удвоения микробной массы, можно рассчитать по уравнению. (11.3a) как:

(11.4)td=ln2μnet

Время удвоения также является временем, необходимым для появления нового поколения клеток в период экспоненциального роста.

Фаза роста замедления следует за фазой максимального роста. В этой фазе рост замедляется либо из-за истощения одного или нескольких основных питательных веществ, либо из-за накопления токсичных побочных продуктов роста. Для типичной бактериальной культуры эти изменения происходят за очень короткий период времени.Быстро меняющаяся среда приводит к несбалансированному росту . При несбалансированном росте меняются состав и размер клеток. В экспоненциальной фазе система контроля клеточного метаболизма настроена на достижение максимальной скорости размножения. В фазе замедления стрессы, вызванные истощением питательных веществ или накоплением отходов, вызывают реструктуризацию клетки, чтобы увеличить шансы на выживание клеток во враждебной среде. Эти наблюдаемые изменения являются результатом молекулярных механизмов подавления и индукции, которые мы обсуждали в главе 9.Из-за быстроты этих изменений физиологию клеток в условиях ограничения питательных веществ легче изучать в непрерывной культуре, как обсуждается далее в главе 12.

Модель роста Мальтуса применима только в фазе экспоненциального роста. Модификация модели Мальтуса Ферхюльстом в 1844 г. включала кажущееся ингибирование биомассы термин:

(11,5)rX=kX1−XX∞

, где X — пропускная способность клеток в среде и k – коэффициент грузоподъемности.Для периодического роста постоянного объема культуры баланс клеток зависит от скорости роста, заданной уравнением. (11.5) дает

(11.6)X=X0ekt1−X0X∞1−ekt

Уравнение (11.6), которое также называют логистическим уравнением. Модель Ферхюльста может описывать фазу экспоненциального роста, фазу замедления и стационарную фазу с помощью уравнения. (11.6). Следовательно, модель Ферхюльста (или логистическая модель) является более точной феноменологической моделью, чем модель Мальтуса.

Стационарная фаза начинается в конце фазы замедления, когда чистая скорость роста равна нулю (нет деления клеток) или когда скорость роста равна скорости гибели.Несмотря на то, что чистая скорость роста равна нулю во время стационарной фазы, клетки все еще метаболически активны и производят вторичные метаболиты. Первичные метаболиты являются продуктами, связанными с ростом, а вторичные метаболиты не связаны с ростом. Фактически производство некоторых метаболитов увеличивается во время стационарной фазы (например, антибиотиков, некоторых гормонов) из-за дерегуляции метаболитов. В течение стационарной фазы может иметь место одно или несколько из следующих явлений:

1.

Общая концентрация клеточной массы может оставаться постоянной, но количество жизнеспособных клеток может уменьшаться.

2.

Может происходить лизис клеток и снижаться жизнеспособная клеточная масса. Может возникнуть вторая фаза роста, и клетки могут расти на продуктах лизиса лизированных клеток (скрытый рост).

3.

Клетки могут не расти, но могут иметь активный метаболизм с образованием вторичных метаболитов. Клеточная регуляция изменяется, когда концентрация некоторых метаболитов (например, углерода, азота и фосфата) низкая.Вторичные метаболиты образуются в результате дерегуляции метаболитов.

Во время стационарной фазы клетка катаболизирует клеточные резервы для новых строительных блоков и мономеров, производящих энергию. Это называется эндогенным метаболизмом . Клетка всегда должна расходовать энергию для поддержания энергетизированной мембраны (т. е. протонно-движущей силы) и транспорта питательных веществ для основных метаболических функций, таких как подвижность и восстановление повреждений клеточных структур.Этот расход энергии называется энергией поддержания . Таким образом, поддерживающая энергия и эндогенный метаболизм не ограничиваются стационарной фазой, а становятся доминирующими в стационарной фазе. Поддерживающие или эндогенные расходы составляют лишь малую часть общих потребностей клетки во время максимального роста. Когда первичный метаболизм уменьшается, как в стационарной фазе, эндогенный метаболизм становится доминирующим.

Причиной прекращения роста может быть либо истощение необходимого питательного вещества, либо накопление токсичных продуктов.Если ингибирующий продукт вырабатывается и накапливается в среде, скорость роста будет замедляться в зависимости от продукции ингибитора, а при определенном уровне концентрации ингибитора рост остановится. Производство этанола дрожжами является примером ферментации, при которой продукт подавляет рост. Разбавление токсичной среды, добавление комплекса неметаболизируемых химических соединений с токсином или одновременное удаление токсина может смягчить неблагоприятное воздействие токсина и вызвать дальнейший рост.

Фаза смерти (или фаза упадка) следует за стационарной фазой. Однако некоторая гибель клеток может начаться во время или даже перед стационарной фазой, и не всегда возможно провести четкое разграничение между этими двумя фазами. Часто мертвые клетки лизируются, а выделившиеся в среду внутриклеточные питательные вещества используются живыми организмами в стационарной фазе. В конце стационарной фазы из-за истощения питательных веществ или накопления токсических продуктов начинается фаза смерти.Смертность можно рассматривать как реакцию первого порядка. Поскольку S равно нулю, μ G равно нулю, начиная со стационарной фазы:

(11,7)rX=−kdX

, где k d — константа скорости гибели клеток первого порядка. Массовый баланс клеточной биомассы в реакторе периодического действия приводит к:

(11,8)-kdXV=rXV=dXVdt

, которые можно проинтегрировать, чтобы получить (для постоянной среды V ):

(11,9)X=XS0e- kdt

, где X S0 — концентрация клеточной массы в начале стационарной фазы.

Во время фазы гибели клетки могут лизироваться или не лизироваться, и восстановление культуры может быть возможным в фазе ранней гибели, если клетки переносят в богатую питательными веществами среду. Как в фазе смерти, так и в стационарной фазе важно признать, что существует распределение свойств среди особей в популяции. При узком распределении гибель клеток будет происходить почти одновременно; при широком распространении часть популяции может выживать в течение длительного периода.Именно эта подфракция будет доминировать при восстановлении культуры из инокулята, полученного из стационарных культур или культур в фазе гибели. Таким образом, использование старого инокулята может привести к отбору вариантов исходного штамма с измененными метаболическими способностями.

В то время как феноменологические модели могут достаточно хорошо описать групповые эксперименты по клеточному росту, параметры не имеют такого значения для дальнейших генетических и более механистических оценок. Режимы, особенно экспоненциальная фаза, фаза замедления и стационарная фаза, изменяются при разной нагрузке одними и теми же питательными веществами.Понятно, что рост клеток связан с наличием субстратов (или питательных веществ) в среде, что может не быть связано с ингибированием биомассы, как показывает логистическая модель. Можно представить, что экспоненциальный рост происходит из-за достаточного снабжения питательными веществами. Стационарная фаза возникает из-за истощения питательных веществ, не обязательно из-за ингибирования клеточной биомассы. Следовательно, отсутствие изучения изменения субстрата приводит к неполному описанию клеточного роста.

Окончательная настройка картриджа — размеры

Пример того, что вам даст правильная установка азимута

Клиент в этом случае слушает только винил и тщательно следит за своими записями и держит свое оборудование в идеальной настройке.Соответственно, корпус картриджа был идеально ровным, параллельным поверхности пластинки.

На приведенных ниже графиках, сгенерированных программой, показаны измерения фазовой характеристики (верхний график) и перекрестных помех (нижний график), полученные для различных азимутальных углов (показаны на горизонтальной оси). Светло-голубыми вертикальными линиями отмечены измерения, выполненные при азимутальном угле, равном нулю градусов, при начальной настройке, а желтая вертикальная линия, направленная к левой стороне графика, указывает на измерения, выполненные при оптимальном азимутальном угле, равном -1.4 степени. Поскольку программное обеспечение настроено для углов азимута с шагом 0,5 градуса, для измерений с окончательной настройкой азимута -1,4 градуса мы «представили» программе, что азимут составляет +2,5 градуса — область, которая не представляет интереса из-за перекрестных помех. увеличивается для положительных азимутальных углов, а фазовая ошибка остается относительно неизменной.

Из графиков видно, что фазовая ошибка при 0 градусах по азимуту была огромной: 155 градусов! Где кривые на верхнем графике пересекаются в точке -1.Угол азимута 4 градуса, есть нулевая фазовая ошибка, которая хорошо слышна нетренированному уху. Значения перекрестных помех при этой настройке азимута отражают улучшения до 7 дБ, что опять-таки огромно! (разница в 10 дБ вдвое или вдвое громче) Ухо более чувствительно к фазовой ошибке, чем к перекрестным помехам, поэтому в качестве оптимальной настройки азимута было выбрано -1,4 градуса.

С того момента, как игла попала в канавку, различия были ошеломляющими. Все сверху вниз было более четким, более четким, со значительно меньшим количеством шума и зернистости.Клиент был в восторге от улучшений и продолжает говорить, как будто он снова слышит каждую запись в первый раз. Он рассмеялся, сказав, что никогда бы не стал намеренно ставить патрон и руку под таким забавным углом, но, конечно же, он сразу же почувствовал разницу. Каждый клиент говорил одно и то же.

Вот еще один пример, где правильная настройка азимута была -1,0 градуса (головка головки повернута по часовой стрелке) для нулевой фазовой ошибки. Уровни перекрестных помех также намного меньше.

Независимо от того, составляет ли идеальная настройка азимута для вашей системы всего лишь несколько десятых градуса от текущего положения или даже больше, чем показано в этом примере, вы будете слышать улучшения снова и снова. Ваши любимые пластинки прослужат дольше, как и ваш стилус.

Это действительно самое большое улучшение, которое вы можете сделать для своей системы. Ваши уши будут вам благодарны.

RE: Настройка фонокартриджа — Джон Элисон

RE: Настройка звукоснимателя — Джон Элисон — Vinyl Asylum

RE: Настройка звукоснимателя

Фазовый угол, связанный с азимутом и перекрестными помехами, полностью отличается от фазовой характеристики, связанной с частотной характеристикой.Последнее часто считается важным для хорошего качества звука. Другими словами, ровная частотная характеристика и линейная фаза по отношению к частоте важны для точного воспроизведения звука. Фаза перекрестных помех — это совсем другое.

Когда вы наблюдаете сигнал перекрестных помех на осциллографе, он будет либо синфазным с сигналом противоположного канала, либо сдвинутым по фазе на 180°. Теоретически промежуточного положения нет. Другими словами, это ступенчатая функция, похожая на прямоугольную волну — либо полностью совпадающая по фазе, либо полностью сдвинутая по фазе на 180°.Будет ли это в фазе или не в фазе, зависит от азимута картриджа. Идеальный азимут находится между двумя крайними точками, где фазовый угол резко меняется. Эта точка переключения происходит очень быстро, как прямоугольная волна. Фактически, его можно приравнять к времени нарастания прямоугольной волны в том смысле, что существует короткий переход от нуля к 180°, где пересекаются фазы перекрестных помех обоих каналов. В идеальном картридже это пересечение должно составлять 90°, но в нашем несовершенном мире это может быть где-то между нулем и 180°, измеренным с помощью программного обеспечения Фейкерта.Для идеального картриджа пересечение фаз перекрестных помех также всегда будет происходить при минимальном уровне перекрестных помех.

Фейкерт, по-видимому, считает, что если эти два события происходят при немного разных настройках азимута, пересечение фаз перекрестных помех имеет приоритет над минимальным азимутом перекрестных помех. Однако эти две точки обычно настолько близки друг к другу, что я не верю, что это имеет какое-либо значение. Откровенно говоря, я не верю, что установка азимута с помощью тестовой пластинки имеет большое значение по сравнению с простой установкой картриджа на одном уровне с поверхностью пластинки с помощью зеркала.Мой вывод о важности азимута основан на тестировании азимута с одиннадцатью различными тестовыми записями и получении одиннадцати различных настроек азимута. Это также основано на том факте, что лично я не слышу никакой разницы при воспроизведении музыки с нулевым азимутом или с азимутом 1°, оптимизированным для минимальных перекрестных помех. Если вы чувствуете, что регулировка азимута с помощью программного обеспечения Фейкерта дает ощутимые улучшения, вам следует это сделать. Однако, если вы попробуете тестовую запись другой марки, я гарантирую, что вы получите другое положение по азимуту.Поэтому я просто использую зеркало, чтобы установить азимут на ноль и покончить с этим. YMMV

Удачи,
Джон Элисон


Этот пост стал возможен благодаря щедрому поддержка таких как ты и наших спонсоров:


Анализ пестицидов в порошке куркумы методами ЖХ/МС/МС и ГХ/МС/МС после очистки с помощью двухслойного картриджа для ТФЭ

Введение

Куркума — растение, произрастающее в Южной Азии, большая часть которого производится в Индии.Корневище растения используется для производства порошкообразной куркумы, которая используется в пищевых продуктах, косметике и некоторых лекарствах. Он также является важным компонентом карри, смеси специй, широко используемой в индийской кухне. Куркума также использовалась в традиционной медицине на протяжении тысячелетий и недавно привлекла внимание к исследованиям, демонстрирующим ее потенциальные антиоксидантные, противовоспалительные, антимутагенные, противомикробные и противораковые свойства.

Проверка куркумы и других специй на наличие остатков пестицидов требуется во многих странах.Например, в Канаде установлены максимальные пределы остаточного содержания 42 различных пестицидов в корнях куркумы. Агентство по охране окружающей среды США установило допустимые пределы для различных пестицидов в корнеплодах и клубнеплодах, в число которых входит куркума.

Куркума содержит более 100 различных компонентов, двумя из которых являются куркумин и эфирные масла. Куркумин придает куркуме характерный желто-оранжевый цвет, а эфирные масла состоят в основном из терпенов. Куркума также содержит некоторые жиры; в частности, стерины и жирные кислоты.Этот сложный состав делает экстракты, полученные из куркумы, сложной задачей при хроматографическом анализе пестицидов, поскольку остаточные пигменты и масла могут загрязнять как системы ГХ/МС, так и системы ЖХ/МС.

При работе с образцами с очень высоким фоном, такими как куркума, стандартная очистка QuEChERS может не обеспечивать достаточную производительность. Для лучшей очистки можно использовать твердофазную экстракцию (ТФЭ), в том числе двухслойные картриджи. Эти картриджи часто содержат графитизированную сажу (GCB) в верхнем слое и первично-вторичный амин (PSA) в нижнем слое.ПСА удерживает кислотные помехи, такие как жирные кислоты. GCB удаляет плоские молекулы, такие как пигменты и стеролы. Однако обычные ГХБ будут сохранять все молекулы с плоской структурой, включая некоторые аналиты пестицидов, такие как гексахлорбензол. Для увеличения извлечения этих пестицидов в элюирующий растворитель обычно добавляют толуол. Однако существуют проблемы, связанные с использованием толуола. Это может повлиять на способность ПСА удерживать жирные кислоты, и его присутствие в конечном экстракте проблематично для анализа ВЭЖХ.

В этой заявке для очистки экстрактов порошка куркумы перед анализом пестицидов методами ГХ/МС/МС и ЖХ/МС/МС использовался другой двухслойный картридж для ТФЭ. Этот картридж, Supelclean™ Ultra 2400, был разработан для очистки ацетонитрильных экстрактов, полученных из сложных матриц, таких как сухие продукты (специи, чай и т. д.), перед анализом остатков пестицидов. Верхний слой состоит из смеси PSA, C18 и графитированного сферического углерода, известного как Graphsphere™ 2031. Этот уголь был разработан для удаления достаточного количества пигментации, обеспечивая при этом лучшее извлечение плоских соединений без необходимости использования толуола в элюирующем растворителе.Нижний слой картриджа содержит Z-Sep, диоксид кремния с покрытием из диоксида циркония. Z-Sep удаляет жирные остатки и дополнительно удерживает некоторые пигменты. Комбинация этих сорбентов в формате ТФЭ обеспечивает большую производительность, чем очистка QuEChERS, и по сравнению с традиционными двухслойными картриджами GCB/PSA не требует использования толуола в элюирующем растворителе для извлечения планарных пестицидов.

Экспериментальный

Порошок куркумы был приобретен в местном продуктовом магазине. Образцы были обогащены пестицидами в концентрации 100 нг/г, перечисленными в Таблицах 1 и 2 .Экстракты образцов были приготовлены и очищены в соответствии с процедурами, описанными в , рис. 1 . Для каждого набора пестицидов был подготовлен и проанализирован набор из 3 образцов с добавлением и 1 образца без добавления (пустой). Анализ проводили методами ГХ/МС/МС и ЖХ/МС/МС с использованием условий, перечисленных в таблицах 3 и 4 (с переходами МС/МС, показанными в таблицах 1 и 2 ). Количественное определение проводили по многоточечным калибровочным кривым, полученным в неразбавленном экстракте куркумы (после очистки). Восстановление рассчитывали как среднее из трех повторностей с добавлением, за вычетом всего, что было обнаружено в экстракте без добавления.Внутренние стандарты не использовались, поэтому приведенные значения представляют собой абсолютное восстановление.

Результаты и обсуждение

Фон

Перед очисткой экстракт имел оранжево-коричневый цвет с желтым маслянистым остатком ( Рисунок 2 ). После очистки как для ЖХ, так и для ГХ экстракты выглядели значительно светлее и прозрачнее. На рисунках 3 и 4 показано сравнение экстрактов при одинаковом уровне разбавления с очисткой и без нее. Экстракт LC (в 80% водном растворе) был почти бесцветным, с очень небольшой мутностью.Экстракт для ГХ-анализа был бледно-желтого цвета с существенно меньшим маслянистым остатком. Анализы ГХ/МС полного сканирования экстрактов ГХ показаны на Рис. 5 в виде полных ионных хроматограмм (TIC). Характер пиков у них одинаков, основные пики состоят в основном из терпенов. Эти соединения легко улетучиваются на входе ГХ и не создают проблем с загрязнением системы, однако они могут мешать масс-спектральному обнаружению, что требует использования МС/МС для селективности.Общая амплитуда пиков была меньше после очистки, о чем свидетельствует уменьшение суммы площадей пиков на 21% для каждого из рис.