Для кабеля ток или напряжение

Сила тока в розетке

Для того, чтобы разобраться в данном вопросе, необходимо для начала отыскать в книгах или чертогах разума следующую информацию:

• закон Ома
• сопротивление амперметра, вольтметра, мультиметра
• подключение амперметра, мультиметра в цепь для измерения силы тока

Хоть электрика опасная и строгая наука, но опытные, умудренные опытом спецы любят шутить на профессиональные темы. Например, в кабинетах или мастерских можно встретить различные смешные и не очень плакаты, относящиеся к теме электрики:

• “не чапай — лясне”
• “электрик! не трогай оголенные провода мокрыми руками, от этого они ржавеют и портятся”

Параметры домашней электрической сети

После выяснения того, что ток в розетке наших домов переменный, необходимо знать его главные параметры, которым относятся величина напряжения, и частота. Напряжение домашних электрических сетей составляет 220в. Весь мир пользуется электричеством с частотой 50 Герц, за исключением США, где этот параметр имеет значение 60 Гц.

По проводу фактических значений напряжения и частоты необходимо знать:

1. Частота 50 Гц задается генерирующим устройством электростанции и всегда соответствует заданному значению.
2. Напряжение в отдельно взятом доме или квартире может отличаться от номинального значения 220 В. На это могут оказывать влияние техническое состояние, величина и распределение нагрузки сети, питающей многоквартирный дом или жилой район, степень загруженности ее трансформаторной подстанции. Эти отклонения, могут быть весьма значительными и достигать 20-25 Вольт. В этом случае целесообразно подключение домашней электросети производить через стабилизатор напряжения.

Причины возникновения шагового напряжения

По принципу проводимости электрического тока все материалы делятся на проводники и диэлектрики. Так, например, земля являет проводником, особенно в сырую погоду. Если при обрыве провода линии электропередачи, он касается земли, то там образуется опасная зона, в которой и возникает напряжение шага.

Подобная ситуация происходит, когда молния попадает в молниеотвод, который соединён с электроустановкой. В этом случае образуется контакт между токопроводящими элементами установки и землей, на которой образуется зона под напряжением.

Причиной для образования зоны опасного напряжения шага может послужить:

• Авария на электрической подстанции;
• Короткое замыкание воздушных линий на улице или кабельных — в помещении.

Все вышеперечисленные случаи представляют опасность для людей и животных.

Электрическим напряжением обозначается физическая величина, равная разности потенциалов между двумя точками электрического поля при перемещении единичного заряда. Для простых пользователь такое обозначение не всегда понятно. Поэтому в этой статье мы попытаемся простым, доступным языком рассказать, что собой представляет электрическое напряжение, как оно измеряется и для чего это нужно.

Что такое разность потенциалов?

Для начала проанализируем рисунок:

В первой бутылке вода находится на уровне 300 мм, а во второй – на отметке 150 мм. Разница между уровнями воды в обоих емкостях составляет 150 мм. Если рассматривать это с точки зрения науки об электричестве, это и есть разность потенциалов.

Однако, что будет, если соединить обе бутылки шлангом, а внутрь поместить обычный пластиковый шарик?

Из школьного урока физики о принципе соединяющихся сосудах знаем, что из бутылки, где уровень воды больше, жидкость постепенно перетечет в бутылку с более низким уровнем. Под воздействием потока воды шарик внутри соединяющего шланга будет перемещаться. Процесс перетекания завершится после того, как в обоих бутылках уровень жидкости уравновесится, станет одинаковым.

Иными словами, в ситуации, когда в соединенных между собой емкостях уровень жидкости станет одинаковым, результатом разности потенциалов станет ноль. Шарик останется на месте за счет электродвижущей силы, которая, по итогам эксперимента, равна нулю.

Что такое электродвижущая сила?

Аналогично напряжению, единицей измерения электродвижущей силы (ЭДС) является Вольт.

Для проведения следующего эксперимента понадобится вольтметр (прибор, измеряющий вольты) и обычная батарейка.

При исходном замере прибор покажет 1.5 В (Вольта). Однако это не является напряжением – значение указывает на величину электродвижущей силы.

На следующем этапе эксперимента к батарейке подключаются две лампочки. А напряжение измеряется в разных участках электроцепи.

Внимание следует уделить следующим показателям: напряжение для одной лампочки составляет 1 Вольт, для другой же это значение 0.3 Вольта.

Напряжение в используемых нами осветительных устройствах напрямую зависит от их мощности, измеряемой в Ваттах.

Мощность=Напряжение*ток (Р=U*I)

Из этого следует, что чем больше будет значение мощности лампы, тем большее напряжение будет на ней.

Однако, как же получается: если мощность батарейки 1.5 Вольта, к которой подключены лампочки, разделена на 1 Вольт и 0.3 Вольта, куда направились еще 0.2 Вольта? Дело в том, что каждая батарейка наделена своим внутренним сопротивлением, поэтому недостающие 0.2 Вольта были направлены именно сюда.

Резюме

Электродвижущей силой определена физическая величина, характеризующая в источниках тока работу сторонних силовых ресурсов. Посредством электродвижущей силы мы можем определять, как переносится заряд от источника тока по всей электрической цепи. Напряжение показывает этот процесс лишь на отдельном участке этой цепи. Если проще: напряжение – это внешнее силовое воздействие, способствующее перемещению шарика в шланге, соединяющим сосуды из выше приведенного примера. В электричестве напряжение обозначено силой, которая обеспечивает перемещение электронов между атомами.

Рассмотрим еще один пример

Представьте, что вам по силам будет поднять камень, вес которого составляет 40 кг. Это означает, что вы обладаете подъемной силой, равной 40 кг – в электричестве это обозначается как электродвижущая сила. Вы следуете и на своем пути вам попадается камень весом 20 кг. Вы его также берете и переносите на расстояние 10 метров. Для осуществления этого действия вам понадобилось определенное количество энергии, что в электричестве представляется как напряжение. Далее вам попадается камень весом в 30 кг. Следовательно, для его переноса из одного места в другое вам понадобится больше энергии, чем для камня, масса которого не превышала 20 кг. Однако подъемная сила (в электричестве ЭДС), независимо от веса переносимого вами камня, остается всегда одинаковой. При этом, вес камня определяет количество энергии, которая тратится на проведение этого действия (в электричестве это обозначено напряжением). Таким образом, на каждом отрезке вашего пути вы будете испытывать разное напряжение в зависимости от веса камня, который вы намерены перенести.

Ток зависит от напряжения

Исходя из приведенной формулы следует: ток является прямо пропорциональным напряжению и обратно пропорциональным сопротивлению. Иными словами, чем больше величина электрического тока, тем больше напряжение, и наоборот.

Факторы, влияющие на степень поражения

Удар постоянного тока опасен. Но от его воздействия можно освободиться без помощи посторонних при значениях от 20 до 25 мА.

Опаснее воздействие на организм переменного тока с частотой 50 – 500 Гц. Человек может самостоятельно освободиться от его влияния только при очень низких величинах, находящихся в пределах от 9 до 10 мА.

Какая сила тока в цепи, зависит от напряжения в этой цепи и сопротивления всех её элементов, включая сопротивление тела человека. Сухая кожа обладает более высоким сопротивлением, составляющим примерно 100 000 Ом. Влажная — всего около 1000 Ом. Сопротивление внутренних органов находится в пределах 500-1000 Ом.

Если приложенное к телу напряжение увеличивается, сопротивление организма непропорционально уменьшается. То же происходит и при увеличении длительности воздействия электричества, а так же при плохом физическом и психическом состоянии человека.

Из графика видно, что, если напряжение увеличивается от 0 до 140 Вольт, сопротивление тела падает от 10 000 до 800 Ом. Эту нелинейную зависимость отражает первая кривая. По второй кривой видно, что ток, проходящий через организм человека, при повышении напряжения, возрастает.

Насколько тяжелым будет поражение электричеством, зависит от времени его воздействия на организм. Если влияние продолжается несколько секунд, сопротивление тела уменьшается, соответственно ток возрастает, что приводит к тяжелым последствиям. Если время воздействия менее десятой доли секунды, то вероятность возникновения фибрилляции сердца сокращается, а вероятность сохранения жизни увеличивается.

Из таблицы следует, что, для благоприятного исхода, длительность воздействия 65 мА при расчетных 65 В не должны превышать 1 секунды.

Повторюсь, что в таблице расчетных токов при разных напряжениях сопротивления тела принято, как 1000 Ом, в реальности предсказать величину действующего тока невозможно, так как сопротивление тела зависит от ряда факторов.

Механизм воздействия электричества на организм человека сложен. Случалось, когда в высоковольтных установках кратковременный удар в несколько ампер не приводил к смерти. Тогда как напряжение 12-36 В и ток в несколько миллиампер были смертельными для человека. Причина – поражение, вызванное прикосновением к проводникам наиболее уязвимой части тела: шеи, щеки, плеча, тыльной стороны ладони.

Это наибольшее напряжение сети, при котором шнур, провод и кабель могут эксплуатироваться.

Как известно, все провода должны соответствовать подключаемой нагрузке. Например, для одних и тех же марки и сечения провода допускаются разные по величине нагрузки, которые во многом зависят от условий прокладки и возможности охлаждения проводников. Любые проводники, которые проложены открыто, охлаждаются лучше тех, которые проложены в электроустановочных изделиях или спрятаны под слоем штукатурки.

Сечение токопроводящих жил выбирают обычно, отталкиваясь от предельно допустимого нагрева жил, при котором не повреждается изоляция проводов. Допустимая нагрузка с увеличением сечения возрастает не пропорционально сечению, а гораздо медленнее (тогда как все остальные условия являются равными). При расположении нескольких проводов в электроустановочном изделии условия их охлаждения заметно ухудшаются, они также нагреваются друг от друга, и по этой причине допустимый ток для них должен быть уменьшен на 10-20%.

Рабочая температура проводников в пластмассовой изоляции не должна превышать +70°С, в резиновой +65°С. Отсюда можно сделать вывод, что при комнатной температуре +25°С допустимый перегрев не должен превышать +40-45°С.

Все провода изготавливаются с изоляцией, рассчитанной на напряжение 380, 600, 3000 В переменного тока (что такое переменный ток, вам уже известно), кабели рассчитаны на все напряжения. Как правило, у изолированного провода токопроводящая жила покрыта изолирующей оболочкой.

Для предохранения от всевозможных механических повреждений и воздействий окружающей среды изоляция некоторых марок проводов покрыта снаружи хлопчатобумажной оплеткой и пропитана специальным раствором (делается это для того, чтобы в отдельных случаях предотвратить гниение изоляции). Изоляция проводов, предназначенных для прокладки в местах, где имеется повышенная опасность повреждения механическим способом, защищена всегда дополнительной оплеткой (так называемой броней).

Многообразие проводов и их конструктивные особенности.

Одной из главных характеристик жилы является площадь сечения. Все производители проводников всегда и везде ее указывают, но бывают такие случаи, что появляется необходимость проверить площадь сечения самим. Сделать это можно при помощи штангенциркуля (лучше всего для этой цели подойдет электронный). Замерив диаметр жилы, можно достаточно просто вычислить ее площадь по хорошо известной формуле S = πr 2 , где S – площадь сечения (круга), число π = 3,141, а r – радиус. Сечение проволоки всегда измеряется в квадратных миллиметрах.

С многопроволочной жилой немного сложнее, но также возможно определить площадь ее сечения. Для этого вам надо просто намотать, к примеру, 15 витков очищенной от изоляции жилы на отвертку, очень плотно их сжать и замерить длину спирали обыкновенной линейкой. Диаметр жилы будет равен этой длине, разделенной на количество витков. Другой способ – замерьте отдельную проволочку, а дальше умножьте полученное число на их количество. Сечение жилы в ее диаметре измеряется по формуле S = 0,785d², где d – диаметр жилы.

Точно сечение проводов и кабелей напряжением до 1000 В определяют при помощи двух условий.

1. По условию нагревания длительным расчетным током.
2. По условию соответствия сечения провода классу защиты.

Чтобы подойти к решению вопроса о выборе проводника для электропроводки, надо запомнить (хотя бы примерно) диапазон стандартных сечений жил. Он достаточно велик: от 0,03 до 1000 мм. Но достаточно будет запомнить сечения от 0,35 (это минимальное сечение для присоединения бытовых электроприборов) до 16 мм². Сечения жил изменяются по стандартным рядам: 0,35; 0,5; 0,75; 1,0; 1,2 (это только медные); 1,5; 2,0; 2,5; 3,0; 4,0; 5,0; 6,0; 8,0; 10,0; 16,0 мм² (медные, алюмомедные и алюминиевые жилы).

При относительно малых значениях тока сечение жил определяется механической прочностью проводника. Особенно это касается винтовых контактных зажимов. Отсюда следует, что сечение медной жилы не должно быть меньше значения 1 мм², а для алюминиевой жилы – 2 мм².

Здесь будет уместным один совет. Будьте всегда бдительны, не покупайте кабель и провод у малоизвестных производителей и поставщиков, какой бы заманчивой ни была экономия при покупке. Помните, что ценой вашей скупости или экономии может оказаться человеческая жизнь. Даже если получилось купить проводник с заниженным сечением, каковы могут быть последствия такой покупки? Ответ достаточно прост. Тепло, выделяемое на токопроводящей жиле, при прохождении по ней тока прямо пропорционально сопротивлению. Значит, большой нагрев жилы приведет к расплавлению изоляции, короткому замыканию и в дальнейшем – к возгоранию.

В виде приложения несколько полезных таблиц:

Таблица 1. Жилы ондожильных и многожильных кабелей для стационарной прокладки.

Таблицей пользоваться достаточно легко. К примеру, у вас проводник со значениями 3×1,5 мм². Это означает, что в проводнике 3 жилы с номинальным сечением S=1,5 мм². Значит, каждая жила должна иметь диаметр 1,38 мм (медная проволока).

Таблица 2. Жилы ондожильных и многожильных кабелей для нестационарной прокладки.

Таблица 3. Электрическое сопротивление 1 км круглой жилы при 20 градусах Цельсия.

Таблица 4. Электрическое сопротивление 1 км круглой жилы при 20 градусах Цельсия.

Таблица 5. Поправочный коэффициент на допустимые токовые нагрузки для кабелей неизолированных и изолированных, проводов и шин в зависимости от температуры земли и воздуха.

Какой ток в 220В и больше

Значение проходящей электроэнергии из розетки определяется в Амперах, при этом напряжение на выходе составляет 220 В. Получается, что сила тока – физическая величина, равная отношению заряда, который проходит через проводник за определенное время. Если к розетке нет подключения, то электрическая цепь считается разорванной.

Электрооборудование

Когда проводка не защищена автоматикой, то мощность находится под контролем, поэтому значение Ампер в розетке разное при напряжении 220В. Показатель силы в этом случае постоянно растёт до тех пор, пока электрическое оборудование не выйдет из строя.

Профессионалы советуют выбирать розетки на 16 и более Ампер, так как они надежнее, проводка выполняется из кабеля на 2,5 мм2. При выборе розетки, рассчитанной на меньшее количество Ампер, защита может не срабатывать, что нередко приводит к авариям на линии.