Что такое электрический ток. Примеры подключения электричества к частным домам

Жизнь современного человека трудно представить без телевизора, холодильника, компьютера, электрочайника, микроволновой печки и многих других вещей Но все перечисленные достижения цивилизации окажутся бесполезным набором дорогого электронного хлама, если вы не подключите их к источнику электрического тока.

Что же такое этот электрический ток и откуда он берется? Электрический ток получается в результате движения электронов в проводе или цепи. Чтобы что то куда-то потекло, необходимо иметь это что-то и русло, по которому это нечто будет течь. В нашем случае «текут» электроны по проводам. Для создания потока необходимо создать перепад давления между его началом и концом: река течет сверху вниз, для подачи воды на верхние этажи нужен насос.

Для движения электронов необходима разность потенциалов, и электроны начинают двигаться от меньшего потенциала к большему (от минуса к плюсу), хотя в теории почему то принято считать наоборот Для создания разности потенциалов можно использовать различные источники: химические, солнечные, термальные, но в основном мы используем энергию, полученную от генераторов, принцип действия которых основан на явлении возникновения тока в проводнике, пересекающем магнитно-силовые линии (рис. 1.1).

Рис. 1.1. Пример получения электрического тока

Рассмотрим простейший пример получения электрического тока. Если подвесить металлический стержень на проводниках внутри магнита и подключить их к амперметру, то при раскачивании стержня прибор покажет наличие тока в цепи. При движении стержня в одну или другую сторону направление тока меняется. Количество «(качаний» в секунду определяет частоту переменного тока; эта характеристика измеряется в герцах. Частота тока в нашей стране равна 50 Гц — т. е. направление тока меняется на противоположное 50 раз в секунду.

Заменив стержень рамкой с токосъемниками и заставив ее вращаться, получим простейший генератор переменного тока. Чем больше рамок (витков) — тем мощнее генератор. Если же на токосъемники генератора подать электрический ток — получим электродвигатель, да й вообще движение проводника в магнитном поле применяется во многих устройствах. Это и динамики в акустических устройствах, и электрогитары, и даже видео- и аудиозапись и воспроизведение, без которых невозможно выступление ни одного современного певца (фонограмма).

Поэтому с уважением и почтением вспоминайте имя Джеймса Клерка Максвелла, описавшего и объяснившего электромагнитные явления. «The Beatles» о нем помнили и написали чудесную песню «Maxwell's Silver Hammer» (альбом 1968 г. «Abbey Road»).

Электрический ток появляется только в полностью замкнутой цепи. Если происходит короткое замыкание, то или перегорают пробки, или цепь размыкает предохранительное устройство, и цепь обесточивается. Чтобы можно было воспользоваться электрической энергией, она должна циркулировать по замкнутой цепи. Ток поступает от источника к нагрузке, в качестве которой может оказаться электрическая лампа, электромотор или, например, тостер.

Нагрузкой является все, что расходует электрическую энергию. Ток, выполнивший работу, течет к источнику электрической энергии. По рис. 1.2 вы можете понять, почему электричество, выполняющее работу, должно циркулировать в замкнутой цепи.

Рис. 1.2. Движение тока в замкнутой цепи

Постоянный ток течет всегда в одном направлении. Считается, что он течет от плюса к минусу, однако электрон имеет отрицательный заряд и физически ток течет от минуса к плюсу. Но это абсолютно неважно. Переменный ток общего назначения меняет полярность в зависимости от принятого стандарта 50 или 60 раз в секунду.

Электропроводка — совокупность проводов и кабелей с относящимися к ним креплениями, поддерживающими защитными конструкциями и деталями. Если проводник замыкает цепь, отрезая нагрузку, то происходит короткое замыкание.

Постоянный ток течет от отрицательного выхода источника постоянного тока к положительному. Он не меняет направление, как переменный ток. Обычно на постоянном токе работают мощные электромоторы промышленного назначения. Источником постоянного тока в быту чаще всего выступают аккумуляторы, батарейки и зарядные устройства.

Электроэнергия поступает в дом через ввод (рис. 1. 3). В месте подключения внешние провода соединены с внутренней электрической разводкой дома.

Рис. 3.1. Трехжильный ввод: 1 — стальной трос-подвеска от столба воздушной линии к дому; 2 — коробка подключения: 3—кожух: 4 — опорная полка счетчика: 5 — электросчетчик; 6 —соединительная коробка, 7 —кожух; 8 — главный щит внутри дома

Конструкция ввода зависит от того, как электричество подведено к дому: по воздушной линии или подземным кабелем, от места расположения подключения, высоты дома, расстояния от последнего столба воздушной линии и от требований местного кодекса электротехнических работ. Ввод может быть и двухжильным (рис. 1. 4).

Рис. 4.1. Двухжильный ввод: 1 — провод от трансформатора, 2 — коробка подключения; 3 — белый провод; 4 — черный провод; 5 — электрический счетчик, 6 — опорная полка метчика, 7 —соединительная коробка

Частные дома обычно подключали воздушным подключением (рис. 1.5). Это не самый хороший вариант, так как провода были подвержены механическим повреждениям.

Рис. 1.5. Типичное подключение старого дома: а — ввод кабеля через изолирующие втулки 1 — крепление провода на головке изолятора; 2—скрутка; 3 — воронка, 4 — втулка, 5—изоляционная полутвердая трубка; 6 — кабель от воздушной линии: б—прокладка питающего кабеля; в — ввод через трубостойку: 1 — фазный провод; 2 — нулевой провод; 3—трубостойка

На рис. 1.6 показан популярный ранее трехжильный ввод, Сейчас в основном пользуются кабельным подключением подземной прокладки, скрывающим провода, тянущиеся к дому.

Рис. 1.6. Ввод подземным кабелем: 1 — опорная полка счетчика; 2 — электросчетчик, 3—главный щит внутри дома; 4 — кожух, 5 — трехжильный подземный кабель от распределительного трансформатора

К месту подключения электроэнергия подается от распределительного трансформатора по линии электрической компании. Типичный дом имеет трехжильный ввод—два провода под напряжением 120 В каждый. Так как для некоторых электроприборов требуется напряжение 240 В, эти провода можно подсоединить к прибору вместе, получив на входе в него 240 В (рис. 1.7).

Рис. 1.7. Трехжильный ввод

Коробка подключения заземлена для защиты всей электрической системы дома. Многие системы заземляют, подсоединив шину главного щита к водопроводной трубе городского водопровода. Альтернативным способом заземления является 2,5-м медный стержень, закопанный в землю, с которым соединяют главный щит.