Встраиваемые части мебели 14 страница

Оценочный уровень продолжительного воздействия - это А-уровень звукового давления, который относится к длительности рабочей смены восемь часов при постоянной шумовой нагрузке.

Установлено, что при А-уровне звукового давления по результатам измерения, равным 90 дБ(А) и длительности воздействия в восемь часов оценочный уровень продолжительного воздействия составляет 90 дБ(А). Если длительность воздействия составляет лишь четыре часа в день, то оценочный уровень продолжительного воздействия уменьпшется на 3 дБ(А) до 87 дБ(А). Если время воздействия составляет лишь два часа в день, то оценочный уровень продолжительного воздействия опять уменьшается на 3 дБ(А), то есть до 84 дБ(А). Общими словами это означает, что при неизменном А-уронне звукового давления благодаря сокращению в дна раза времени воздействия оценочный уровень продолжительного воздействия уменьшается на 3 дБ(А).

В правилах техники безопасности «Шумы» рабочая область называется шумной рабочей областью, если для этой области оценочный уровень продолжительного воздействия устанавливается > 90 дБ(А). В 2007 году этот предел будет снижен до 85 дБ(А). Шумную рабочую область необходимо маркировать на стендах бело-голубым цветом (рис. 14.102). Для предотвращения вреда слуху при работе в шумной рабочей области необходимо носить индивидуальные защитные средства для органов слуха, например беру!ни, наушники или каску. Уже при оценочном уровне продолжительного воздействия, равном 85 или 80 дБ(А) начиная с 2007 года, предприятие должно будет предоставлять в распоряжение работников индивидуальные средства защиты органов слуха.

ЗАДАНИЯ

2.21. Почему различные материалы в строительстве постоянно изменяются в размерах? Благодаря каким мероприятиям можно предотвратить возможные повреждения?

2.22. Вещества встречаются в различных агрегатных состояниях. При каких условиях изменяются агрегатные состояния и какие процессы при этом происходят?

2.23. Какое значение имеет точка росы для строительных конструкций, например для наружной стены?

2.24. Какими способами осуществляется передача тепла? Приведите примеры.

2.25. Звук распространяется от источника. Какие возможности распространения существуют для различных видов звука?

14.3. Основы электротехники

Электротехника имеет дело с производством, распределением и использованием электрической энергии. Электрическая энергия является высококачественным видом энергии, так как существует возможность легко ее преобразовывать без большой потери в любые другие виды энергии, например в тепло или механическую работу.

14.3.1. Основные понятия

Большинство технических приборов и устройств нуждаются в электрическом токе, поэтому важны знания основ электротехники.

Электрическая цепь: электрическую энергию можно распределять лишь в замкнутой системе, так называемой электрической цепи.

Движение электрически заряженных частиц называют электрическим током. Он состоит из движущихся электронов в металлическом проводнике.

Для объяснения основных понятий электротехники можно сравнить простую гидросистему с цепью электрического тока. Необходимое для гидросистемы давление производит насос (рис. 14.103); поток жидкости приводит в движение гидравлический двигатель. Для электрической цепи тока в генераторе вырабатывается электрическое напряжение (рис. 14.104); 110Т0К электронов приводит в движение электрический двигатель.

Напряжение (£/): гидравлический насос вырабатывает на одной стороне избыточное давление, а на другой стороне пониженное давление. Перепад давлений — это причина для тока жидкости.

С помощью генератора на одном контакте (отрицательный полюс) вырабатывается избыток электронов, на другом контакте (положительный полюс) - недостаток электронов. Благодаря этомувозникает перепад давления электронов, который можно назвать электрическим напряжением.

Электрическое напряжение измеряется в вольтах (В).

Измерительный прибор для электрического напряжения называют вольтметром. Напряжение измеряют в месте потребления, при этом оба зажима вольтметра соединяют с обоими зажимами потребителя (рис.14.105).

С помощью контроллера фазы можно установить, проводит ли проводник напряжение по сравнению с землей. Если пробником касаются проводника, находящегося под напряжением, то замыкается электрическая цепь, проходящая через лампу тлеющего разряда, защитный резистор, пружины, контакты и человеческое тело, и лампа тлеющего разряда вспыхивает. Защитный резистор в контроллере фазы ограничивает ток в соответствии с величинами, безопасными для людей.

Ток (/): электрический ток может течь лишь в том случае, когда имеется напряжение и замыкается электрическая цепь. Электрический ток — это число электронов, которые за единицу времени протекают через поперечное сечение проводника.

Электрический ток измеряется в амперах (А).

Сопротивление (К): все электрические проводники и приборы оказывают потоку электронов более или менее высокое сопротивление.

Величина сопротивления измеряется в омах (Ом).

14.3.2. Выработка напряжения

Электрическое напряжение возникает посредством индукции, благодаря преобразованию химической энергии, свету и благодаря трению.

Выработка напряжения посредством индукции происходит тогда, когда электрический проводник движется, например катушка в магнитном поле (рис. 14.106). Эта возможность выработки напряжения используется во всех генераторах, в электростанциях и транспортных средствах (осветительный генератор) (рис. 14.107),

Выработка напряжения в сети посредством химической энергии происходит тогда, когда два раз-личных металла или уголь и один металл находятся в контакте с проводящей жидкостью (электролитом). При этом образуется гальванический элемент.

Некоторые сложные гальванические элементы называют батареями или аккумуляторами. Стандартные батареи чаще всего составлены из элементов с электродами из угля и цинка (рис. 14.108). Этот элемент уголь-цинк подает напряжение по 1,5 вольт. При потреблении тока разрушается менее благородный электрод, в данном случае цинк.

Выработка напряжения с помощью света. В фотоэлементах возникает электрическое напряжение,

пока на них падает свет, например экспонометр и элемент солнечной батареи.

Выработка напряжения посредством трения (статическое электричество). Искусственные материалы в большинстве случаев хорошие проводники и благодаря трению могут заряжаться высоким напряжением.

Даже металлические корпусы, изолированные по сравнению с землей, например автомобиль при движении на сухой трассе, благодаря трению могут заряжаться до 1000 В. Это проявляется, например притягиванием пылевых частиц, приклеиванием пленки и искрообразованием, сопровождающимся искрящим звуком. Правда, при разряде выступающий ток очень незначителен.

Взрыв паров растворителя (пылевоздушной смеси) мажет произойти из-за разрядной искры.

14.3.3. Воздействие электрического тока

Электрическая энергия может преобразовываться в тепловую и световую энергию, в магнетическую и химическую энергию, а также в кинетическую энергию.

Тепло и свет: в электрическом нагревательном приборе, например в нагревательной спирали, потоку электронов препятствует лишь незначительное сопротивление. Появляющийся в результате этого большой электрический ток благодаря трению б проволоке вызывает нагрев до красного каления (электрокамин) или до яркого свечения (лампа накаливания), У лампы накаливания коэффициент полезного действия очень незначительный. Около 3% энергии испускается в виде света, 97% электрической энергии превращается в тепло.

Напротив, у люминесцентной лампы (газоразрядная лампа) коэффициент полезного действия достигает 15—20%.

Магнетическое действие электрического тока используется, например, в электродвигателях и 1ромкоговорителях.

Химическое действие: если постоянный ток [определенные газы (неон, пары

проводится через проводящую жидкость, то на по- Р^™) вспыхивают при прохож-

дении через них тока. Этот свет,

ложительный полюс притягиваются отрицатель- например в люминесцентной

но заряженные частицы, а на отрицательный по- ! ^лампе- можно назвать «хопод- * * ным» светом в противополож-

люс - положительно заряженные частицы (отри- ностъ «теплому« свету в лампе

цательные и положительные ионы). Это явление накаливания. называют электролизом. Оно может быть использовано при разложении воды на свои составные части водород и кислород, при гальванизации и анодировании (рис. 14.109)

Действие на живой организм: люди и животные подвергаются опасности, если через них протекает электрический ток. Обширное соприкосновение влажной кожи с деталями, которые находятся под электрическим напряжением, особенно опасно.

14.3А. Важные параметры потребителей электроэнергии

Для обращения с электрическими машинами и инструментами важно знать взаимосвязь электрического напряжения, тока, сопротивления, работы и мощности.

СОПРОТИВЛЕНИЕ ПРОВОДНИКА(Я)

Каждый проводник, а также каждый потребитель имеют определенное сопротивление, величина которого зависит от размеров и материалов проводника. Сопротивление электрического проводника тем больше, чем он длиннее, чем меньше его поперечное сечение и чем хуже материал проводит электрический ток. Сопротивление проводника длиной 1 м и поперечным сечением 1 мм² называют удельным сопротивлением (р). Величина зависит от материала и выбирается из таблицы.

Для проведения электрического тока необходимы две жилы, общая длина проводников, например при длине кабеля 50 м, поэтому составляет 2 х 50 = 100 м. Третья жила (защитный провод) не проводит ток (пример 1).

ЗАКОН ОМА/НАПРЯЖЕНИЕ (Ц), ТОК (/)

Протекающий через проводник или потребитель ток тем сильнее, чем больше напряжение и чем меньше сопротивление.

Если 11 рибор с СО! 1ротивлен ием 10 Ом 11рИ- соединен к напряжению 6 В, тогда течет ток 0,6 ампер (А). Если тот же самый прибор присоединен к 230 В, то ток равен 23 ампер (А), смотри пример 2.

Если прибор предназначен для подключения к 230 В, тогда при 6 В прибор работать не может, так как ток слишком слабый. Если прибор, рассчитанный на 6 В, подсоединенк 230 В, то он разрушается, так как ток слишком сильный.

ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ МОЩНОСТЬ (Р)

Электрическая мощность оборудования зависит как при постоянном токе, так и при переменном токе от действующих значений напряжения и силы тока.

Электрическая мощность — это произведение величин электрического напряжения и силы тока. Единица измерения мощности — ватт (Вт) и киловатт (кВт) (пример 3).

Каждый прибор может эксплуатироват ься только с тем напряжением, для которого он сконструирован. Смотри табличку с данными по мощности!

Если электрический прибор или машина подсоединены через удлинительный кабель, то возникают потери напряжения. Потери напряжения могут составлять по счетчику потребителя лишь 1,5%, при сетевом напряжении 230 В допустимые потери напряжения —3,5 В. Для подводящего провода двигателя потери напряжения не должны превышать более 3% (пример 4).

Кроме того, кабель удлинителя из-за тока нагревается. Намотанный кабель на кабельном барабане может повреждаться из-за аккумуляции тепла. Поэтому при подсоединении большой мощности кабель из кабельного барабана должен быть размотан по всей своей длине.

ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ РАБОТА {Щ

Чем больше мощность и чем дольше продолжительность эксплуатации подключенных приборов, чем больше электрическая работа. Таким образом, работа — это произведение электрической мощности и времени. В сети электрическая работа считывается со счетчика в киловатт-часах.

СТОИМОСТЬ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ РАБОТЫ

Стоимость электрической работы получается из произведения электрической работы и тарифа (пример 5).

Стоимость электрической работы рассчитывается организацией по энергоснабжению по основному тарифу.

14.3.5. Виды тока

Различают постоянный и переменный ток.

При постоянном токе (—) ток течет лишь в одном направлении, например в электрических фонарях и при электрической работе в некоторых транспортных средствах. Гальванизация металлических частей и зарядка автомобильных батарей, например, возможны лишь при постоянном токе.

Недостатком постоянного тока является то, что с помощью трансформаторов

его нельзя преобразовывать в высокое и низкое напряжение. Кроме того, при влажности в устройстве постоянного тока наступают сильные коррозионные явления.

При переменном токе (~) гок постоянно изменяет свое направление. В европейской сети электроснабжения он меняет свое направление 50 раз в секунду. Количество колебаний за секунду называют частотой. Единица измерения частоты герц (Гц) = 1 колебание в секунду (рис 14. ПО).

О токе высокой частоты говорят, когда частота колебаний больше 50 Гц. В высокочастотном поле могут нагреваться проводящие и непроводящие вещества (например, с помощью микроволн).

14.3.6. Магнетизм

Железо, никель и кобальт, а также их сплавы имеют магнетические свойства.

Каждый магнит имеет северный и южный полюса. Между магнитными полюсами существует активная сила. Одноименныеполюса отталкиваются, разноименные притягиваются.

Различают постоянные магниты и электрические магниты.

К постоянным относятся те магниты, магнит! тя сила которых при неблагоприятных условиях не ослабевает, например при колебании. Постоянный магнит изготавливается из стального сплава, например алнико (сплав из железа Ре, алюминия А1, никеля М и кобальта Со), а также из оксидов металла (феррит).

Постоянный магнит используется, например, для мебельных замков, в магнитных зажимах и в электродвигателях малой мощности.

У постоянных магнитов магнитное действие не может регулироваться.

Электромагниты по сравнению с постоянными магнитами имеют то преимущество, что их магнитное действие можно отключать и регулировать.

Вокруг проводника с током возникает магнитное поле. При этом магнитные линии поля вращаются вокруг проводника. Если ток течет по направлению от наблюдателя, тогда воображаемые линии I юля движутся по часовой стрелке, если ток течет к наблюдателю, тогда направление магнитных линий — против часовой стрелки. «Хвост» стрелки тока обозначается знаком «плюс», острие обозначается точкой (рис. 14.111).

Катушка умножает магнитное поле в соответствии с числом ее витков (рис. 14.112).

Благодаря введению в катушку сердечника из магпито-мягкой стали можно достичь значительного усиления магнитного поля. Направления силовых линий магнитного стержня (рис. 14.113) и катушки с током и ферромагнитным сердечником одинаковы (рис. 14.114).

14.3.7. Индукция

Для выработки напряжения с помощью индукции нужен магнит и электрический проводник. Проводник выполнен в виде катушки. Электрическое напряжение возникает, когда силы магнитных полей внутри катушки изменяются, например из-за движения магнитов (рис. 14.103).

ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ ТРАНСФОРМ АТО РОВ

Трансформатор состоит в принципе из двух катушек, которые связаны посредством ферромагнитного сердечника.

Если катушку 1 подсоединяют к i гапря- жснию переменного тока, то в ней течет переменный ток, который образует переменное магнитное поде. При этом во второй катушке (вторичная катушка) благодаря индукции также возникает переменное напряжение. Отношение витков катушки составляет при этом отношение напряжений, Например, если в первой катушке 1000 витков и во второй 500 витков, тогда отношение 1000 : 500 = 2:1, таким образом, отношение напряжений также равно 2:1.

Благодаря этому с помощью трансфор- маторов может генерироваться высокое и низкое напряжение. Примером для т рансформаторов являются звонковый трансформатор 230 В/8 В и ламповый трансформатор 230/25 В, или 60 В (рис. 14.115).

14.3.8. Испол ьзование магнитных сил

В электродвигателях электрическая энергия преобразовывается в механическую энергию. При этом используется магнитное действие на проводник с током.

Если проводник с током находится в магнитном поле, то друг на друга дейст вуют два взаимодействующих магнитных поля, поле постоянного магнита и поле, которое вырабатывается благодаря току в проводнике (рис. 14.116). Одинаково направленные линии поля (силы) усиливаются, противоположно направленные линии поля взаимно уничтожаются. Из обоих одиночных магнитных полей получается общее магнитное поле. На левой стороне возникает ослабление поля, на правой стороне усиление поля. Л инии поля «пытаются» достичь другого полюса кратчайшим путем и вытолкнуть наружу проводник из поля. Если изменить направление магнитного поля или тока в проводнике, то общее поле слева от проводника усиливается, а проводник выдавливается наружу вправо (рис. 14.116). Это действие сил на проводник с током в магнитном поле используется в электродвигателях.

ПРИМЕР ДВИГАТЕЛЯ ПОСТОЯННОГО ТОКА Если в магнитном ноле проводник опирается на врандани ] гуюся ось, то на часть проводника сверху и снизу при прохождении тока действуют силы, которые вращают проводник в виде петли по часовой стрелке (рис. 14.117). Тс же самые силы действуют на другую петлю (рис. 14.118), когда она приводится в вертикальное положение. Подача тока происходит через угольную щетку и коллектор, подключенные к проводнику в виде петли.

Если обмотка вращается в магнитном поле, то в обмотке возникает электрическое напряжение. Таким образом, каждый двигатель постоянного тока можно использовать и как генератор. Выработанное напряжение зависит от сил магнитного поля, от количества витков, обмотки ротора и скорости вращения ротора. В состоянии покоя напряжение не возникает (рис. 14.118).

Двигатель постоянного тока одновременно является] генератором.

Выработка напряжения происходит также и в процессе работы двигателя, так как имеется магнитное поле и вращающаяся обмотка. Вырабатываемое благодаря вращению ротора напряжение направлено против прилагаемого напряжения сети. Это противодействующее напряжение уменьшает действие сетевого напряжения, поэтому с возрастающей скоростью вращения потребление электроэнергии становится меньше. При включении противодействующее напряжение еще не существует, так как в момент включения двигатель не вращается, поэтому в данный момент сетевое напряжение действует в полную силу, а потребление тока максимально.

14.3.9. Распределение электрической энергии

Для распределения электрической энергии необходимы провода, предохранители и приборы коммутации.

Для малой мощности используется однофазный переменный ток с напряжением 230 В и частотой 50 Гц. Для этого нужны проводящий напряжение проводник и обратный провод.

Для большей мощности используется трехфазный переменный ток (трехфазный ток либо также ток высокого напряжения). В нем соединяются три однофазных напряжения переменного тока, которые сдвинуты но времени друг относительно друга на одну треть колебаний. Тем самым могли бы обеспечиваться три автономные сети, и при этом нужно было бы для прямых и обратных проводов в целом шесть линий. Если обратные провода соединяют вместе, то обходятся четырьмя линиями (рис. 14.119).

Общий обратный провод заземленного проводника называют нулевым проводом (IV, синий). Другие три провода (фазовые провода трехфазной системы) имеют условное обозначение Ы, Ь2 (черный) и ЬЗ (коричневый). Кроме этого, имеются еще защитные провода РЕ (желто-зеленый), которые соединены с землей.

Напряжение между фазовым проводом и нулевым проводом или землей всегда равно 230 Б. Напряжение между двумя фазовыми проводами, например между Е1 и Ь2, составляет 400 В. Это напряжение используется для двигателей и других устройств.

Местная сеть через высоковольтные линии и подключенный трансформатор снабжается электрической энергией от электростанции. Подключение потребителя к местной сети происходит через кабель и воздушные линии электропередачи для подсоединения к домовому распределительному щитку. Эти распределительные щитки, защищенные пломбами, содержат в том числе предохранительные устройства. Подсоединение главных линий к электросчетчику также пломбируют, так, чтобы без повреждения пломб электрическая энергия не могла

потребляться без учета.

Для электрических проводов из-за хорошей электропроводимости чаще всего применяется медь. Но медная проволока также нагревается при прохождении тока вследствие своего сопротивления. При слишком высокой силе тока происходит недопустимое нагревание, и тем самым повреждается изоляция, что может привести к возгоранию.

Допустимые значения тока могут быть превышены из-за перегрузки или короткого замыкания. Перегрузка наступает тогда, когда подключенные одновременно приборы вызывают протекание тока высокой силы. Короткое замыкание — это прямое соединение между электрическими линиями в обход потребителей, поэтому ток становится чрезвычайно большим.

Предохранитель с плавкой вставкой (рис. 14.121) содержит в себе тонкий проволочный или ленточный легкоплавкий провод, который при сильном токе расплавляется, и благодаря этому цепь тока размыкается.

Расплавленный предохранитель должен быть заменен новым равноценным.

Конусный болт (рис. 14.121) должен предотвратить ввинчивание предохранительного патрона с недопустимо высокими параметрами. Конусные болты и относящиеся к ним предохранительные патроны стандартизированы (рис. 14.121). Конусный болт выбирается по поперечному сечению провода и должен заменяться только специалистом.

Автоматические предохранительные выключатели могут быть снова включены после срабатывания. Они имеют две выключающие катушки, одну — магнитную, которая срабатывает при коротком замыкании, и одну — выключающую из двухслойного металла, которая действует при перегрузке. Если автоматический выключатель отключается через катушку из двухслойного металла, то он может быть включен только то! да, коша биметаллическая лента остынет (рис. 14.122).

14.3.10. Дефекты электрических устройств и меры защиты

В электрических устройствах могут встречаться следующие дефекты, например при повреждении изоляции: короткое замыкание, замыкание на корпус и замыкание на землю (рис. 14.123).

Таблица 14.26. Вицы дефектов

Короткое Контакт двух проводов, находящихся под замыкание напряжением, без изоляции.

Замыкание Дефекты соединений проводов, находящихся на корпус под напряжением, с проводящими частями, которые не относится к цепям тока (например, корпус).

Замыкание Дефекты прямых соединений проводов, нахо- на землю дящихся под напряжением, с землей или с заземленными частями.

В местной сети общие обратные линии заземлены во многих точках. Так как земля хорошо проводит', то обратный ход тока на землю также возможен. Если человек прикасается к поврежденному кабелю или прибору с замыканием на корпус,

то электрическая цепь замыкается через человеческое тело и землю (рис. 14.124). Этот ток называют аварийным током. Величина аварийного тока зависит от сопротивления человеческого тела, прежде всего от сопротивления кожи и от электропроводимости земли. При хорошей изоляции пола поврежденный или неправильно подключенный прибор очень долго остается необнаруженным, потому что незаметно напряжение на корпус. Но если одновременно коснуться хорошо заземленного проводника, например трубы газо- и водоснабжения, отопления, то опасный сильный ток может протекать через людей (рис. 14.125).

14.3.11. Действие электрического тока на человеческое тело

При получении команд из головного мозга в мышцах через нервы течет очень слабый электрический ток. Если электрический ток проникает п человеческое тело снаружи, то мускулы слушаются этой существенно более сильной «команды», а команды головного мозга больше не доходят и блокируются.

Это сопровождается судорогой мышц, параличом, сбоем сердечной деятельности и дыхания. Шоковое воздействие может привести к сбою кровообращения. Необходимо немедленно начать попытки привести в чувство потерпевшего от несчастного случая посредством искусственного дыхания и массажа сердца и как можно быстрее оказать врачебную помощь, скорость оказания помощи может спасти жизнь, а промедление привести к смерти.

14.3.12. Меры защиты

Во всех устройствах с рабочим напряжением более 25 В/60 В предписываются меры защиты. Они служат для защиты людей от высокого контактного напряжения.

Важнейшими мерами защиты являются: защитная изоляция, заземление, защита размыканием электросети, защитное низкое напряжение и защита отключением, действующая при появлении тока утечки.

Приборы, защищенные изоляцией, на табличке с паспортными данными имеют знак защитная изоляция, маленький квадрат в большом квадрате. Все металлические детали, которые могут находиться под напряжением в результате дефекта, изолируются от контакта.

Эта мера зашиты зачастую применяется в маломощных машинах, В имеющей защитную изоляцию ручной дрели, например, зубчатое колесо из пластмассы может обеспечить размыкание электрического соединения между сверлильным шпинделем и двигателем.

Кроме того, корпус и выключатель этой дрели должны быть изолированы. Токоподводящий провод и штепсельная вилка на приборе, имеющем защитную изоляцию, являются двухполюсными.

Заземление — это наиболее часто применяемая мера защиты. При этом металлический корпус подсоединенных приборов соединяется с маркированными зеленовато-желтым защитными проводами (рис. 14.126)

В пути следования защитного провода не должно быть каких-либо предохранителей или размыкания.

Если в приборах с заземлением появляется заземление на корпус, то образуется сильный ток короткого замыкания и срабатывает I [редвключен- ный предохранитель (рис. 14.125).

Подвижные приборы подсоединяются штепсельными разъемами с защитными контактами. Металлический корпус электроприборов соединяется с защитным проводом. Тем самым в случае дефектов не возникает никаких опасных контакт ных напряжений. Даже если предохранитель не выключается (ток утечки низкий), прибор заземлен и поэтому безопасен (рис. 14.127).

При защите размыканием между сетью и электроприбором подключается трансформатор, напряжение на выходе которого не заземлено. Этот трансформатор называют разделительным трансформатором. К каждому трансформатору можно подключить лишь один электроприбор. Защита размыканием применяется прежде всего в строительных машинах типа бетономешалки и шлифовальных станках для работы с жидкостным охлаждением (рис. 14.128).

При защитном малом напряжении используется напряжение не более 25В/60В, которое вырабатывается, например, с помощью трансформатора. Оно, например, пред писано для переносной лампы, используемой для работы в котлах. Для более высокой мощности применение этой меры защиты не рационально, потому что при этом было бы необходимо большое поперечное сечение провода.