Физические основы электрической безопасности
Электрическая энергия широко используется на производстве для освещения и отопления рабочих мест, выполняет силовые функции в приводе машин и механизмов. Она облегчает работу, способствует повышению производительности труда, однако она же является одним из главных опасных факторов на производстве. Как свидетельствует статистика, более 40% травм, приведших к потере трудоспособности или смерти работника, связанные с поражением электрическим током.
Ток – направленное движение электрически заряженных частиц под действием электрического поля. Для возникновения и существования тока необходимо наличие в среде свободных зарядов и электрического поля. В металлах носителями заряда являются отрицательно заряженные электроны.
Сила тока – главная количественная характеристика тока, скалярная величина, равная электрическому заряду dq, который проходит через данное сечение проводника в течение времени dt
(6.1)
Единицей силы тока в системе СИ является ампер (А).
Существует два вида электрического тока:
1. Постоянный ток (DC) – ток, сила и направление которого не меняются во времени.
2. Переменный ток (AC) –ток, сила и напряжение которого изменяются по величине и направлению. Частным случаем такого тока является пульсирующий ток, который со временем меняется только по величине. Графики изменения силы тока со временем показаны на рис. 6.1. 
Рис. 6.1. Зависимость силы тока от времени: а) постоянный ток б) переменный синусоидальный ток, в) пульсирующий ток.
По количеству фазток может быть однофазным (бытовая сеть) и трехфазным. На агрегатах сверхбольшой мощности иногда используют шестифазный ток.
Напряжение – работа, которую необходимо совершить для перемещения единичного электрического заряда из одной точки электрического поля в другую. Единица измерения напряжения – вольт (В). В промышленности больше всего используется электрический ток с напряжением 127, 220 и 380 В. Связь между силой тока и напряжением при неизменной температуре проводника задается законом Ома
(6.2)
где R – электрическое сопротивление проводника.
Электрическое сопротивление – физическая величина, которая характеризует способность данного материала проводить электрический ток. Единица измерения электрического сопротивления – ом (Ом). На практике величина сопротивления находится в пределах (10-6 до 108 Ом) и зависит от материала и формы проводника. Для прямолинейного металлического проводника
Начало формы
Конец формы
(6.3)
где ρ – удельном сопротивление материала проводника, Ом•м; l – длина проводника, м; S – площадь поперечного сечения проводника, м2. Наименьшее удельное сопротивление имеют серебро, медь и алюминий. По величине удельного сопротивления все материалы делятся на три класса:
1. Диэлектрики (изоляторы) – материалы, которые не проводят электрический ток, их удельное сопротивление находится в пределах 106 – 1017 Ом•м. Неспособность проводить ток связана с отсутствием свободных заряженных частиц, которые могли бы переносить электрический заряд. К диэлектрикам относятся стекло, керамика, резины, пластмассы, газы при нормальных условиях, сухая древесина и много других материалов. Диэлектрики бывают двух видов:
а)пассивные–используются только для изоляции токопроводящих частей и получения определенной электрической емкости в конденсаторах;
б)активные–применяются для генерации, усиления, модуляции и преобразования электрических сигналов. К ним относятся сегнето - и пьезоэлектрики, пироэлектрики, электреты, люминофоры и жидкие кристаллы.
2. Проводники – материалы, которые хорошо проводят электрический ток, их удельное сопротивление находится в пределах 10-8 – 10-5 Ом•м. К ним относятся все металлы, вода, растворы кислот и щелочей, газы в ионизированном состоянии. Проводники делятся на четыре подкласса:
а) материалы высокой проводимости–предназначены для передачи тока с наименьшими потерями (Cu, Al, Fe, Ag, Au, Pt и их сплавы). Используются при изготовлении проводов, кабелей и других токоведущих частей электрического оборудования;
б) сверхпроводники–металлы и сплавы, сопротивление которых становится равным нулю ниже определенной критической температуры;
в) материалы высокого сопротивления–металлические сплавы, образующие твердые растворы (нихром, хромель, алюмель, константан). Из них изготавливают резисторы, термопары и нагревательные элементы;
г) композиционные материалыимеют высокое удельное сопротивление, повышенную стойкость к воздействию электрической дуги, образующейся при разрыве контактов.
3. Полупроводники – по значению удельного сопротивления (10-6 – 108 Ом•м) занимают промежуточное положение между диэлектриками и проводниками. Их особенностью является зависимость сопротивления от интенсивности внешнего воздействия: температуры, освещенности, длины волны излучения, напряженности электрического поля, давления. Используются при изготовлении полупроводниковых диодов, транзисторов, светодиодов, фоторезисторов, тензодатчиков. Наиболее распространенными являются кремний Si и германий Ge.
Дата добавления: 2016-04-19; просмотров: 546;