Что такое электротехника?

Электротехника - область техники, которая имеет отношение к получению, распределению, преобразованию и использованию электроэнергии. Также к электротехнике относят разработку, эксплуатацию и оптимизацию электронных компонентов, схем, устройств, оборудования и технических систем.
Самостоятельной наукой стала в конце 19-го века. Сейчас включает в себя теоретические основы электротехники, электромеханику, электроэнергетику, светотехнику и силовую электронику.

Электроэнергетика — наука о выработке, передаче и потреблении электроэнергии, разработке устройств для этих целей. К таким устройствам относят: трансформаторы, электрические генераторы, ТЭНы, электродвигатели, низковольтную аппаратуру и электронику для управления силовыми приводами.
Только в XVII веке началось подробное изучение электричества и становление электротехники как фундаментальной науки. Первая действующая модель электротехнической машины была изобретена великим ученым О. Герике аж в 1650 году. В дальнейшем к развитию электротехники приложили свою руку Ватт и Джоуль, Петров и Фарадей, Яблочков и Ломоносов, Вольт и Эйлер, Попов и Гальвани, Тесла Эдисон, и другие ученые.

В настоящий момент выделяется три приоритетных процесса связанных с электрической энергией: передача и распределение, генерация и потребление электроэнергии. В связи с этим все электротехническое оборудование по функциональному назначению можно разделить поделить на эти значимые группы.

Генерация: наиболее значимыми являются ядерная энергетика, гидроэнергетика и теплоэнергетика. Гидроэнергетика использует кинетическую энергию водоемов, а с некоторых пор появилась возможность использовать энергию приливов и отливов на побережьях морей и океанов. Теплоэнергетика использует преобразование тепла, образующегося при сжигании различных видов топлива от угля, до жидких нефтепродуктов, которые разогревают водяные котлы для получения пара высокого давления, который способен вращать турбины генераторов. Ядерную энергетику характеризует использование агрегатов с источниками тепла повышенной мощности – реакторов с урановыми топливными элементами.

Передача электрической энергии может осуществляться двумя способами: по воздушным линиям либо с помощью кабельных каналов. Воздушные линии электропередач протягиваются на сериях металлических конструкциях, оснащенных изоляторами и системами молниезащиты. Кабельные каналы устанавливаются ниже поверхности грунта, они более долговечней воздушных линий передачи электроэнергии, но и более сложны в обслуживании и значительно дороже по стоимости.

В основе технологии передачи электроэнергии на значительные расстояния лежит трехфазный электрический кабель, который конструктивно изготавливается из трех алюминиевых или медных жил, разделяемых друг от друга и от внешней среды с помощью изоляторов, не проводящих электрический ток.

Распределение электрической энергии является важным процессом, который позволяет обеспечить энергией все потребители в определенной территории. В этом процессе используются трансформаторные подстанции и распределительные щиты. Трансформаторные подстанции преобразуют напряжение электроэнергии на более высоком уровне напряжения на уровень, необходимый для передачи энергии в электросети, а также наоборот. Распределительные щиты служат для распределения электроэнергии на конечных участках электросети и могут иметь различные конструкции в зависимости от условий эксплуатации.

Потребление электроэнергии является заключительным этапом процесса энергоснабжения. На этом этапе происходит использование электроэнергии потребителями. Электроэнергия используется в различных сферах жизнедеятельности, таких как промышленность, транспорт, бытовые нужды, а также для осуществления научных исследований и других целей. Для потребления электроэнергии используются различные электротехнические устройства, такие как электрические моторы, освещение, системы кондиционирования и другие устройства.

Развитие электроэнергетики позволяет обеспечить стабильное и эффективное энергоснабжение населения и экономики в целом. Однако, существует ряд проблем, связанных с использованием электроэнергии, таких как загрязнение окружающей среды, высокая стоимость производства и передачи электроэнергии, необходимость постоянного совершенствования технологий и оборудования. Решение этих проблем требует совместных усилий государства, производителей и потребителей электроэнергии.

Большинство процессов требуют для своей работы подключения к сети переменного тока, однако, существуют и такие потребители, которых можно отнести к категории потребителей постоянного тока, но их значительно меньше.

Для такой категории потребителей электрической энергии требуется особое электротехническое устройство – инвертор. Как правило, наиболее часто применяется трехфазный инвертор, но тем не менее могут применяться инверторы на одну и более фазы.

Наиболее простым коммутационным устройством для управления электрической цепью является рубильник – это устройство с ручным управлением и металлическими ножевидными контактами. Наиболее эффективным распределителем электрической энергии считается электрический щит – это панель в которую можно установить сразу несколько рубильников, как правило, закрываемая внешними дверцами, назначение которых защитить от воздействия внешних факторов.

В последние десятилетия ассортимент электротехнического оборудования уже превышает многие десятки миллионов наименований, так как микроэлектроника, системы автоматического управлении и электротехнические устройства, а так же электроэнергетика охватили буквально все сферы жизнедеятельности современного человека

Реле тока

Принцип действия реле аналогичен принципу действия контактора, и поэтому в ряде случаев, кроме своего основного назначения, контактор выполняет функции реле напряжения.

Реле регулируют на определенное напряжение, при котором оно вступает в действие.

Реле тока реагирует на изменение величины тока, протекающего по его катушке, и при этом закрывает или открывает свои контакты. Принцип действия аналогичен принципу действия реле напряжения. Разница заключается в том, что катушку реле тока включают в сеть последовательно или через трансформатор тока, она имеет небольшое число витков толстой проволоки и обладает весьма малым сопротивлением.

Применяют реле тока, главным образом, для защиты, а иногда и для автоматического управления, в частности для автоматизации пуска двигателей. Реле имеют различную конструкцию, зависящую от рода тока (постоянный или переменный). Кроме того, существуют и такие конструкции реле, которые могут быть использованы как в цепи постоянного, так и переменного тока.

Реагируют реле на ток срабатывания изменением натяжения пружины.

Для контроля работы электрооборудования на электрических кранах применяются следующие основные измерительные приборы: для измерения тока — амперметры, для измерения напряжения — вольтметры, для измерения мощности — ваттметры.

Амперметры

Амперметр в цепь измеряемого тока включают последовательно. Для того чтобы ток в цепи при включении амперметра не изменился, сопротивление прибора делают возможно меньшим.

Для измерения постоянного тока большой силы в цепь тока включают малое сопротивление (шунт), не оказывающее какого-либо влияния на изменение тока в цепи. Параллельно этому сопротивлению присоединяют амперметр. При таком присоединении через прибор проходит не весь измеряемый ток, а лишь небольшая часть его. Шкала же амперметра отградуирована таким образом, что прибор показывает весь ток в цепи.

Амперметры имеют различные конструктивные исполнения в зависимости от назначения и условий эксплуатации. Существуют аналоговые и цифровые амперметры. Аналоговые амперметры показывают измеряемый ток на стрелочном индикаторе, цифровые же — на цифровом дисплее.

Кроме того, существуют специализированные амперметры, например, зажигания для автомобилей. Они предназначены для измерения тока зажигания, который проходит через свечи.

В цепях переменного тока при значительной его величине амперметры включают в цепь через специальные аппараты — трансформаторы тока.

Электротехника и ее безопасное использование

Последние несколько сотен лет сам термин «цивилизованность» неразрывно связан с использованием электроэнергии. Бурное техническое развитие привело к тому, что в современном мире практически все известные производственные процессы зависимы от электрической энергии. Поэтому электротехника является неизменной частицей нынешнего быта.

В домашнем хозяйстве электрические приборы выполняют все затребованные функции – очищают полы и моют посуду, гладят и стирают, пекут и сверлят, и, наконец, просто играют, показывают и поют!

Электрические устройства, со временем ставшие нам не просто друзьями, а почти родственниками, используют в целях своего бесперебойного функционирования сеть с напряжением в 220 Вт. Такие сети среди энергетиков считаются низковольтными, но это вовсе не означает, что такая величина напряжения является безопасной для человека. Ведь показатель ущерба, причиненного ударом электрического тока, зависит не, сколько от напряжения в сети, сколько от силы такого тока.

Что важно, для смертельного исхода достаточной будет величина всего лишь в 0,1 Ампера. Но большинство предлагаемых ныне бытовых приборов потребляют намного больше – 10, 16 и более ампер!

Для того чтобы электричество оставалось другом, а не врагом, бытовое электрооборудование должно соответствовать современным нормам безопасности, основная задача которых – предотвратить попадание электрического тока на человека.

Немаловажное значение относительно защищенности от удара человека электрическим током имеет процесс применения бытовых приборов во влажном помещении – ванной или душевой, саунах, а также на открытой территории. Для таких механизмов важно установить электропроводку с заземлением и защитить необходимые электрические линии УЗО, либо хотя бы установить дифференциальный автомат.

Также, что очень важно, нужно строго соблюдать эксплуатационные правила использования бытовых электротехнических устройств – не оставлять все включенное в сеть оборудование без присмотра, не прикасаться к нему влажными или мокрыми руками. Также не использовать в тех местах, где существует риск нарушения целостности корпусной поверхности электроустройств. Кроме того, при покупке бытовых электротехнических устройств необходимо убедиться в их качестве и соответствии стандартам безопасности. Это можно сделать, ознакомившись с инструкцией по эксплуатации, а также проверив наличие соответствующих маркировок на корпусе прибора.

Если возникают какие-либо проблемы с работой электротехнического устройства, необходимо обращаться к специалистам и не пытаться решить проблему самостоятельно. При проведении ремонта или замены деталей также необходимо соблюдать все меры предосторожности, чтобы избежать удара током.

Следуя всем этим рекомендациям, можно снизить риск получения удара током при использовании электротехнических устройств и обеспечить их безопасное функционирование.