энергию. По этим проводам к лампе подводится энергия,

необходимая для накала ее нити.

Крупные станции питают сотни тысяч ламп и двигателей. Необходимую для этого энергию они получают от сжигания угля, нефти, торфа или от падающих масс воды (гидростанции).

С 1954 г. в СССР работает первая в мире электростанция, получающая энергию из недр атомов.

От генераторов, установленных на электростанциях, электрическая энергия через линии передачи и преобразующие подстанции подводится ко всем потребителям - к электрическим двигателям, вращающим станки, поднимающим грузы, к сварочным аппаратам, к электропечам и многим другим.

Но электрические лампы и двигатели могут получать питание не только от сети электрических станций. В карманном фонаре нить лампы накаливается, если она соединена с гальваническими элементами (батарей), помещенными внутри карманного фонаря.

Электрический двигатель, применяемый для запуска автомобильного мотора, питается от аккумулятора.

В поездах для электрилШШго освещения также пользуются аккумуляторами, а во время хода поезда лампы питаются энергией от специального генератора, т. е. машины, вырабатывающей электрическую энергию. Эта машина приводится в движение колесами вагона.

Все перечисленные здесь источники питания - электрические машины на электростанциях, аккумуляторы - не являются, конечно, источниками энергии, они только преобразуют подведенную к ним энергию (механическую или химическую) в энергию электромагнитную, передаваемую дальше по проводам. В батареях аккумуляторов или элементов энергия бывает запасена в форме химических соединений. И, как всем известно, батарейки карманных фонарей нужно сменять после определенного числа часов горения лампы, когда запасенная в батарейке энергия израсходовалась. Аккумуляторы нужно периодически ставить на зарядку, чтобы подвести к ним новую порцию энергии. Электроэнергия, полученная потребителем, вновь превращается либо в тепло и свет (лампы и нагревательные приборы), либо, в энергию механическую (двигатели), либо, наконец, в химическую энергию (зарядка аккумулятора, электрохимические установки).

Основное значение электротехники заключается в том,

что она дает чрезвычайно удобный способ преобразования, передачи и распределения энергии.

Научиться понимать законы, по которым происходят эти превращения энергии, овладеть ими, суметь направить процесс по тому пути, который нам нужен, - это и значит изучить электротехнику. Это изучение мы начнем с рассмотрения простейшей электротехнической установки.

2-2. ПРОСТЕЙШАЯ ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКАЯ УСТАНОВКА

Генератор. В установке, схематически изображенной на рис. 2-1, основным является источник электрического тока- генератор. Он преобразует подведенную к нему механическую энергию в электромагнитную. Генератор можно сравнить с паровым котлом: в последнем химическая энергия топлива преобразуется в тепловую энергию нагретой воды (пара), а в генераторе механическая энер-

Геиератар вольтметр Амперметр

Рис. 2-1. Простейшая электрическая установка. Генератор снабжает энергией лампы накаливания.

гия, сообщаемая ему валом двигателя, преобразуется г. электрическую энергию, направляемую по проводам.

Работу генератора труднее объяснить, чем работу котла. Мы ее рассмотрим потом, а пока ограничимся указанием на то, что генератор может служить источником электрического тока, и механический двигатель затрачивает на его вращение тем большую мощность, чем большую мощность отдает генератор.

Простейший генератор имеет два зажима; к ним присоединяются две металлические (например, медные или алюминиевые) проволоки, соединяющие генератор с потребителем.

lid рисунке потребитель представлен в виде всем известных электрических ламп накаливания.

Внимательно присмотревшись к рисунку, мы видим, что цепь электрического тока является замкнутой. Здесь имеется даже несколько замкнутых цепей из металлических проводников. Идя вдоль правого провода, попадаем к одному из зажимов лампы накаливания, проходим через ее металлическую нить, затем возвращаемся по обратному проводу через амперметр и рубильник к левому генераторному зажиму.

Замкнутость электрической цепи есть необходимое условие для протекания электрического тока.

Если разомкнуть рубильник, показанный на рис. 2-1, цепь тока окажется прерванной, ток в цепи протекать не будет, и лампы погаснут.

То же самое получится, если лампа (рис. 2-2) перегорит , г е. расплавится ее металлическая нить. И в этом случае электрическая цепь окажется незамкнутой.

Ток. Для контроля за работой установки в нее включены два измерительных прибора. Один из них измеряет ток или, как говорят иногда, силу тока.

Этот прибор получил название амперметра, потому что в качестве единицы электрического тока принят ампер. Эта буква сокращенно обозначается буквой а. Амперметр включается в рассечку проводов: цепь тока разрезается и в месте разреза концы> проводов присоединяются к двум металлическим зажимам амперметра.

Электрический ток в комнатных лампах порядка 0,5-1 а.

В электрической плитке (приключаемой к сети 120 в) ток порядка 4-5 а.

В линиях передачи высокого напряжения ток достигает сотен и тысяч ампер.

При коротких замыканиях в кабельной сети токи нередко достигают десятка тысяч ампер

В линиях связи применяют небольшие токи, например

Рис. 2-2. Электрическая лампа накаливания.

Стрелками показаны те точки, которыми лампа присоединяется к проводам

токи, текущие в телефонном аппарате, составляют сотые доли ампера.

Токи молний достигают сотен тысяч ампер.

Напряжение. Другой прибор, включенный между проводами, измеряет существующее между ними электрическое напряжение.

Единицей электрического напряжения является вольт. Эта единица сокращенно обозначается буквой в. Поэтому прибор, измеряющий напряжение, носит название вольтметра. .

Напряжение осветительной сети внутри зданий обычно равно 127 или 220 в. Напряжение трамвайной сети 600 в. В линиях передачи высокого напряжения оно достигает сотен тысяч вольт. Напряжения, возникающие в человеческом теле, - по ним врачи судят о работе сердца, мозга и других частей нашего организма, - очень малы. Так, электрокардиограф, прибор, записывающий работу сердца, отмечает напряжения, составляющие одну стотысячную долю вольта.

Автомобильные аккумуляторы имеют напряжения били 12 в. Батарея карманного фонаря - около 4 в.

Напряжение и ток являются основными показателями того, что происходит в электрической цепи.

Во всякой электрической установке можно выделить следующие основные части: 1) провода; 2) разъединяющие аппараты; 3) потребители; 4) измерительные приборы; 5) генераторы.

С устройством измерительных приборов и генератора мы ознакомимся дальше, а здесь рассмотрим остальные части электрической установки.

Провода. Металлические провода, связывающие генератор с потребителем, имеют назначение, подобное назначению трубопровода: по ним течет, движется электричество.

Движущееся электричество называют электрическим током. Поэтому говорят, что по проводам течет или проходит ток.

Электрический ток проходит в толще металла, так же как пар проходит внутри труб. Провода для большей гибкости иногда делаются скрученными из нескольких отдель-Нь1х проволок.

Скрученная вместе пара проводов, каждый из которых состоит из тонких проволок, образует шнур. Шнуры применяют для осветительной проводки.

Изоляция. Роль стенок трубопровода в данном случае играет воздух, окружающий проволоку, или слой и з о л и-рующего материала, покрывающий проволоку (рис. 2-3).

Таким изолирующим материалом могут служить: бумага, пропитанная смесью минерального масла с канифолью (вид смолы), резина, шелк, проклеенная лаком слюда, фарфор, пластмасса и т. п. Дело в том, что

электрический ток, свободно проходя через металл, не может проходить через воздух, через резину, бумагу и другие электроизолирующие материалы.

Когда берут провод в виде голой проволоки, то изоляцией служит воздух. Но проволока ведь должна быть как-то прикреплена к стенам или специальным опорам, а материал стен и опор не является достаточно изолирующим - по нему хоть и плохо, но может проходить ток. Поэтому

Рис. 2-3 Электрический кабель. / - токозедущпе прово точны'1 жилы, 2 - изо 1яция из пропитачлоЧ бумаги, 3 - свинцовая оболочка, препятствующая влаге проникнуть вглубь изоляции, 4 - сзальгая л^чта, защищающая кабель от механических повреждечии, 5 - джутовая оплетка

Рис. 2-4. Провод прямо > го ль-ного се iehiw (шипа) на опорных изоляторах.

голые провода прикрепляются к опорам или стенам на изоляторах (рис. 2-4).

Такие изоляторы, подвесные или опорные, обычно делаются из фарфора.

Чем выше давление пара, тем из более прочного материала должна быть сделана труба. Прочность труб, применяемых для водопровода, может оказаться недостаточной для пара высокого давления. Пар с давлением в несколько десятков атмосфер может разорвать, разрушить такую тру бу.

Так же и электрическая изоляция должна быть достаточно высокого качества и достаточной толщины. Если она 32

Рис. 2-5. Фарфоровые изоляторы (ролики) низкого напряжения (120, 220 в).

гсишком тонка или недостаточно высокого качества, мо-,ет произойти ее разрушение или, как говорят, пробой золяции.

Шнур, применяемый для осветительной проводки в зарытых помещениях, легко выдерживает напряжение 100, 00 и даже 500 в, но не пробуйте присоединить его к ис-очнику тока с напряжением в несколько тысяч вольт, золяция будет п р о б и-а и ток будет замыкаться ерез искру, образующуюся месте пробоя; воздух, рас-аленный током, проводит (лектричество почти так же шрошо, как и металлический провод.

Точно так же в случае воздушных проводов при высоких напряжениях необходимо оставлять достаточное расстояние между про-врдами, а также между оводами и стеной или юрой. Кроме того, и фар-оровые изоляторы нужно выбирать подходящими для данного напряжения.

На рис, 2-5 и 2-6 показаны фарфоровые изоляторы для низкого и высокого напряжений.

Выбор сечения проводов, ем больше воды или пара протекает по трубам, тем

Рис. 2-6. Цепочка изоляторов, поддерживающих провод высокого напряжения (ПО кв). Справа показаны два отдельных изолятора. Их диаметр приблизительно разен 30 см.

ТАБЛИЦА 2-1

Длительно допустимые нагрузки медных проводов и шнуров с резиновой изоляцией, проложенных на роликах

Примечание Нагрузки проводов с алюминиевыми жилами следует принимать равными 77% нагрузки соответствующих медных проводов

шире должны быть трубы, тем больше должно быть их сечение.

Точно так же, чем больший ток идет по проводам, тем больше должна быть площадь их поперечного сечения В табл. 2-1 приведены наибольшие значения длительно протекающих токов для медных и алюминиевых проводов разных сечений. Более подробные сведения о допустимых нагрузках приведены в конце главы.

Рис. 2-7. Ламповый выключатель. Рис. 2-8. Рубильник.

Разъединяющие аппараты. Для того чтобы преградить путь пару, нужно отделить одну часть трубы от другой посредством сплошной металлической перегородки. Для того чтобы преградить путь току, нужно рассечь провод и оба конца отделить друг от друга слоем сплошной изоляции. Такой изоляцией могут служить, например, воздух или масло.

На рис. 2-7-2-11 изображены пять разных аппаратов, служащих для преграждения пути току или, другими словами, для разрыва цепи.

Все эти аппараты включаются в рассечку проводов.

Первый из них - выключатель (рис. 2-7), применяемый для включения и выключения ламп накаливания. В одном положении он соединяет подходящие к нему провода металлической пластинкой, в другом положении он создает между ними разрыв электрической цепи, вводя ме-

Рис. 2-9. Контактор типа КП-523.

/ - подвижной контакт; 2-неподвижный контакт; 3 - втягивающая катушка, 4 - гасительная камера, 5 - сердечник катушки 4, 6 - то-коподвод к катушке 4, 7 - электромагнит; 8 - сердечник электромагнита; 9 - металлический корпус контактора; 10 якорь.

жду концами проводов изолирующее вещество (фарфор, Фибра). Такого рода выключатели приспособлены для выключения небольших токов (несколько ампер), проходящих в осветительной сети.

На рис. 2-8 изображен выключатель, называемый обыч-но Рубильником. На изолирующей пластине крепятся четыре конца, принадлежащие двум проводам электрической цепи. Эти концы соединены со специальными пружинящими гнездами, в которые укладываются два металли-

Рис. 2-10. Масляный выключатель типа В.МБ на 10 кв.

1 - неподвижны! контакт; 2 - подвижной контакт; 3 - штанга; 4 -~ контактная траверса; 5 - пружина, нажимающая на контакты; 6 - отключающая пружина; 7~фарфоровая рубашка в масле; 5- указатель положения вклю-ieno - отклюiei;o; S~ выхлопная труба для отвода газов; 10 - опорный изолятор.

ческих ножа. С нижними гнездами ножи соединены при помощи металлических осей, вокруг которых они могу! поворачиваться.

Когда ножи рубильника опущены, путь току прегражден, так как ток не может проходить по воздуху.

Такой рубильник может разрывать цепь с током в Д£ сятки ампер и может пропускать ток в сотни ампер (разумеется, при соответствующей конструкции). Разрывать рубильником большие токи не рекомендуется.

Рубильники применяются только в'установках с напряжением до 500-600 в.

Рубильники, как правило, должны быть закрыты защитным кожухом или установлены за щитом, как это и показано на рис. 2-8.

В современных установках вместо рубильников част*1 ставятся более совершенные выключатели (рис. 2-9). 36

Рис. 2-11. Выключатель со сжатым воздухом на 6,3 кв и 1 ООО а.

1- подвод тока; 2- отвод тока; 3- неподвижный контакт; 4 - кольцо неподвижного контакта; 5 - держатель пружины; 6 - пружина подвижного контакта; 7 - подвижной контакт; 8- неподвижный контакт разъединителя; 9- нож разъединителя; 10- промежуточный электрод; - глушитель; 12 - шунтирующее сопротивление; 13 - изолятор полый; 14- бак со сжатым воздухом; 15 - перемычка шунтирующего сопротивления, соединяющаяся с гиокой связью 16.