какое сопротивление в розетке 220 вольт
Сила тока в розетке
Для того, чтобы разобраться в данном вопросе, необходимо для начала отыскать в книгах или чертогах разума следующую информацию:
Хоть электрика опасная и строгая наука, но опытные, умудренные опытом спецы любят шутить на профессиональные темы. Например, в кабинетах или мастерских можно встретить различные смешные и не очень плакаты, относящиеся к теме электрики:
Пару слов о физике процесса и законе Ома
Вводная про подключение амперметра, вольтметра и измерения мультиметром
Следующим пунктом разберемся с нашими измерительными приборами, которыми мы измеряем ток или напряжение.
Для измерения напряжения в цепи уже используется вольтметр. Вольтметр подключается параллельно цепи и имеет большое внутреннее сопротивление. Это сопротивление необходимо для того, чтобы уменьшить ток, протекающий через прибор. Ведь по закону Ома мы уже понимаем, что при постоянстве величины напряжения, чем больше сопротивление, тем меньше ток.
Еще важным пунктом является предел измеряемых величин на приборах. То есть до измерения, желательно знать порядок величины, которая будет замерена.
Как измерить напряжение в розетке
Что мы будем делать дальше? Берем вольтметр или мультиметр, собранный для измерения переменного или постоянного напряжения. Одним концом тыкаем в одну дырку розетки, а вторым в другую дырку розетки. Что у нас получится?
Какой величины ток в розетке и как его измерить
Теперь то, что делать нельзя. А то вдруг, вы сразу читаете и делаете. Потом претензии. Поэтому чисто теоретически. Берем мультиметр, подготовленный для измерения силы тока, или амперметр и один конец тыкаем в одну дырку розетки, второй во вторую. Что у нас произойдет?
Далее берем нагрузку. Нагрузка это любая штука, которая имеет сопротивление (активное, индуктивное, емкостное). Или же это прибор, который имеет свою электрическую схему (которая и есть сопротивление) и для работы ему необходимо подать питание на выходы ноль и фаза или плюс и минус. Схем огромное количество, как и приборов, где они применяются.
В общем измерение тока и напряжения это занятие, которое требует практической и теоретической подготовки от человека. Всегда лучше перестраховаться и вызвать специалиста, который разбирается в данных вопросах. Или хотя бы проконсультироваться.
За какой провод можно браться в розетке под напряжением? Фазный или нулевой?
Раз уж мы в разделе электробезопасность, то обсудим и вопрос касания нулевого и фазного провода в розетке. Случайно или специально электричество разбираться не будет, результат будет одинаков.
Коснулись сразу фазного и нулевого
Коснулись фазного проводника:
Если Вы парите в воздухе как птичка или стоите на сухой деревянной подставке плюс не касаетесь другими частями тела заземленных предметов, плюс еще куча факторов, которые вы “учли” (хотя скорее всего не учли, а просто так сложились обстоятельства) => Тогда Вас не ударит током.
Замечание: Допусти, ситуация сложилась так, что Вы выжили. И вы всем говорите, что вот так можно делать. Кто-то Вас послушает и повторит, но с более печальным исходом. То ли из-за влажного пола или рук, то ли из-за случайного касания заземленного корпуса оборудования. Значит, Вы обрекли человека на беду, только лишь, потому, что использовали “эффект выжившего”. Это не круто.
Коснулись рабочего нуля:
С вами ничего не случится, только если нагрузка в сети симметричная по всем трем фазам, и ток в нулевом проводе не течет (подробнее про смещение нейтрали), а это редкий случай, который иногда может встретиться на производстве.
Всегда проще обесточить сеть и произвести необходимые работы, чем подвергать свою жизнь риску. Как говорится, правила техники безопасности пишутся кровью. Но я не отрицаю, что находились люди, которые брались за фазный, нулевой провода и ничего им не было. Просто игры с электричеством не приведут ни к чему хорошему. Это как идти с закрытыми глазами через автобан ночью без опознавательных знаков.
Напряжение 220 Вольт
Да, все знают что это электрический ток в розетке должен быть 220 вольт». Но тех, кто представляет хотя бы приблизительно как он образуется и передаётся потребителю, кто может сказать «в бытовой электросети однофазная линия переменного тока 220 вольт частотой 50 Герц» совсем немного и, скорее всего, это будут специально обученные люди, которые тоже порой не задумываются о том, почему именно 220 вольт? Почему переменный ток, почему частота сети именно 50 Герц? А действительно, почему сложилось именно так? Вариантов-то было множество. И кстати, заходя вперёд, стоит сообщить что вышеперечисленное не эталонный стандарт для всей планеты. Кто-то пошёл и другим путём в возведении электро-инфраструктуры. На эти и некоторые другие вопросы мы попытаемся дать ответы в данной статье.
Откуда берется напряжение
Принцип действия генератора основан на магнитной индукции. Вращательное движение генератора превращается в электрический ток. То есть можно сказать, что генератор — это тот же самый электродвигатель, но обратного действия. Если на электродвигатель подать напряжение, то он начнет вращаться. Генератор работает наоборот. Вращательное движение вала генератора превращается в электрический ток. Поэтому, чтобы вращать вал генератора, нам потребуется какая-либо энергия извне. Это может быть пар, который раскручивает турбину, а она в свою очередь раскручивает вал генератора
Принцип работы ТЭС
либо это может быть сила потока воды, которая с помощью гидротурбины раскручивает вал генератора, а он в свою очередь также вырабатывает электрический ток
Ну или это может быть даже ветряк
Ветряная электростанция
Короче говоря, принцип везде один и тот же.
Экскурс в историю
Итак, генератор на нашей электростанции преобразовывает механическую энергию в электрическую. А что дальше? В каком виде и как именно передавать энергию потребителю? Как избежать колоссальных потерь при передаче?
Поразительно, но подобная ситуация существовала на самом деле! В той же Российской Империи вплоть до начала 20 века была полная неразбериха. Рядом с каждым «крупным» потребителем электроэнергии (фабрика, подворье преуспевающего купца или гостиница для особ благородных кровей) строили отдельную электростанцию. Было множество конкурирующих фирм, предоставляющих услуги электрификации и, в последующем, своё электрическое оборудование заточенное только под свою сеть. Каждый поставщик электроэнергии задавал собственные параметры электросети – напряжение, частоту. Были даже электросети с постоянным током! Человек, купивший, к примеру, электролампочки в «Товариществе электрического освещения Лодыгин и Ко» смог бы использовать их лишь в электросети этой же компании. При подключении к сети «Дженерал электрик» эта лампочка тут же вышла бы из строя – напряжение сети этой фирмы было значительно выше необходимого, не говоря уже о других параметрах.
Лишь в 1913 году имперские инженеры решились передавать электроэнергию на большие расстояния по воздушным проводным линиям, избавив от необходимости постройки электростанций «у каждой розетки». В преддверии грядущей великой войны и нахлынувшего патриотизма власть задумалась об импортозамещении. Ну прям как в наше время, после кризиса 2014 года). Были финансово и юридически задавлены многие небольшие западные фирмы (кроме германских и французских), преференции и льготы давались лишь отечественным товариществам и предприятиям. В итоге, это привело к монополизму на рынке поставщика электроэнергии и, невольно, стандартизации параметров электрической сети.
Так как Берлин и Париж были уже электрифицированы единой энергосистемой с переменным напряжением сети 220 вольт, отечественные компании также приняли этот стандарт. Людям было удобнее использовать электрические приборы единого типа, не беспокоясь что их новомодный электрический пылесос сгорит на новом месте жительства из-за других параметров энергосети. Произошло полное вытеснение многих небольших фирм – никто уже не хотел пользоваться их услугами и их приборами, хотя они вынужденно подстроились под единый стандарт электросети. Те самые 220 вольт переменного тока.
Почему именно переменное напряжение?
Не так давно по историческим меркам у человечества возникла дилемма: какой ток лучше? Переменный или постоянный? Этот период времени был известен, как «война токов». На самом деле были споры между Николой Теслой и Эдисоном — самыми великими учеными-изобретателями того времени. Эдисон был за постоянный ток, а Никола Тесла — за переменный. Это борьба продолжалось более 100 лет, даже после смерти этих великих ученых! Но все-таки в 2007 году окончательную победу одержал переменный ток.
Дело все в том, что постоянный ток при передаче на большие расстояния теряет свою энергию на нагрев проводов. Здесь во всем виноват закон Джоуля-Ленца
Q=I 2 Rt
Q — количество выделяемого тепла (Джоули)
I — сила тока, протекающего через проводник (Амперы)
R — сопротивление проводника (Омы)
t — время прохождения тока через проводник (Секунды)
Нетрудно догадаться, что чем больше сила тока будет протекать по проводам, и чем длиннее будут провода, тем больше они будут нагреваться, так как сопротивление провода выражается формулой:
сопротивление провода формула
Второй причиной было то, что в генераторе постоянного тока надо было использовать специальную конструкцию, которая бы позволяла снимать электрический ток с движущихся обмоток. Для этого на валу двигателя крепился так называемый коллектор, к которому припаивались обмотки генератора. Коллектор все время находился в движении, так как он закреплен на самом валу генератора. С коллектора с помощью графитовых щеток снималось напряжение. Тот же самый принцип до сих пор используется в генераторах и двигателях постоянного тока.
Принцип работы генератора постоянного тока
Минусом такой конструкции является то, что со временем щетки и коллектор изнашиваются. Поэтому, такой генератор надо часто обслуживать, вовремя заменять щетки и чистить коллектор. Чаще всего такой генератор имеет два провода: плюс и минус. Чем больше коллекторных пластин (ламелей) на таком генераторе, тем чище будет постоянный ток с такого генератора. Если такой генератор имеет множество ламелей и крутится с одинаковой скоростью, то на осциллографе можно увидеть примерно такую картину постоянного тока
осциллограмма постоянного тока
Таких недостатков лишен генератор переменного напряжения. Принцип его действия показан ниже
Принцип работы генератора переменного тока
В настоящее время в нем используются три обмотки, разнесенные друг от друга на 120 градусов. Один конец каждой обмотки соединяется с друг другом, образуя так называемый «ноль». В нашей стране такие генераторы на ТЭС или ГЭС стараются крутить со скоростью 50 оборотов/сек. Ну или 3000 оборотов/минуту. Неплохая такая скорость). В Америке же их крутят под 60 оборотов/сек. А что такое обороты в секунду? Это и есть частота. А частота, как вы помните, выражается в Герцах (Гц). Поэтому, у нас в розетках частота 50 Гц, в Америке 60 Гц.
Такие генераторы называют трехфазными, так как они имеют три фазы: A, B, C. В англо-язычной литературе можно увидеть обозначение R, S, T либо L1, L2, L3. Точка, где соединяется конец всех обмоток обозначается буквой N (ноль).
Генератор переменного тока
То есть по сути с генератора выходит 4 провода: фазы A,B,С и 0, он же нейтраль N, который соединяет один конец каждой из трех обмоток.
Обмотки генератора переменного тока
При вращении ротора-магнита в каждой обмотке создается электрический ток. Если с помощью осциллографа вывести осциллограммы сразу трех обмоток, то можно увидеть что-то типа этого:
Осциллограммы трехфазного напряжения
Передача электрического тока на дальние расстояния
Для этих целей идеально подойдет трансформатор, но не простой, а трехфазный. Здесь используется замечательное свойство трансформатора: если повышаем напряжение, то понижаем силу тока, и наоборот, понижаем напряжение, увеличиваем силу тока. Поэтому, для того, чтобы передать полученную электроэнергию на дальние расстояния, нам нужно увеличить в несколько раз напряжение, тем самым мы в это же число раз уменьшим силу тока. Ниже на рисунке схема передачи электроэнергии от генератора ГЭС и до конечного потребителя, то есть для заводов, для электротранспорта и для нас с вами.
Передача электроэнергии от генератора до конечного потребителя
С ГЭС напряжение повышают до нескольких киловольт, чаще всего до 110 кВ. Все это достигается с помощью трехфазного высоковольтного повышающего трансформатора (2).
Трехфазный высоковольтный трансформатор
Далее высоковольтное напряжение идет по высоковольтной линии (3) и доходит до какого-либо города, либо райцентра.
Высоковольтная линия передачи электроэнергии
В каждом райцентре либо городе есть своя подстанция, где имеется уже свой высоковольтный понижающий трансформатор (4), который преобразует напряжение 110 кВ в 10 кВ, либо в 6 кВ (5).
Почему нельзя было сразу тянуть провода с генератора? Зачем надо было повышать, а потом снова понижать напряжение? Все опять же из за закона Джоуля-Ленца. Так как ГЭС находится на очень большом расстоянии от потребителей электроэнергии, приходится повышать напряжение, чтобы минимизировать потери на нагрев проводов. Как мы уже говорили, трансформатор повышает напряжение, но при этом уменьшает во столько же раз силу тока, поэтому потери в проводах на дальние расстояния сокращаются в разы, исходя из формулы Джоуля-Ленца Q=I 2 Rt.
Потом уже с подстанции напряжение расходится по трансформаторным «будкам», которые можно уже заметить в каждом районе.
Трансформатор 6 кВ в 380 В
От этих «будок» выходит после преобразования приблизительно 380 Вольт. Но здесь есть один нюанс. Везде используется три провода, а к нам в дома заходят чаще всего два провода. В чем же дело? А дело как раз в том, что есть такое понятие как линейное и фазное напряжение. Линейное напряжение замеряется между 3 проводами, по которым идут 380 В. Они называются фазами. То есть грубо говоря — это те же самые провода, которые вышли с генератора еще где-нибудь на ГЭС. Но если взять любую из фаз и замерять напряжение относительно нулевого проводника, то есть относительно нуля, то у нас будет фазное напряжение 220 В. Получается, к нам в дом заходит ОДНА фаза и НОЛЬ. Куда деваются другие фазы? Они равномерно распределяются между жильцами дома или вашего района. То есть к вашему соседу может придти другая фаза, но тот же самый ноль.
Трехфазное линия передачи электроэнергии
Напряжение 220 Вольт
Очень много вопросов в рунете именно по напряжению «из розетки». Самый часто задаваемый вопрос выглядит так:
— Какой ток в розетке?
Здесь вопрос, конечно же, поставлен неправильно. Током чаще всего называют именно силу тока. Правильнее было бы задать вопрос: «Какое напряжение в розетке?»
У нас в России в домашней сети переменное напряжение с частотой в 50 Герц, максимальной амплитудой приблизительно в 310 Вольт и действующим напряжением в 220 Вольт. Думаю, это будет самый развернутый ответ.
Итак, теперь давайте разбираться что к чему.
Как же выглядит этот «ток из розетки» на осциллографе? Ну примерно вот так:
По вертикали у нас одна клеточка равняется 100 Вольтам. Следовательно, максимальная амплитуда Umax будет равна где-то 330 Вольт
амплитудное значение напряжения
По идее должно быть 310 Вольт. Хотя оно и не удивительно. Напряжение в сети редко когда бывает стабильным. Все, конечно же, зависит от потребителей и трансформатора на электростанции, который их питает.
Когда я был еще совсем маленьким, рядом с телевизором у нас стояло очень интересное устройство. На нем была шкала, и мы вечером подкручивали крутилку, чтобы шкала показывала ровно 220 Вольт, иначе телевизор отказывался работать. С возрастом я понял, что это был ручной стабилизатор напряжения, так как именно вечером все соседи начинали «жрать» электричество и поэтому в сети было вольт 190-200. Это уже сейчас во всех телевизорах и других бытовых приборах эти стабилизаторы встроены прямо внутри прибора, и поэтому надобность в стабилизаторах резко отпала.
Что такое фаза и ноль
К вам 220 Вольт приходит по двум проводам. Иногда с ними бывает в связке еще и третий провод желто-зеленого цвета — это земля. Этот провод используется для обеспечения безопасности. В старых домах такого провода нет. Земля в 90% случаев обозначается как желто-зеленый провод. Другие провода могут иметь различную окраску, но чаще всего стараются ноль маркировать синим проводом, а фазу — ярким цветом. Например, красным.
Обозначение фазы, нуля и земли на проводе
осциллограмма 220 В
Какие процессы происходят на фазе?
В какой-то момент времени фаза бывает больше по напряжению, чем ноль. В какой-то момент времени она становится равна нулю. А в какой-то момент времени становится меньше чем ноль. Или, иначе говоря, ноль становится больше по напряжению, чем фаза). Потом фаза снова становится равна нулю, а потом снова больше нуля и все это повторяется до тех пор, пока работает генератор на электростанции.
Хотите узнать, как все это выглядит на графике? Да пожалуйста 😉
фаза и ноль на осциллограмме
Как я уже сказал, фаза без нуля — ничто! И если даже встать на диэлектрический коврик, то есть полностью изолировать себя от контакта с землей, то можно даже и потрогать фазу без вреда для здоровья. НО! не вздумайте проверять это дома! Так поступают только матерые электрики и у них имеются в наличии эти диэлектрические коврики и другие прибамбасы.
Но никогда, слышите, НИКОГДА! не дотрагивайтесь голыми руками сразу до двух проводов, тем более взяв их по одному в руки! Вы будете проводником, соединяющим цепь 220 Вольт. Или попросту говоря, вас ударит электрическим током. Думаю, некоторые до сих пор помнят эти «приятные» ощущения. А как бодрит сразу! Уууухх)))
Напряжение в розетке — это действующее напряжение и вычисляется оно по формуле:
UД — это действующее напряжение, В
Umax — максимальное напряжение, В
что мы и видели на осциллограмме.
Так что знайте, что в электронике и в электрике если вам говорят, что напряжение переменного тока, допустим, 24 Вольта — это действующее напряжение. Максимальным значением переменного напряжения никто не пользуется.
Почему нельзя измерять ток в розетке?
В интернете и различных других источниках много информации о том, как научиться пользоваться мультиметром, как измерять напряжение, ток, сопротивление. Все показывают, рассказывают, но начинающие мастера продолжают совершать ошибки при проведении измерений. Эти ошибки дорого обходятся – выходят из строя измерительные приборы, иногда сгорают устройства в которых производят измерения, или того хуже, люди получают удары током и другие травмы. Цель этой статьи – на конкретных примерах показать и доходчиво объяснить почему нельзя делать некоторые вещи при проведении измерений. Человек должен не запомнить почему нельзя, а понять, как надо и почему нельзя иначе.
Начнем с целей ради которых проводятся измерения.
Невозможно визуально, путем внешнего осмотра, определить режимы работы элементов электрической цепи или схемы.
Для этого измерительными приборами проводят измерения, т.е. определяют, нет ли перегрузки отдельных элементов, соответствуют ли норме питающие напряжения и т.д.
А теперь главное, измерительный прибор не должен влиять на схему при его подключении к ней, иначе измеренные значения не будут соответствовать тем значениям, которые они имеют на самом деле. Другими словами, состояние схемы без подключенного измерительного прибора должно оставаться таким же и после того, как прибор подключили.
Как это реализуется в различных режимах:
Потенциалы у них разные, следовательно — между ними существует напряжение. Нам нужно его измерить. Чтобы его измерить необходимо к этим точкам подключить вольтметр. Вольтметр не должен при подключении изменить состояние точек А и Б. Это возможно в том случае, когда вольтметр будет иметь бесконечно большое сопротивление (реально это десятки, а то и сотни мегаом) и при его подключении к точкам А и Б практически не будет тока, иначе наличие тока повлияет на величину потенциалов точек. Чем выше класс вольтметра, тем выше его внутреннее сопротивление и меньше влияние на схему при проведении измерений.
Вывод – вольтметр имеет бесконечно большое внутреннее сопротивление, подключается к измеряемым точкам параллельно, при включенном питании. Перед измерением необходимо выбрать режим – постоянное напряжение или переменное, выставить предел выше ожидаемого результата измерений и произвести измерение.
Чтобы измерить ток амперметр нужно включить в цепь. Для этого ее нужно разорвать и пустить ток лампочки через амперметр. Согласно принципа минимального влияния на электрическую цепь, понятно, что сопротивление амперметра должно быть минимальным. Реально сопротивление хорошего амперметра доли Ом, иногда даже тысячные. Фактически мы амперметром заменим кусок провода.
Вывод – амперметр имеет бесконечно малое внутренне сопротивление, подключается в разрыв существующей электрической цепи, при выключенном питании. Перед измерением необходимо выбрать режим – постоянный ток или переменный, выставить предел выше ожидаемого результата измерений, включить питание и произвести измерение.
А теперь самое главное. Есть розетка, у нее две точки, назовем их так же, А и Б. На розетке написано ̴ 6 А, 220 В.
Некоторые начинающие мастера увидев это думают, а ну ка я проверю свой приобретенный прибор.
Видит надпись ̴ 220 В. Он ставит режим измерения переменного напряжения, предел выставляет больше этого значения, например, 750 В, и щупы в розетку, видит результат измерений 220 В. Тут все правильно. Это аналогично нашему примеру измерения напряжения в начале этой статьи.
Давайте детально разберем почему, чтобы не запомнить, что так нельзя, а понять.
Для протекания электрического тока, как сказано выше, необходимо два условия: разность потенциалов и электрическая цепь, по которой этот ток будет протекать.
Разность потенциалов в розетке есть, мы ее измерили, она составляет 220 В. А электрической цепи нет, к розетке ничего не подключено. Когда мы подключили амперметр к розетке он и стал электрической цепью, а поскольку сопротивление амперметра минимальное, всего доли Ом, то ток в цепи состоящей только из амперметра согласно закону Ома (I = U/R) стремится к максимально большому значению и будет расти столько, сколько позволит мощность источника питания или прочность элементов цепи. Посчитайте, какой будет ток если сопротивление амперметра, например, 0,01 Ом. По закону Ома I = 220 В : 0,01 Ом. Получается 22000 Ампер. Сопротивление электропроводки существенно не ограничит этот ток, например для меди, сечением 2,5 мм/кв оно составляет 0,007 Ом/м. Естественно такого значения ток не достигнет, потому что при 10 А сработает автомат, а если там «жучок», то сгорит провод в самом тонком месте. Вот в этом и есть причина аварии. Другими словами — такое подключение амперметра равносильно короткому замыканию.
Надпись на розетке 6А и 220 В обозначает, что контакты розетки и ее изоляция рассчитаны на токи до 6 А и напряжения до 220 В. Это значит, что к этой розетке нельзя подключать нагрузку, которая потребляет ток больше 6А. При напряжении 220 В это соответствует мощности до 1320 Вт.
Для проверки состояния электрической сети службы эксплуатации проводят измерения петли фаза-ноль. Один из специальных приборов который используется для этих целей называется MZC-300 (фирмы Sonel). Принцип работы прибора основан на измерении падения напряжения на калиброванном нагрузочном сопротивлении, как и рекомендовано ГОСТом 50571.16-99.
Смысл этих измерений заключается в том, что в соответствии с требованиями ПТЭЭП (правила технической эксплуатации электроустановок потребителей) и ПУЭ (правила устройства электроустановок) ток короткого замыкания электрической сети должен в разы превышать ток срабатывания автоматических выключателей, для предотвращения пожаров.
Пример измерения сопротивления:
Все резисторы имеют номинал 1кОм.
Измерение сопротивления при подключенном питании схемы, всего 1,5 В. Прибор показывает 736 Ом, а не 1 кОм. Причин две:
Измерение сопротивления при отключенном питании схемы, но измеряемый резистор не выпаян из схемы. Прибор показывает 833 Ом, а не 1 кОм. Причина в том, что батарейка в схеме отключена, но параллельно подключенные сопротивления остались.
Измерение сопротивления при отключенном хотя бы одном выводе. Это правильный метод измерения сопротивления, на приборе мы видим истинное значение сопротивления проверяемого резистора, 1000 Ом что равно 1кОм. Ток омметра протекает только через измеряемое сопротивление.
При использовании измерителей емкости конденсаторов и приборов для измерения индуктивности необходимо соблюдать вышеприведенные правила.
Материал статьи продублирован на видео: