Как сделать отопление от электричества в гараже: Отопление в гараже от электричества, самый экономный способ
Отопление гаража электричеством — самый экономный способ
Если вы планируете отопление гаража электричеством, самый экономный способ будет зависеть от нескольких факторов. Мы их рассмотрим в этой статье.
Какой бы способ обогрева вы не выбрали, в первую очередь стоит подумать об утеплении гаража. Обогревать улицу – дорогое удовольствие, даже если вы собираетесь использовать для этих целей самые современные и экономичные обогреватели.
Если стены гаража не обеспечивают должный уровень теплоизоляции, их нужно утеплить. Сравнение теплопроводности самых распространенных стройматериалов можно найти в статье теплоизоляция сэндвич-панелей. Кстати, можно построить очень тёплый гараж из сэндвич-панелей, особенно с пенополиуретановым утеплителем.
Не стоит забывать о сквозняках и воротах. Я уже рассказывал о том, как утеплить ворота гаража самостоятельно. Есть и другие нюансы, например, выбирая гараж на 2 машины с одними воротами или двумя, стоит помнить, что через большие ворота на улицу будет уходить большее количество тепла.
Но предположим, что с утеплением гаража всё в порядке, и нужно выбрать отопление для гаража – электрическое, как самый простой и безопасный вариант.
Котёл – самый экономный способ отопления гаража электричеством
Котёл эффективнее всего преобразует электричество в тепло. Это самый экономный способ отопления гаража электричеством, но он требует больших первоначальных расходов. Мало того, что котёл сам по себе дорог, так ещё разводка труб и установка радиаторов – дело довольно хлопотное. Да и минусовые температуры для подобной системы отопления могут быть противопоказаны, так что зимой, скорее всего, придётся постоянно поддерживать в гараже хотя бы +5 °C.
Котёл – самый экономный способ отопления гаража электричеством
Такой вариант нужно выбирать только в том случае, если вы собираетесь постоянно работать в гараже. Тогда окупятся первоначальные расходы и через какое-то время уже можно будет с удовольствием подсчитывать экономический эффект.
Тёплый пол
Тёплый пол в гараже может быть обустроен двумя способами:
- кабель;
- котел с водяным контуром.
Вы, наверное, заметили, что я не упомянул плёночный пол. Дело в том, что машина тяжеловата для плёночного тёплого пола и может его разрушить. А вот там, куда колёса автомобиля не смогут добраться, его вполне можно использовать.
Отопления в гараже от электричества – тёплый пол
Если вам приходится много времени проводить под машиной, тёплый пол поможет сберечь своё здоровье. Но тут стоит учесть один нюанс. С нагретого пола будет активно испаряться вода, обычно очень грязная, и другие пролитые на него жидкости. Это стоит учитывать и поддерживать пол в чистоте. Впрочем, это не проблема с современными покрытиями, о которых я писал в статье как и какой пол лучше сделать в гараже.
Если температура пола в гараже для вас не имеет принципиального значения, стоит рассмотреть и другие варианты.
Масляный обогреватель
Если вас интересует отопление гаража электричеством – самый экономный способ, то масляный обогреватель вам не подойдёт. Масляный обогреватель широко применяется в быту.
Одно из его главных преимуществ заключается в том, что он не сушит воздух. Но для гаража это скорее недостаток. Тут, наоборот, часто используют осушители воздуха для борьбы с конденсатом.
Масляный обогреватель – не лучший вариант отопления гаража электричеством
Довольно высокий расход электроэнергии делает масляный обогреватель малопривлекательным для гаража. Кроме того, он долго нагревает гараж, а как только вы его выключите – помещение сразу начинает остывать.
Существуют простые и недорогие варианты отопления в гараже от электричества, о которых я расскажу вам в следующей статье – отопление для гаража электрическое – самый экономный способ.
Обогрев гаража электричеством — как сделать отопление в гараже от электричества
Автомобиль, находящийся долгое время зимой в гараже в нерабочем состоянии, подвергается воздействию низких температур. В результате чего машина плохо заводится. В связи с этим хозяин должен позаботиться об экономном обогреве в гараже.
Какой вариант выбрать для отопления?
Для отопления гаража существует огромное количество способов – котлы на твёрдом топливе, буржуйки и т.д.. Но многие автовладельцы предпочитают обогрев именно электричеством. И в этом есть существенные плюсы:
- экологичность. Электрокотлы являются идеальным вариантом для отапливания строения
- небольшая цена на приобретение комплекта оборудования
- возможность монтажа своими руками
Среди минусов – дорогая оплата за потребляемую энергию с учётом ежегодного роста тарифов. Также существует риск замерзания воды в трубах в случае прекращения подачи электроэнергии.
Современные котлы характеризуются высокой технологичностью – возможность возобновлять работу без участия человека при возобновлении электропитания. Они являются безопасными благодаря датчикам, защищающим систему от перегрева, и не требуют дымохода. Отопить гараж можно посредством инфракрасного обогревателя, который монтируется на потолок и нагревает пол.
Источником теплового излучения служит электрический элемент из кварцевого стекла или керамики.
При выборе электрического способа нужно максимально утеплить помещение, чтобы избежать значительных теплопотерь зимой. Рекомендуется устанавливать возле отопительного прибора вентилятор для усиления циркуляции теплых потоков воздуха.
Отличной идеей станет выбор тепловой пушки, работающей от элекроэнергии. Она позволяет быстро прогреть маленькое помещение и высушивать у автомобиля колёса и днище. Данный прибор можно переносить в любую точку и направлять струю тепла в нужное место. Покупая такое устройство, присмотритесь к источнику питания, так как для конкретных разновидностей требуется трёхфазная сеть или проводка.
Идеальным решением для гаража станет электрокотёл с замкнутой системой водяных труб и радиаторами. Ассортимент котлов огромен, и каждый найдёт среди них подходящий агрегат по цене и мощности. Водяное отопление уместно, если гаражное сооружение входит в состав дома.
В противном случае обогревать отдельно находящееся здание весьма затратно.
Еще один эффективный способ обогрева – это стационарный нагреватель. Здесь воздух выступает в роли источника тепла. Такой метод исключает разморозку и риск протечек. Он применяется обычно в многоквартирных домах, но подойдёт и гаражу, если внизу располагается мастерская. В результате калорифер или воздушный котел прогревает воздух, который равномерно распределяется по помещению. Очередная доза поступает из помещения, и к нему прибавляется воздушный поток с улицы, уже отфильтрованный.
Как грамотно сделать монтаж отопления гаража своими руками?
В настоящий момент широко востребованы два способа обогрева – система «тёплый пол» и инфракрасный обогреватель. Сущность первого варианта заключается в том, что его оборудование начинается на стадии закладки гаражного строения, то есть в период заливки пола. Посредством такой технологии помещение будет прогреваться по всему периметру и снизу, обеспечивая оптимальную температуру зимой.
Для напольной облицовки специалисты рекомендуют плитку из керамики. Перед началом работы стоит прояснить ряд моментов:
- определиться с выбором схемы прокладки кабеля – т.е. раскладки теплого пола
- как произвести подключение к сети питания
- где расположить термостат и датчик
Затем пол подготавливается: поверхность выравнивается и покрывается теплоизоляцией из пенофола или полиэтилена, после чего формируется стяжка из смеси песка и цемента. На следующем этапе необходимо сделать раскладку электрического кабеля. Способ его крепления – пена для монтажа или сетка с ячейками. Последний вариант предпочтительней, так как утепляющий слой будет твёрдый, и благодаря этому кабель не будет вдавливаться в покрытие.
При установке провода на ленту избегайте перехлёста и следите, чтобы зона системы нагревания находилась в месте цементной стяжки. При обогреве пола гаража применяют двужильный провод, так как его электромагнитный фон достаточно низкий.
Чтобы организовать качественное отопление, устанавливается терморегулятор, который может быть двух типов:
- монтируемый в пол с заглушкой и трубой из гофры
- с датчиком воздуха, который ставится на уровне 160 см над полом
Данное устройство обязательно защищайте от влияния солнечных лучей и сквозняка. На финальной стадии концы кабеля выводятся к терморегулятору и бетонируются. Если вы решили сделать обогрев в гараже с помощью инфракрасного обогревателя, то такой способ не предусматривает участия профессионалов. Запомните – оборудование нужно расположить от стены не менее чем на 30 сантиметров, или его можно подвесить на тросах к потолку. Отопление монтируют следующим образом: прибор достаётся из коробки и располагается пластиной вниз на чистую ровную площадь. В потолке просверливают отверстия для шуруп-колец и завинчивают их. Затем крепят на них цепи обогревательного устройства. Их высота и длина поддаётся регулировке.
Способ расположения оборудования лучше выбрать с совмещением винтов в пазах с их последующим зажимом между кронштейном.
Обогрев с помощью электрической энергии
Экономичный и безопасный обогрев посредством электроэнергии предусматривает наличие терморегулятора. Его располагают над полом на высоте около 1,5 м. Прежде чем начать пользоваться системой, нагревательную пластину нужно обработать раствором со спиртом, чтобы удалить пыль и прочие загрязнения. Если вы выбрали воздушную систему, то для этого понадобится качественная проводка. Если она старая, то её лучше заменить.
В местах размещения обогревателей устанавливаются автономные розетки. Это означает, что они будут подключаться отдельной кабельной ветвью и оборудоваться защитой, состоящей из автоматического выключателя. Не забудьте про заземление и УЗО! Его монтируют после счётчика электроэнергии.
ТОП 5 электрокотлов для отопления гаража – обзор моделей, цены, отзывы
Простая установка, доступная стоимость и отсутствие разрешительной документации делают электрокотел для гаража самым оптимальным решением. Единственный его минус именно для таких помещений – наличие системы труб, по которым циркулирует теплоноситель. Если трубопровод есть, подобрать электрический котел не сложно. Главное понимать принцип его работы, верно рассчитать мощность и правильно установить.
С чего начать – теплоизоляция и утепление
Проводя аналогию с домом, в гараже важно не просто натопить помещение, но удержать тепло внутри. И первое, с чего надо начинать – с качественной теплоизоляции, иначе вы просто будете отапливать улицу.
Когда гараж – отдельно стоящее здание, утеплять его просто. Стены обшивают теплоизоляционным материалом (пенопласт, пенополистирол, минвата и пр.), при необходимости закрывают внешней отделкой. Если снаружи нет возможности утеплить, проводят работы внутри с тем же самым ассортиментом материалов.
Главная задача не просто натопить, но сохранить тепло внутри
Самое главное в таких помещениях – ворота. Это огромный мост холода, через который тепло практически мгновенно покидает помещение. Останавливаться подробно на описании работ не будем, эта информация более чем доступно изложена в статье «Утепление ворот гаража своими руками».
Снизить потери тепла поможет отдельная дверь в воротах, но это скорее идеальный, чем реальный вариант.
Конструкция системы отопления
Система отопления — генератор, излучатель и трубопровод
Итак, имеем утепленный гараж.
Что дальше? А дальше определяемся с системой отопления, которое включает 3 обязательных элемента:
- генератор тепла;
- излучатель;
- система передачи.
Генератор тепла – в нашем случае это отопление гаража электрокотлом. В других может выступать печь, в том числе на отработке, камин и другие автономные и
Отопление в гараже своими руками самый дешевый и простой способ
Общие требования
В случае установки системы обогрева своими руками, собственник недвижимости может лично выбирать срок и необходимость ее включения.
Чаще всего отопление включается при проведении ремонтных работ, и выключается на время хранения автомобиля.
Безопасность
Одним из главных требований к гаражному отоплению является его безопасность. В помещении находится большое количество горюче-смазочных материалов, а также легко воспламеняемые предметы.
В кооперативах, где конструкции располагаются впритык, пожар на отдельном участке может привести к выгоранию значительного массива.
По этой причине все отопительные системы должны иметь возможность аварийной блокировки в случае возникновения ЧП.
Целесообразность
Для владельцев имущества важна экономическая целесообразность применяемых методов. Если установленная отопительная система требует значительных расходов на эксплуатацию, стоит задуматься о выборе другого способа.
Правильное гаражное отопление должно быть надежным и сохранять устойчивость к перепадам температур снаружи помещения. Также это касается перебоев подачи энергоносителей.
Схема гаражного обогрева подразумевает предварительную теплоизоляцию помещения. Отопление незащищенных строений бессмысленно – нагретый воздух будет выходить наружу сквозь щели ограждающих конструкций.
Если меры по утеплению не предприняты, какой бы качественной ни была система, она станет обогревать не гараж, а пространство вокруг него.
Твердотопливное отопление гаража
Экономичный обогрев гаража в зимнее время проще всего организовать с использованием твердотопливного оборудования.
Дрова стоят довольно дешево, топить ими очень легко, просто и сравнительно безопасно. А для их горения можно соорудить печку любого типа
Если необходимо организовать самодельное отопление в гараже максимально дешево и быстро, лучше всего обратить свое внимание на печку типа буржуйка.
Печка-буржуйка представляет собой самый простой отопительный агрегат. Конструкционно она состоит из двух частей – это камера сгорания и дымоход
Спереди располагаются дверца зольника и загрузочная дверца. Из задней части отводится дымоход. Создать буржуйку для организации отопления в гараже можно из самых разных материалов:
Простая печь-буржуйка обычно является самым часто используемым агрегатом для отопления гаража, ввиду ее неприхотливости и дешевизны топлива.
- Из старого газового баллона;
- Из стального бидона;
- Из старой бочки;
- Из листового железа.
Вариантов чертежей – десятки и даже сотни, поэтому со сборкой проблем не возникнет.
Для организации отопления больших гаражей следует задействовать следующую схему – это буржу
Отопление гаража с 0 до +15С
Для многих автолюбителей в нашей стране, гараж является не просто коробкой для стоянки автомашины, но и местом, где проводится значительная часть взрослой жизни.
Однако зимой все мы сталкиваемся с одной насущной проблемой — холод и морозы, из-за которых невозможно не только нормально ремонтировать своего железного друга, но и просто находиться в этом помещении более 20-30 минут.
- занимает много места
- приходится покупать дрова или паллеты, где то их хранить
- постоянно подкидывать и т.п.
Кроме того, пока она разгорится и нагреет помещение, все равно приходится мерзнуть и испытывать неудобства. А представьте себе как было бы здорово, приходить в морозный зимний день в уже натопленный, теплый и светлый гараж и заниматься любимым делом, вообще ни капельки не отвлекаясь на процессы обогрева.
Думаете это фантазии? Вовсе нет. Уже давно существует такая штука, которую большинство автолюбителей в простонародии называют автономка Вебаста.
Хотя кончено Webasto, это фирма, которая производит как жидкостные, так и воздушные отопители для авто под своим брендом. Но название прочно закрепилось и ушло в народ для всех остальных аналогичных печек.
В советское время даже в Запорожце ставили что-то подобное.
Однако изобретательные китайцы все это дело немного доработали. Добавили площадку под отопитель, программную прокачку насоса и многое другое. В итоге получили вот такую штуку.
Хотя знающие люди говорят, что данная модель это просто копия Airtronic (Eberspacher). Только предназначенная для рядовых потребителей со вполне адекватной ценой.
Точно такие же воздушные печки используют для обогрева в кабинах большегрузных машин и микроавтобусах. При этом вам никто не запрещает устанавливать их у себя в гараже.
Некоторые умудряются ими обогревать даже комнаты в небольших дачных домиках. Почему нет?
Устройством можно управлять как в ручную, так и выставить автоматический режим (климат контроль). Либо программно задать время включения и отключения агрегата без вашего участия.
- адекватный ценник
- малый расход топлива
- не сжигается кислород в помещении как от калориферов и эл.нагревателей
- нет запаха газа
- работа от 12В (не нужна даже сеть 220В)
Ведь у некоторых до сих нет нормального сетевого напряжения в гараже.
- при работе не образовывается сырость и конденсат на стенах
А это больное место всех газовых пушек.
Давайте же подробнее познакомимся с комплектацией этой чудо-печки, узнаем как ее собрать, настроить, и что нужно сделать, чтобы она по настоящему заставила вас забыть все остальные альтернативы в виде дровяных буржуек, газовых пушек и электронагревателей.
Комплектация отопителя
Что входит в комплектацию устройства?
- пластиковый бак для дизтоплива на 10 литров
- комплект проводов с фишками для подключения
- шланги топливопровода
- выхлопная труба
- установочная площадка для корпуса печки
- направляющие патрубки и тройник для распределения воздушного потока
- шланги забора и выдува воздуха
- воздушный фильтр
Он необходим, чтобы при заборе воздуха в отопитель и его камеру сгорания, не попало лишней пыли и других частиц.
Он в основном требуется при монтаже устройства в автомобиле. Для гаража бесполезен.
- комплект хомутов, болтиков и т.д.
- ну и сама печка с топливным насосом и выносным электронным блоком управления
Также есть брелок для дистанционного запуска.
На печке с одной стороны стоит вентилятор. Снизу на металлических патрубках производится забор и выхлоп воздуха.
Тут же рядом с ними подключается топливопровод.
Пошаговая инструкция сборки китайской вебасто
Как собрать данный отопитель и подготовить его к работе? Первым делом нужно подумать о закреплении на стенке металлической пластины, на которой и будет стоять эта печка.
Для этого удобно воспользоваться небольшими металлическими уголками.
Но при достаточно толстых стенах, можно сделать и более надежное крепление на шпильках.
Далее, прежде чем размещать печку на пластине, не забудьте продеть кабель питания через специальную прорезь.
Выхлопную гофротрубу прикручиваете хомутом к патрубку, со стороны отверстия с алюминиевым радиатором.
Те кто уже испытал эту печку в работе, предлагают насаживать выхлоп на высокотемпературный герметик.
Обычный хомут не всегда может создать настолько плотное соединение, которое полностью изолирует выхлопные газы.
Вот посмотрите на результаты работы такой печки без хорошей герметизации выхлопа. Газы заметно вырываются наружу.
При установке в авто и торчащем патрубке на улице, это не критично. А вот при монтаже внутри маленького гаража с плохой вентиляцией, запашок может ощущаться.
С другой стороны, где пластиковая решетка с вентилятором, производится забор воздуха.
Профессионалы и производитель советуют делать забор свежего воздуха именно с улицы, а не из помещения гаража.
В печке два независимых воздушных контура. Для первого контура воздух берется снаружи, нагревается горелкой, после чего разогревается металлический радиатор и воздух выбрасывается вместе с выхлопными газами обратно на улицу.
Этот воздушный поток нужен для горения смеси, а не для обогрева, как заблуждаются некоторые.
Где лучше всего разместить эту печку и в каком месте закрепить площадку? Кто-то не особо заморачиваясь, запихивает эту штуковину в стандартный корпус от системника компьютера.
Заодно, подключая ее от компьютерного блока питания. Но лучше сделать все по уму. Размещайте ее там, где проще всего будет вывести выхлоп отработанных газов наружу.
Можно например поставить возле уже существующей вентиляционной решетки. А если у вас в гараже есть буржуйка, с выведенной на улицу трубой, тогда располагайте отопитель недалеко от нее.
Таким образом выхлопную трубу можно будет вывести непосредственно в эту печь и не придется ломать или сверлить стены.
При этом сама печь от газов будет нагреваться до 50 градусов и тоже отдавать это тепло в помещение.
А еще как вариант, можно рядышком установить радиатор отопления. Завести сначала выхлоп с отопителя в него, а уже после, сделать вывод наружу.
Таким образом горячие выхлопные газы у вас не будут пропадать зря, а дополнительно нагревать еще одну батарею в гараже.
Только будьте осторожнее с герметизацией стыков. Здесь также используйте высокотемпературный герметик. Он спокойно держит большие температуры.
Вход и выход с радиатора делается через сгоны.
Кто-то советует ставить даже два радиатора, дабы еще больше повысить КПД. Не стоит этого делать. Когда отопитель переходит на малый режим, внутри батарей будет образовываться точка росы и скапливаться конденсат.
Вам всегда нужно оставлять немного тепла на выходную трубку, которая будет торчать на улице. Этот выход никогда не должен обмерзать.
Иначе в один прекрасный момент, отверстие забьется ледяной пробкой и газы пойдут во внутрь гаража. При хорошей работе такая труба «дымит» как от настоящей буржуйки.
Кроме того, не забывайте что по инструкции, выход по трубе прямотоком должен быть не более 2-х метров.
Поэтому как сами понимаете, большое количество секций радиаторов здесь не подключить. А еще ремонтники таких печек утверждают, что для стабильной работы всего агрегата, выхлопная и заборная труба должны быть одинаковой длины.
После присоединения патрубков переходим к топливоотводу.
Его каким-то образом нужно вкрутить изнутри в пластиковый 10-ти литровый бачок. Для этого в баке придется просверлить отверстие диаметром 8мм.
Сделать это можно в двух местах. В каком именно, зависит от того, где у вас будет расположена заливная горловина. Но в любом случае, выход всегда должен смотреть вниз к полу, чтобы случайно не «хапнуть» воздуха.
Устанавливать этот топливоотвод нужно через нутро бака. Для этого через просверленное отверстие просовываете проволоку, и выводите ее наружу из горловины.
Далее прикручиваете к ней топливоотвод, продев проволоку через отверстие в нем.
И обратно затягиваете все это дело так, чтобы направляющий конец трубочки смотрел наружу.
Остается только затянуть гаечку, поджимающую изнутри уплотнительную резинку и герметизирующую стык.
Далее отрезаете несколько сантиметров резинового шланга, идущего в комплекте, и натягиваете его на топливную трубку, торчащую из бака. Кусочек шланга нужен, чтобы одеть на него фильтр.
Располагайте его, ориентируясь по направляющим стрелкам, которые указывают движение топлива.
Сверху фильтра, через еще один кусочек шланга, просовывается тонкая трубка топливоподачи. Все соединения затягиваются хомутиками.
Когда выход для дизтоплива подготовлен, можете закреплять бак на стенке.
При этом помните, что по технике безопасности, бак должен располагаться ниже горелки в печке.
Дабы топливо ни в коем случае не могло поступать внутрь самотеком.
Как установить и подключить топливный насос
Переходим к подключению топливного насоса.
Его крепежную резинку сбрызгиваете жидкостью WD40 (иначе бочонок не налезет), и натягиваете на насос.
Там, где у топливонасоса расположен клеммник под провода — это выход на отопитель.
С другой стороны подключается трубка от бачка с дизтопливом. Закрепляете топливный насос на стенке под углом в 45 градусов или строго вертикально.
В этом случае в нем не будет скапливаться воздух и жидкость будет полностью заполнять все пространство.
При этом желательно сам насос ставить ниже бака с соляркой, а топливный шланг не должен иметь крутых заворотов.
Это делается, чтобы в случае завоздушивания (например открыли крышку подлить ДТ или проверить уровень), воздух мог легко выходить из трубки наверх в бак. Иначе насос будет очень долго прокачиваться.
Говорят, что этот насос один из самых слабых элементов системы и «летит» в первую очередь. Благо китайцы у себя продают их в немерянном количестве. Подобрать под свою вебасту нужную модельку можете вот здесь.
Настройка блока управления и подключение питания
Переходим к подключению блока управления и проводов питания.
Закрепляете в удобном месте на шурупы пластиковую площадку дисплея.
Сверху дисплея расположен датчик, измеряющий текущую температуру в гараже. Смотрите не повредите его или не закройте чем либо.
Иначе корректной работы от устройства вам не добиться. Провода от управляющей коробочки подключаете к насосу и отопителю через специальные контактные фишки. Перепутать их сложно.
Самый толстый — это провод питания, который должен подключаться либо от аккумулятора, либо от блока питания на 12V.
Подобные широко используются для светодиодных лент.
Ток потребления китайского отопителя вебасты при запуске достигает 10А. Поэтому лучше брать мощный блок с запасом в 250-300Вт.
Не хотите покупать отдельно блок, тогда используйте зарядку, подключенную через АКБ и сеть.
Данная штука никогда не будет бесполезной в любом гараже.
ПодробнееА можно ли подключать эту вебасту только от блока питания, без АКБ? Нет, не рекомендуется.
Желательно использовать их в параллельном соединении.
Иначе при внезапном отключении света, отопитель просто сожгет себя изнутри. В нормальном режиме при выключении с кнопки, он сначала охлаждает все свои внутренности, тушит пламя, и только потом полностью и корректно глушит вентилятор и выключается сам.
Поэтому наличие АКБ для него обязательно, если хотите чтобы девайс проработал долго и исправно.
Главный вопрос, который интересует многих — насколько хватит аккумулятора? Как показали реальные испытания, для 90 амперной аккумуляторной батареи, отопителя хватает на 10-12 часов непрерывной работы. Ну а вообще ориентировочно исходите из максимального тока в 10 А/ч.
После подачи напряжения и нажатия кнопки включения, загорается дисплей.
Какие функции здесь есть, как им управлять? Нажимаете кнопку «ОК» — показывается температура.
Нажимаете еще раз «ОК» — высвечивается выставленная на отопителе мощность.
Ее можно уменьшать или увеличивать кнопками «вверх-вниз» с правой стороны.
Далее идет текущее напряжение бортовой сети от АКБ или блока питания.
После этого следуют коды ошибок.
Можете ознакомиться что они означают из таблички ниже.
После кодов высвечивается время и все функции опять повторяются.
Выставление климат контроля на отопителе
У отопителя есть автоматический режим или как его многие называют — климат контроль. При нем устройство работает и управляется не по максимально выставленной мощности, а исходя из окружающей и предустановленной температуры.
Чтобы запустить этот режим, необходимо одновременно нажать две верхние кнопки.
После этого высветится показание температуры. Кнопками вверх-вниз устанавливаете желаемое значение. Как работает вебаста в этом режиме?
Например вы выставили на дисплее 19С, и по достижении в гараже заданной температуры, отопитель будет автоматически поддерживать этот параметр, периодически снижая или увеличивая обороты и температуру выхлопа. Для вас это прямая экономия топлива.
Чтобы задать на приборе дату и время, нажимаете на верхнюю кнопку со звездочкой и правыми кнопками переключаете цифры (часы-минуты).
Зачем это нужно? А затем, что таким образом вы сможете запрограммировать временной интервал работы и включение устройства в свое отсутствие. Например, вы запланировали завтра подремонтировать машину после 17.00.
Установили включение отопителя на 15.00 и приходите в пять часов вечера в натопленное и теплое помещение, где спокойно занимаетесь именно ремонтом, а не тратите более получаса на растопку буржуйки.
Чтобы выставить режим таймера:
- нажимаете клавишу звездочка
- нажимаете несколько раз ОК, чтобы на экране дисплея высветился значок будильника
Изначально будет светиться надпись OF — отключено.
Переведите прибор в режим ON, нажав кнопку со стрелочкой вверх.
После этого ОК. У вас начнут моргать цифры. Делаете все как ранее, пока не появится нужное время включения.
После установки часов и минут, опять высвечивается будильник и моргающие цифры. Это будет настройка времени отключения. Порядок здесь тот же самый.
По окончании такого программирования, печка будет сама запускаться в определенное время и прогревать гараж без вашего участия. Чтобы сбросить настройки, опять нажмите кнопу со звездочкой, и переведите режим будильника из положения ON, в положение OF.
Прокачка топлива
Перед самым первым запуском необходимо прокачать топливо. Для этого одновременно нажимаете две нижние кнопки — OK и «стрелка вниз».
У вас на дисплее загорится надпись «Н» и «OF».
Переключаете на ON.
После этого толчкообразно со щелчками запускается насос. На экране высвечивается соответствующий значок.
Чтобы выключить прокачку, переведите все в режим OF, нажав стрелку вниз. Первым делом при прокачке идет заполнение фильтра.
В конце концов жидкость в трубке должна достигнуть конца шланга топливоподачи.
Натягиваете и зажимаете его хомутом на соответствующем вводе в печку.
По завершении прокачки, переходим к первому запуску.
Запуск отопителя и параметры температуры
Нажимаете на дисплее ОК, проверяете выставленную температуру и мощность, и жмете кнопку включения (справа посередине). Вентилятор начинает постепенно набирать обороты.
Если вы подключили устройство через АКБ, то не удивляйтесь, что до момента выхода режима на максимум, будет очень сильная просадка напряжения на два и более вольта. При старте как говорилось выше, ток потребления достигает 10А.
Исходя из этого, аккумулятор у вас должен быть хорошо заряженным. Через какое-то время услышите щелчки подачи топлива от насоса и характерный шум после включения поджига.
Какие реальные параметры будет выдавать этот китайский отопитель на максимуме своих возможностей? Во-первых, температура горячего воздуха даже на самой дальней точке выходного патрубка будет превышать 90 градусов.
А сама внутренняя радиаторная решетка нагреваться до 180С и выше.
На выхлопной трубе газы будут выкидываться с температурой в 150 градусов.
При этом сам пластмассовый корпус печки в нормальном режиме не нагревается выше 50С. Так что не переживайте, ничего там не расплавится и не потечет.
При минимальной мощности в 1,5квт, печка работает практически бесшумно, но и температура на выходе падает до 60С.
Такой режим очень экономичен и полезен поздней осенью или весной, когда нет сильных морозов, но все равно хочется создать в гараже теплую, уютную обстановку.
Разгон и выход отопителя на максимальный режим происходит в течение 5 минут.
Шум от работы вентилятора и печки безусловно будет, но он ни в какое сравнение не идет с шумом от газовой пушки. При работе газовоой установки просто невозможно разговаривать в помещении.
А с этим автономным отопителем можно даже заснуть в дальнем углу на диванчике.
Но самое главное, при правильной сборке и герметизации, от этого отопителя нет никакого запаха, в отличие от тех же газовых и тем более дизельных пушек.
Камера сгорания и нагрева воздуха в китайской вебасте разделены.
Поэтому все продукты сгорания полностью вылетают через выхлопную трубу.
Но если вы все же боитесь угореть, и заявления производителей вам не внушают доверия, то для полной безопасности поставьте в гараже датчик СО. Такие тоже продаются на Али. Подробнее
Сколько потребляет солярки китайская вебаста
Какой расход топлива у этого чудо отопителя гаража? На максимальной мощности в 5квт, у вас будет уходить от 400 до 500 грамм дизтоплива. 150 грамм в час — это расход на минимальном режиме.
Данные показатели можно считать вполне приемлемыми для большинства автолюбителей. Работать 24 часа в сутки эта печка у вас не будет. Более того, после выхода на расчетную температуру, запускается «климат контроль».
А еще к этой печке можно приспособить GSM модуль. Тогда вообще запуск будет осуществляться в любое время, с любой точки Земли, прямо с мобильного телефона.
Просыпаетесь утром на работу, тыкаете пальчиком в телефон, и пока приводите себя в порядок и завтракаете, гараж у вас уже натоплен, и машина теплая.
Пришли, повернули ключ, завели без проблем и поехали. Лепота!
Вот только солярку для нее заливать желательно чистую и качественную. Иначе можно загубить аппарат. Он постепенно начнет коптить, и в итоге придется разбирать и чистить камеру сгорания и сетку со свечой поджига.
Повышение эффективности и безопасность
Некоторые пугают пожароопасностью данного девайса, тем более при его запуске дистанционно, когда визуально не видно, как он себя фактически ведет. Однако защита у этого «фена» выполнена на профессиональном уровне и за счет кодов ошибок, печка просто не запустится, если что-то пойдет не так.
Для повышения теплоэффективности отдельные пользователи советуют пускать теплый воздух от агрегата по низу в пластиковых канализационных трубах. При чем эти трубы развести по периметру всего гаража и в нескольких местах вырезать отверстия, через которые будет выходить тепло.
Сама труба также прогреется и будет работать как батарея. Идея хорошая, однако такой пластик не теплостойкий и будет выделять всякую дрянь.
Поэтому не удивляйтесь, если со временем подхватите какую-нибудь болячку.
Самый главный вопрос, как быстро и до какой температуры эта дизельная автономная печь способна прогреть стандартный гараж 4*6м. Здесь конечно многое зависит от степени теплоизоляции.
Но как показали реальные испытания этого девайса, даже для плохо утепленного помещения, с щелями в воротах толщиной с палец, такой отопитель способен всего за 1 час нагнать в гараже температуру с 0 до +15С.
Вот вам видеоподтверждение.
Ну а те, кто еще сомневается в надежности и безопасности этого китайского чуда, могут посмотреть видео ниже. В нем специалист ремонтник, профессионально занимающийся именно подобными автономками, провел настоящий краш-тест аналогичной китайской вебасты.
Что с ней только не делалось — перекрывалась подача воздуха и топлива, закупоривалась обратка, ставился неподходящий топливонасос, подавалось пониженное и повышенное напряжение. В общем испытывали ее и в хвост и в гриву.
Как себя при этом вел отопитель, и что с ним в итоге произошло, смотрите своими глазами и не говорите, что не видели.
Узнать текущую цену такого отопителя для гаража и заказать себе подобную модель у китайцев, можно
Отопление гаража электричеством — самый экономный способ
Руководитель и главный редактор сайта, автор статей.
Опыт работы 5 лет.
Гаражное отопление необходимо для того, чтобы в зимнюю пору можно было без проблем завести автомобиль с утра.
Также отопительная система служит для комфортного ремонта и обслуживания машины своими руками. Далее мы рассмотрим 3 самых экономных способа отопления гаража электричеством на примере типовых схем.
Прежде всего, выделим те типы электрообогревателей, которые разумнее всего использовать:
- Инфракрасные обогреватели. Довольно экономичны и за короткий промежуток времени могут прогреть не только воздух в помещении, но и все объекты, находящиеся в зоне излучения.
- Конвекторы. Простые в установке, потребляют относительно мало электричества и к тому же компактные. О том, как правильно выбрать конвектор, Вы можете прочитать в соответствующей статье.
- Тепловентиляторы. Один из наиболее востребованных вариантов, т.к. тепловентилятор способен очень быстро прогреть воздух в комнате. Основной недостаток – гараж быстро остывает при отключении агрегата.
Те обогреватели, которые нужно обходить стороной при создании схемы отопления гаража электричеством:
- Масляный. Затрачивает на работу слишком много электроэнергии и к тому же помещение быстро остывает после того, как устройство выключить. Единственное преимущество – невысокая цена и возможность собрать самодельный масляный обогреватель.
- Котел. Очень дорогой, к тому же необходимо будет проводить трубопроводную сеть. Разумнее использовать только в том случае, если гараж является местом работы (когда Вы будете находиться в нем каждый день). В то же время котел наиболее эффективно прогревает комнату и затрачивает при этом меньше электроэнергии.
- Система теплый пол. Может применяться только в том случае, если нагревательный кабель укладывать в стенах. На полу лучше его не устанавливать, т.к. вся грязь будет испаряться при нагревании. К тому же пленочный теплый пол нельзя укладывать, если сверху будет находиться тяжелый объект, которым в нашем случае является автомобиль. О том, как сделать теплый пол на стенах, мы рассказали в соответствующей статье.
Затрачивает на работу слишком много электроэнергии и к тому же помещение быстро остывает после того, как устройство выключить. Единственное преимущество – невысокая цена и возможность собрать самодельный масляный обогреватель.Подведя итог, можно выделить следующие, самые экономные способы электрического отопления гаража:
Схему электрического отопления гаража тепловентилятором мы не предоставили, т.
к. устройство включается в розетку и устанавливается в наиболее подходящем для Вас месте.
Также к Вашему вниманию несколько полезных рекомендации относительно отопления гаража электричеством:
- Обязательно проверьте, сможет ли электропроводка выдержать токовые нагрузки от электрообогревателей. Для этого осуществите расчет сечения кабеля по току и если необходимо, замените проводку на более подходящую.
- Установите перед терморегулятором автоматический выключатель, который защитит кабель, идущий к отопительным приборам, от перегрузок. В противном случае может произойти самовозгорание проводов и как следствие – короткое замыкание, пожар, поражение электричеством.
- Позаботьтесь о том, чтобы конвекторы (либо другие выбранные Вами агрегаты) не стали причиной пожара при обогреве. Для этого размещайте их по дальше от легковоспламеняющихся объектов.
- Используйте электронный терморегулятор, т.к. в этом случае можно устанавливать определенное время включения/отключения подогрева. Так Вы сможете отогреть машину перед выездом на работу (к примеру, если конвектор включится за пару часов до выезда).
- Мощность обогревателей для отопления гаража электричеством должна рассчитываться с учетом 100 Вт на 1 м2. К примеру, для гаражного проекта, предоставленного в данной статье (размеры 6*4 м), необходим агрегат мощностью не менее 2,4 кВт.
Так Вы сможете отогреть машину перед выездом на работу (к примеру, если конвектор включится за пару часов до выезда).Напоследок рекомендуем просмотреть еще один экономичный способ электроотопления гаражного помещения:
Вот и все, что хотелось отметить относительно данного вопроса. Надеемся, что материал был для Вас понятным, а главное – полезным. Рекомендуем также ознакомиться со схемой электропроводки в гараже!
Опубликовано: Обновлено: 06.
11.2017Производство электроэнергии | HowStuffWorks
В генераторе Майкла Фарадея катушки медной проволоки, вращающиеся между полюсами магнита, производят постоянный электрический ток. Один из способов вращать диск — провернуть его вручную, но это непрактичный способ получения электричества. Другой вариант — прикрепить вал генератора к турбине, а затем позволить другому источнику энергии питать турбину. Падающая вода — один из таких источников энергии, и, фактически, первая крупная электростанция, когда-либо построенная, использовала огромную кинетическую энергию, поставляемую Ниагарским водопадом.
Джордж Вестингауз открыл этот завод в 1895 году, но с тех пор принципы его работы не сильно изменились. Сначала инженеры строят плотину через реку, чтобы создать резервуар для накопленной воды. Они размещают водозабор в нижней части дамбы, что позволяет воде вытекать из резервуара и через узкий канал, называемый затвор. Турбина — представьте себе огромный пропеллер — сидит в конце водовода.
Вал турбины идет вверх в генератор.Когда вода движется по турбине, она вращается, вращая вал и, в свою очередь, вращая медные катушки генератора. Когда медные катушки вращаются внутри магнитов, вырабатывается электричество. Линии электропередачи, подключенные к генератору, несут электричество от электростанции в дома и на предприятия. Завод Westinghouse в Ниагарском водопаде смог транспортировать электричество на расстояние более 200 миль (322 км).
Не все электростанции полагаются на падающую воду. Многие пользуются паром, который действует как жидкость и поэтому может передавать энергию турбине и, в конечном итоге, генератору.Самый популярный способ получения пара — нагревание воды путем сжигания угля. Также возможно использовать контролируемые ядерные реакции для превращения воды в пар. Вы можете прочитать о различных типах электростанций в статьях «Как работают гидроэлектростанции», «Как работает ветровая энергия» и «Как работает атомная энергия». Просто имейте в виду, что все они работают по одному и тому же основному принципу преобразования механической энергии — вращающейся турбины — в электрическую.
Конечно, использование генератора для производства электроэнергии — это только начало.После того, как вы заставите электроны двигаться, вам понадобится электрическая цепь, чтобы что-то с ними делать. Узнайте, почему в следующий раз.
Как вырабатывать электричество из тепла тела
Немецкие ученые нашли способ преобразования тепла тела в электричество с помощью схем.
Это открытие означает, что в будущем мы сможем управлять нашими мобильными телефонами, используя только тепло наших рук.
Новые схемы позволяют использовать тепло тела для выработки электричества, как выяснили ученые из Института Фраунгофера.Это может оказаться особенно полезным в мире медицины, особенно в больницах.
Медицинское оборудование, используемое для измерения функций организма, таких как частота сердечных сокращений пациента, артериальное давление, температура тела, пульс или частота дыхания, обычно прикрепляется к пациенту по частям. Все требуют собственного электроснабжения.
Обычно это создает путаницу кабелей рядом с больничными койками.
Получение энергии от человеческого тела
В будущем это оборудование могло бы работать без электроэнергии, вместо этого потребляя всю необходимую энергию из тепла человеческого тела.Соответствующие данные будут отправлены радиосигналом на центральную станцию мониторинга.
Технология, лежащая в основе открытия, работает по принципу термоэлектрических генераторов, или ТЭГ, сделанных из полупроводниковых элементов. ТЭГ извлекают электрическую энергию просто за счет изменения температуры между горячей и холодной окружающей средой.
Разница в температуре между человеческим телом и окружающей средой составляет всего несколько градусов, что обычно дает всего около 200 милливольт.Этого недостаточно для питания электронных устройств, которые обычно требуют 1-2 вольт. Но ученые нашли способ обойти эту проблему.
Новые комбинации
«Мы объединили ряд компонентов совершенно новым способом, чтобы создать схемы, которые могут работать от 200 милливольт», — сказал Питер Спис, менеджер этого проекта в Институте Фраунгофера.
«Это позволило нам создать целые электронные системы, которые не требуют внутренней батареи, но получают энергию только от тепла тела», — сказал Спис.Он добавил, что уже существуют схемы, работающие на 50 милливольт.
В будущем разница температур всего 0,5 градуса будет достаточной для выработки электроэнергии, предсказал Шпион.
У этой технологии есть множество возможных применений. «Электричество можно вырабатывать из тепла в любом месте, где есть разница температур», — сказал Спис.
«Это может быть на теле, на радиаторах для измерения затрат на отопление, при мониторинге цепи охлаждения во время перевозки охлажденных товаров или в системах кондиционирования воздуха.«
Вывод электричества на улицу — DIYWiki
Эта статья посвящена использованию электричества вне дома и обсуждает различные способы подачи электроэнергии в хозяйственные постройки, такие как сараи и гаражи, на постоянной основе. Хотя концептуально это не звучит так, как будто это должно быть труднее, чем продлить силовую цепь из одной комнаты в другую в вашем доме, существует ряд довольно тонких деталей и проблем безопасности, которые вступают в игру, как только вы решитесь.
за пределами.
В частности:
- Внешнее электричество
- Розетки внешние
- Наружное освещение
- Электроэнергия и освещение гаража, мастерской, сарая и теплицы
- Наружные кабели, каналы и бронированные кабели (SWA)
Обратите внимание, что некоторые из описанных здесь работ будут классифицированы как "подлежащие уведомлению работы" согласно части P строительных норм.
Это, вероятно, самая важная фаза проекта, поскольку, если вы недостаточно хорошо продумаете эту деталь, вы можете в конечном итоге потратить много времени и денег на решение, которое не будет делать то, что вам нужно.
Основные вопросы, на которые необходимо ответить:
- Что вы планируете с ним делать?
- Какая мощность требуется?
То, что вы планируете делать во флигеле, будет зависеть от необходимой мощности. Если все, что нужно, — это одна-две розетки и немного освещения, то требования к питанию довольно скромные, источника питания на 13 А, вероятно, будет более чем достаточно.
Однако для питания цеха, включая оборудование, освещение и отопление, может потребоваться гораздо более мощный источник питания.Для целей этой статьи мы собираемся ограничить наше внимание расходными материалами, которые можно разумно взять из обычных домашних хозяйств. Если вам нужно больше энергии, возможно, вам придется обратиться к поставщику электроэнергии с просьбой предоставить специальный источник питания для вашей хозяйственной постройки.
Чтобы оценить общую потребляемую мощность, подумайте о возможных действиях и о том, какое оборудование будет задействовано. Какие устройства вам могут понадобиться одновременно. Например, в мастерской вам может потребоваться 1 кВт пылеудаления, пара кВт электроинструментов, 1 кВт отопления и, возможно, еще 400 Вт для освещения.Если вы добавите немного непредвиденных обстоятельств для будущего расширения, вы получите, скажем, 5 кВт всего, поэтому, возможно, потребуется источник питания 20 А или даже 30 А при 240 В.
Дизайн — это процесс определения того, как вы собираетесь выполнить каждую часть установки, и с помощью какого типа оборудования, каковы требуемые спецификации, будут для каждой части.
Нам нужно рассмотреть три аспекта дизайна:
- Головная часть: так вы будете получать питание от электросети дома
- Submain: Как вы будете проводить соединение между домом и флигелем
- Оборудование хозяйственной постройки: Как вы выберете и установите подходящее оборудование для хозяйственной постройки.
Каждая из этих областей должна быть рассмотрена, чтобы гарантировать, что конечный результат соответствует требуемым нормам и стандартам, соответствует вашим требованиям и, прежде всего, безопасен.
Примечание для правильного выполнения этого упражнения по проектированию вам может потребоваться доступ к копиям BS7671 (правила подключения) и IEE On Site Guide (OSG) — 18-е издание
Что нужно знать
Расстояние
Одна из основных вещей, которую вам нужно знать, — это то, как далеко вам нужно взять власть.Это не только расстояние по прямой линии между домом и хозяйственной постройкой, но и расстояние от потребителя до конца электрической системы в хозяйственной постройке «по мере прокладки кабеля», которое может быть значительно дальше.
Основная проблема, связанная с расстоянием, — это падение напряжения. Чем длиннее кабель, тем больше его сопротивление и больше падение напряжения для любой данной нагрузки.
Заземление
Обычно используются три системы заземления: TN-S, TN-C-S и TT (более подробную информацию см. В разделе «Системы заземления»).Важно, чтобы вы установили, какой тип заземления использует ваша собственность, и это повлияет на остальную часть вашего дизайна.
Использование
Схема энергопотребления, которую вы ожидаете в хозяйственной постройке, также повлияет на ваш дизайн. Конструкция, предназначенная для обеспечения электропитания сарая для хранения с помощью одного светильника и розетки для запуска газонокосилки и других садовых инструментов, вероятно, не должна беспокоиться о таких деталях, как обеспечение того, чтобы свет не отключился, если какая-либо другая неисправность вызовет питание. путешествовать».В то время как в мастерской, где вы можете работать ночью с электроинструментом или оборудованием, это гораздо более серьезная проблема.
Гаражное снабжение, которое будет использоваться для работы морозильного ларя и котла центрального отопления, должно гарантировать очень небольшую вероятность неприятного отключения (см. УЗО), которое приведет к размораживанию содержимого морозильника и отказу отопления. середина зимы, когда вы в отпуске.
Конструкция головной части
Из существующей цепи
Как правило, этот вид источника питания следует использовать только для самых простых и минимальных источников питания (т.е.е. не более 16 А), поскольку силовые цепи общего назначения, предназначенные для питания розеток в доме, не предназначены для питания тяжелого стационарного оборудования или для подачи значительных токов в качестве одиночной «точечной нагрузки». Вы также должны принять во внимание существующую нагрузку на схему, прежде чем принимать решение о дополнительных требованиях к ней. Например, во многих кольцевых сетях на кухне часто есть существующие нагрузки, которые почти достигают своей полной мощности.
Этот тип источника питания может идеально подходить для обеспечения единственной водонепроницаемой розетки, установленной на внешней стене здания.
Также необходимо обратить внимание на то, есть ли в выбранной цепи питания уже защита УЗО. В противном случае это должно быть предусмотрено для любых розеток (с порогом срабатывания не более 30 мА, чтобы обеспечить адекватную базовую защиту).
Если в нем уже есть защита УЗО, это может затруднить выполнение ваших требований к использованию, так как тогда может быть сложно обеспечить систему освещения в вашем хозяйственном здании, которая не будет подвержена прерыванию даже в случае другой неисправности, которая приводит к срабатыванию УЗО. в головном конце (т.е. вы потеряете «дискриминацию» — неисправность затронет другие цепи в дополнение к той, в которой есть неисправность).
С запасного пути в CU
Это более практичное решение для большинства установок. Это позволит вам потреблять больше энергии и не повлияет на другие существующие цепи.
Если у вас есть система TN-S или TN-CS, то в идеале вы хотели бы получать питание от незащищенного от RCD пути на вашем потребительском блоке, это необходимо для защиты от внешнего источника питания, увеличивающего вероятность ложных отключений, вызванных домашнее УЗО, а также чтобы не допустить, чтобы УЗО затрудняло дискриминацию при поставке хозяйственных построек.
Если ваш CU не имеет незащищенного запасного УЗО (или имеет УЗО для всего дома), рассмотрите возможность использования независимого метода питания, описанного ниже.
Использование независимого источника питания
Там, где нет доступного запасного (или подходящего) пути в потребительском блоке, можно добавить отдельный источник питания к новому потребительскому блоку или переключателю (это не должно быть ничего более сложного, чем небольшой корпус на DIN-рейку, достаточно большой, чтобы вмещать переключатель и подходящее защитное устройство (а)).
Для питания этого нового блока управления используется большая распределительная коробка, называемая «служебным соединительным блоком» (или «блоком Хенли») для отделения существующих хвостовиков от счетчика. Блок служебных разъемов обычно имеет место для пяти отдельных пар хвостовиков, поэтому одна пара подключений используется в качестве входа, а две пары питают старый и новый блоки потребителей. Вероятно, самый элегантный способ использовать это, чтобы сначала взять существующие хвосты от измерителя в главный переключатель, а затем вставить блок Хенли.Таким образом, вы сохраняете возможность отключить питание всей установки одним главным выключателем.
(На этом рисунке показан блок служебного коннектора (в данном случае сделанный MLA, а не Henley), используемый для отделения хвостовиков от счетчика электроэнергии. Обратите внимание на оригинальные хвосты PBJ из счетчика, входящие в верхнюю часть переключателя, а новые хвосты выводятся на соединительный блок. Отсюда две пары хвостов идут к разным потребителям)
Размер используемых хвостовиков должен соответствовать или превышать размер хвостов, используемых для существующего источника питания.Обычно это 16 мм² для источника питания 60 А или 25 мм² для источника питания 100 А. В случае сомнений используйте больший размер, так как это позволит в будущем обновить поставку без необходимости замены всех хвостовиков. Клемма заземления нового блока управления должна быть подключена к выходной основной клемме заземления с помощью одиночного заземления 16 мм² (6 мм² для установок TT).
Выбор защитных устройств
Необходимо обеспечить защиту подсистемы, так как она будет уязвима для повреждений либо по пути к хозяйственной постройке, либо в самой хозяйственной постройке (особенно там, где здание легко воспламеняется).
Обеспечение защиты от короткого замыкания и максимальной токовой защиты
Необходимо обеспечить соответствующую защиту для защиты вспомогательного кабеля от повреждения и перегрузки по току.Наиболее подходящими устройствами для этого являются предохранители типа MCB или HRC (держатели предохранителей доступны в корпусе в форме MCB для многих марок потребительских устройств). Предохранитель часто имеет небольшое преимущество в том, что он обычно обеспечивает лучшую селективность с выходным MCB. При использовании MCB может потребоваться установить его, по крайней мере, на два номинала выше, чем у устройства с наивысшим рейтингом, для обеспечения дискриминации. Это может оказаться непрактичным во многих проектах.
Номинал защитного устройства необходимо выбрать таким образом, чтобы надлежащим образом защитить используемый кабель.Обратите внимание, однако, что необходимы дальнейшие расчеты, чтобы доказать, что эти устройства подходят (см. Раздел, посвященный дополнительному проекту)
Защита от замыканий на землю
Для установок TN-S и TN-CS обычно можно полагаться на предохранитель или автоматический выключатель для защиты от замыканий на землю (например, от типа замыкания, вызванного лопатой через кабель или навесом, поднимающимся в клубах дыма. !). При установке TT потребуется дополнительная защита в виде УЗО для защиты от замыканий на землю и поддержания адекватной защиты от ударов от замыканий косвенного контакта.При простейших установках надстройки может оказаться целесообразным использовать пороговое устройство срабатывания 30 мА на головном конце кабеля и отказаться от любой дополнительной защиты УЗО в надстройке. Несмотря на то, что это дешевое решение, во многих случаях оно не является оптимальным, поскольку оно не обеспечивает различения в случае неисправности для сохранения освещения в хозяйственной постройке, а также означает, что необходимо вернуться к головной части для сброса УЗО. если он споткнется. Более практичным решением является использование устройства с задержкой срабатывания 100 мА в головной части и отдельного устройства срабатывания 30 мА во флигеле для обеспечения необходимой защиты от прямого прикосновения.
(Это предохранитель на головной части TT, собранный из небольшого корпуса DIN. Устройство ввода представляет собой отключающее УЗО 100 мА с выдержкой времени, а защита от перегрузки по току обеспечивается предохранителем на 30 А HRC в держателе предохранителя)
Изменения в 17-м издании
Теперь применимы 17-е издание правил электромонтажа, и некоторые новые требования в них могут повлиять на проектирование внешних электрических цепей. В частности: новые требования к защите кабеля и последствия наличия потребительского блока в стиле 17-го издания.
Защита кабеля Любой кабель, проложенный на глубине менее 50 мм в штукатурке или другом строительном материале, теперь должен быть защищен либо заземленной механической защитой, либо УЗО с током отключения, не превышающим 30 мА. Это означает, что любой подсистемы, для которой требуется, чтобы ваша конструкция не была защищена УЗО (по причинам дискриминации и т. Д.), Необходимо будет тщательно прокладывать маршруты или обеспечивать защиту для удовлетворения этого требования. Очевидно, что при использовании кабеля SWA он уже соответствует требуемому уровню защиты, однако вам может потребоваться использовать металлический кабелепровод для защиты кабеля T&E, когда он используется для начальной части кабельной трассы.
Потребительские блоки 17-го издания Эти потребительские блоки часто представляют собой устройства с разделенной нагрузкой на несколько направлений. Однако, в отличие от традиционных блоков с разделенной нагрузкой, дешевые блоки управления 17-го выпуска могут не иметь запасных путей, которые не защищены УЗО срабатывания на 30 мА. Если устройство не имеет доступного способа без защиты от УЗО, то вам, возможно, придется перейти к альтернативному методу питания конструкции головной части, если вам нужна вспомогательная сеть без защиты от УЗО.
Дополнительная основная конструкция
В этом разделе рассматривается выбор подходящего типа кабеля и проверка проектных параметров, чтобы убедиться, что он должным образом защищен.
Выбор кабеля
Наиболее часто используемые типы кабелей — это плоский кабель T&E, HiTuff или кабель со стальной проволокой (SWA). Для получения дополнительных сведений, включая номинальные токи для различных типов кабелей, см. Основную статью о кабелях.
Типы кабелей
| Тип кабеля | Использование |
|---|---|
| Плоский T&E | Кабель Twin and Earth иногда может использоваться снаружи, хотя обычно он лучше защищен внутри кабелепровода или кабелепровода.Обратите внимание, однако, что он недостаточно прочен для прямого захоронения. ПВХ также может подвергаться воздействию ультрафиолета на солнце, что приводит к его затвердеванию, что, в свою очередь, может сделать его более уязвимым для механических повреждений. (покраска может помочь снизить этот риск) T&E обычно используется снаружи только для коротких пробегов, часто прикрепляется к внешней стороне главного здания и вне досягаемости в месте, которое вряд ли будет подвержено механическим силам или движению. Типичное применение — подключение к внешнему освещению. T&E, однако, часто используется для первой части подсистемы, которая совершает путешествие от БП дома до точки выхода из здания. Одним из недостатков T&E, который необходимо учитывать, является то, что его заземляющий провод (CPC) обычно имеет меньшее поперечное сечение, чем его основные проводники. Это отрицательно повлияет на полное сопротивление контура замыкания на землю вспомогательной сети. |
| HiTuf (Обратите внимание на двойные изоляционные слои) | HiTuf — многожильный гибкий кабель.В то время как он не подходит для прямого захоронения является достаточно прочной для большинства других приложений, таких как обрезаемые прямой или подвешен к опорной проволоке. Он останется гибким в широком диапазоне температур, устойчив к истиранию и не подвержен воздействию ультрафиолета. |
| SWA (четырехжильный SWA. Обратите внимание на двойную изоляцию и бронепровода) | Кабель SWA обычно выбирают для многих установок, поскольку он доступен с большим диапазоном размеров жил, он очень прочен и может быть закопан прямо в землю без необходимости дополнительной защиты.Обратите внимание, что SWA доступен с двумя альтернативными типами внешнего изоляционного материала: ПВХ и сшитый полиэтилен. Разновидность сшитого полиэтилена имеет более высокую максимальную рабочую температуру (90 ° C) по сравнению с ПВХ (70 ° C) и, следовательно, более высокую максимальную допустимую нагрузку по току. SWA часто не вводят прямо в здание в головной части, поскольку он относительно негибкий и с ним трудно работать. |
| MICC / Pyro | КабельMICC (также известный как Pyro) — это прочный кабель с металлическим экраном и изоляцией из минерального порошка, который хорошо подходит для многих внешних электромонтажных работ, кроме прямого закапывания.Его небольшой размер может сделать установку очень аккуратной и ненавязчивой, особенно при использовании на исторической кирпичной кладке. Также можно очень аккуратно «одеть» кабель. Как и SWA, он должен иметь оконцовку с соответствующими сальниками на каждом конце. |
Падение напряжения
Ваша конструкция должна гарантировать, что максимально допустимое падение напряжения между источником и точкой использования не будет превышено при полной нагрузке. Согласно правилам подключения 16-го издания это обычно определялось как 4% от номинального напряжения питания (около 9.2 В при 230 В переменного тока). В 17-м издании он был снижен до 5% (11,5 В при 230 В) для большинства цепей, но увеличен до 3% (6,9 В при 230 В) для цепей освещения.
Вам также необходимо разрешить часть этого «бюджета» падения напряжения для оконечных цепей во флигеле.
Кабель SWA
| Проводник CSA (мм²) | ПВХ (макс 70 ° C) Падение напряжения мВ / А / м | XLPE (макс. 90 ° C) Падение напряжения мВ / А / м |
|---|---|---|
| 1.5 | 29 | 31 |
| 2,5 | 18 | 19 |
| 4,0 | 11 | 12 |
| 6 | 7,3 | 7,9 |
| 10 | 4,4 | 4,7 |
| 16 | 2,8 | 2,9 |
Хотя эти цифры были представлены здесь для кабеля SWA, указанные значения в целом верны для других конструкций кабеля.Однако ничего не стоит, если эти цифры предполагают, что кабель работает при максимальной рабочей температуре или приближается к ней. В конструкциях, где максимальная токовая нагрузка значительно меньше пропускной способности кабеля, эти цифры будут несколько пессимистичными. Для этих обстоятельств было бы более целесообразно рассчитать падение напряжения на основе таблицы 9A Руководства по эксплуатации на месте.
Примеры расчетов (PVC SWA): ( Примеры примечаний, основанные на падении на 4%, допустимом в 16-м издании ) 1) 20 м 4 мм², максимальная нагрузка 30 А упадет на 20 x 0.011 x 30 = 6,6 В 2) 40 м² 6 мм², максимальная нагрузка 45 А упадет 40 x 0,0073 x 45 = 13,14 В 3) 10 м площадью 1,5 мм², максимальная нагрузка 16 А упадет 10 x 0,029 x 16 = 4,64 В. (1) и (3) адекватно определены в отношении падения напряжения. Однако (2) не соответствует спецификации, и потребуется выбрать кабель большего размера, даже несмотря на то, что текущая пропускная способность кабеля 6 мм² не была превышена. Увеличение до 10 мм² дает результат 40 x 0,0044 x 45 = 7,92 В, что является приемлемым. Первоначально кажется, что это все еще оставляет чуть более 1 В оставшегося падения. доступна для электропроводки надстройки, однако, поскольку мы не будем эксплуатировать кабель большего размера где-то рядом с максимальной температурой, на самом деле ситуация меньше плотнее, чем предполагает расчет.
Время отключения
В случае короткого замыкания в вспомогательной сети устройство защиты цепи должно отключать питание в течение 5 секунд (или 1 секунды для головных концов TT). Возможны два коротких замыкания: фаза на нейтраль и фаза на землю. В случае установки TN-S или TN-CS в головной части мы рассчитываем время отключения для замыкания фазы на землю, поскольку это обычно наихудший случай, а время отключения фазы на нейтраль обычно будет таким же или более быстрым. .Для установок TT время отключения фазы от земли зависит от УЗО и, следовательно, не требует проверки расчетным путем.
TN-S и TN-C-S Заземление в головной части
Чтобы установить время отключения, сначала необходимо рассчитать полное сопротивление контура замыкания на землю. Он будет состоять из суммы импеданса заземления поставщика (Ze) плюс полное сопротивление при прохождении в оба конца выбранного кабеля от головки до места повреждения. Если вспомогательная сеть имеет более одного типа кабеля (т.е.е. провод T&E через птичник с участком SWA снаружи) следует добавить полное сопротивление для каждой секции. При отсутствии измеренного значения импеданса заземления поставщика следует принять его равным 0,8 Ом для систем TN-S и 0,35 Ом для систем TN-CS (обратите внимание, что эти значения пессимистично высоки и могут вызвать трудности при проектировании вспомогательных сетей для более высоких текущие поставки. В этих обстоятельствах рекомендуется фактически измерить значение и использовать измеренное значение вместо этих значений наихудшего случая).
Пример: вспомогательная магистраль с 5 м T&E 6 мм² и затем 15 м трехжильным 6 мм² SWA на блоке питания TN-S использование третьего ядра в качестве CPC, защищенного MCB 40A типа B. Мы будем предполагать, что неисправность находится в дальнем конце секции SWA, поскольку это представляют наихудший случай. Из нашей таблицы сопротивления проводов мы знаем, что кабель длиной 5 м и 6 мм² будет представляют 10,49 мОм / м или 0,052 Ом в сумме. Из таблицы 9A OSG мы знаем, что 15 м SWA даст 6,16 мОм / м или 0,092 Ом. Таким образом, полное сопротивление контура замыкания на землю Z (s) = 0.8 + 0,052 + 0,092 = 0,944 Это дает максимальный ожидаемый ток короткого замыкания 230 / 0,944 = 244 А. Ссылка на рисунок 3.4 в BS7671 показывает время отключения 0,1 секунды для 40A MCB типа B достигается при токе короткого замыкания 200A (т.е. меньше расчетного) Таким образом, мы можем сделать вывод, что конструкция соответствует требованиям времени отключения.
Если требуемое время отключения не соблюдено, необходимо увеличить CSA кабеля или снизить номинальные характеристики защитного устройства.
Размер CPC
Заключительный этап — проверка того, что CPC вспомогательной сети выдержит длительность состояния неисправности достаточно долго, чтобы обеспечить срабатывание защитного устройства. Мы знаем, что секция кабеля T&E будет иметь самые низкие характеристики в этом случае, поэтому мы можем проверить, подходит ли его CPC 2,5 мм².
Продолжая приведенный выше пример: s = sqrt (I² x t) / k Где k равно 115 для кабеля с ПВХ изоляцией (таблица 54C стандарта BS7671) - другие типы кабелей см. В таблице. s = sqrt (244² x 0.1) / 115 = 0,67 мм² Что меньше 2,5 мм² кабеля T&E 6 мм². , поэтому мы можем заключить, что CPC кабеля имеет достаточный размер.
Использование брони SWA в качестве CPC
В большинстве случаев, когда земля должна быть экспортирована во флигель через кабель SWA, идеальный способ сделать это, как правило, заключается в использовании бронепровода кабеля и правильных клеммных сальников. Следовательно, полезно знать общую площадь поперечного сечения бронепровода, а также сопротивление брони кабеля, чтобы иметь возможность выполнять расчеты, описанные выше.
Обратите внимание, что для любой SWA, которая может встретиться в домашних условиях, CSA брони будет превышать CSA проводников.
Для оболочки из сшитого полиэтилена 90 ° C SWA — Стальная броня (цифры из BS5467: 1997)
| CSA фазы (мм²) / сопротивление (мОм / м) | CSA брони (мм²) / Сопротивление (мОм / м) 2 ядра SWA | CSA брони (мм²) / Сопротивление (мОм / м) 3 ядра SWA | CSA брони (мм²) / Сопротивление (мОм / м) 4 ядра SWA | CSA брони (мм²) / Сопротивление (мОм / м) 5 ядер SWA |
|---|---|---|---|---|
| 1.5 / 12,1 | 15 / 10,2 | 16 / 9,5 | 17 / 8,8 | 19 / 8,2 |
| 2,5 / 7,41 | 17 / 8,8 | 19 / 8,2 | 20 / 7,7 | 22 / 6,8 |
| 4 / 4,61 | 19 / 7,9 | 20 / 7,5 | 22 / 6,8 | 25 / 6,2 |
| 6 / 3,08 | 22 / 7,0 | 23 / 6,7 | 36 / 4,3 | 40 / 3,9 |
| 10/1.83 | 26 / 6,0 | 39 / 4,0 | 42 / 3,7 | 46 / 3,4 |
| 16 / 1,15 | 42 / 3,7 | 45 / 3,5 | 50 / 3,1 | 72 / 2.2 |
| 25 / 0,727 | 42 / 3,7 | 62 / 2,5 | 70 / 2,3 | 88 / 1,8 |
Обратите внимание на то, что для простоты использования при проверке, что броня имеет адекватный размер для предлагаемого При расчетах схемы необходимо использовать «медный эквивалент» брони CSA.Для этого разделите указанное значение CSA на 2,255. Так, например: 2-жильный кабель сечением 2,5 мм², медный эквивалент площади брони 17 / 2,255 или 7,54 мм². Однако обратите внимание, что рассчитанная площадь эквивалента меди используется только в уравнении адиабаты. описано выше. Если вам нужно вычислить фактическое сопротивление брони, используйте цифры сопротивления. цитируется вместо этого.
Конструкция хозяйственного оборудования
Завершающий этап проектирования для выбора подходящего оборудования для размещения во флигеле.
Знайте свое окружение
Чтобы сделать разумный выбор, нам необходимо знать местную среду. Фраза «флигель» может охватывать все, что угодно, от сырого навесного сарая до чего-то столь же цивилизованного, как ваша гостиная.
Отсюда устанавливаем:
- Насколько влажно внутри может стать?
- Легко ли установить хороший контакт с землей? (Например, деревянный пол в мастерской, у которого нет посторонних металлических частей, контактирующих с землей, и никаких других коммуникаций, таких как водопроводные трубы, входящие в здание, обеспечат хорошую изоляцию от земли, тогда как теплица, установленная на влажной земле, не обеспечит ее).
Экспорт земли
Первое важное проектное решение, которое необходимо принять, — это то, как земля будет обеспечена для здания. Возможны варианты: либо экспортировать землю дома, либо использовать местный заземляющий стержень и создать локальную установку TT во флигеле. (информацию об установке заземления ТТ см. в этой статье)
| Тип заземления | Ограничения | Преимущества | Недостатки |
|---|---|---|---|
| На экспорт |
|
|
|
| Местный |
|
|
|
При экспорте заземления непрерывность заземления должна поддерживаться на всем протяжении установки от головной части до вспомогательной и до контуров конечных надстроек. В случае пристройки с заземлением на месте (TT) это не так. Здесь земля в конце дома обычно подключается к вспомогательной сети с целью обеспечения защиты от неисправностей на линии к хозяйственной постройке, однако она будет изолирована в месте назначения. Здесь для пристройки будет использоваться местное заземление.Один из способов добиться этой изоляции при подключении к CU — использовать изолированный CU (например, пластик), а не устанавливать или подключать заземляющее кольцо к кабельному вводу. (обратите внимание, что с тех пор, как 3-я поправка к 17-му изданию BS7671 ввела новое требование для блоков CU, которые должны быть изготовлены из негорючего материала, по-прежнему доступен гораздо меньший диапазон пластиковых корпусов, чем когда-то).
Экспорт эквипотенциальной зоны
Следует проявлять особую осторожность при экспорте заземления из головной части TN-C-S (PME).Одна из потенциальных неисправностей этих установок, которую необходимо учитывать, — это то, что произойдет, если нейтраль поставщика когда-либо будет отключена, но ток остается неизменным. Это оставит нейтраль и землю в плаву. Учитывая, что он будет подключен к токоведущей стороне источника питания через все ваши устройства и не будет протекать ток, потенциал нейтрали и земли (и, как следствие, металлических корпусов всех ваших устройств) будет иметь тенденцию возрастать до 240 В. . Это, очевидно, создает серьезный риск поражения электрическим током.Есть ряд вещей, которые можно сделать, чтобы смягчить последствия проблемы. Одним из них является хорошее эквипотенциальное соединение — убедитесь, что в доме существует эквипотенциальная зона, которая электрически объединяет вместе все, что может иметь электрический потенциал, отличный от электрического заземления / нейтрали. Это имеет два эффекта: случайное заземление таких устройств, как источники воды и газа, будет иметь тенденцию к снижению напряжения прикосновения в любом случае, и, что более важно, если вы не можете установить контакт с токопроводящими частями, которые находятся под значительно разным напряжением, его трудно получить. шок в первую очередь — даже если все предметы, к которым вы прикасаетесь, имеют напряжение 240 В.
Следовательно, при экспорте земли PME в пристройку необходимо обеспечить расширение эквипотенциальной зоны и там, если есть какая-либо возможность контакта с чем-либо в здании, которое может быть подключено к независимому местному заземлению.
Также обратите внимание, что при экспорте эквипотенциальной зоны это, вероятно, означает, что CPC вспомогательной сети также используется в качестве основного заземляющего проводника, и поэтому он должен будет соответствовать минимальным требованиям к размеру CSA для основного проводника эквипотенциального заземления. .Так как это часто 10 мм² меди (или подходящего CSA из другого металла, обеспечивающего равную проводимость), это исключает использование только бронепровода в качестве комбинированного проводника CPC / заземляющего проводника, поскольку сопротивление брони обычно слишком велико (обычно это верно для всех кабелей SWA менее 70 мм²). В этих случаях можно использовать отдельный заземляющий провод, работающий параллельно с броней.
Когда что-то идет не так
Вам необходимо продумать, как вы собираетесь сдерживать воздействие срабатывания защитного устройства и отключения питания цепи или всего флигеля.
При простейших установках защита УЗО может быть обеспечена на головной части. Это упрощает установку флигеля, но означает, что в случае срабатывания УЗО вся мощность в здании будет потеряна. Для простого сарая это может быть приемлемо.
В мастерской требуется более тщательное проектирование, чтобы гарантировать, что ничто иное, как физическое повреждение вспомогательной сети не приведет к отключению питания на головной части. Использование CU с разделенной нагрузкой или аварийного освещения может гарантировать, что освещение останется включенным в случае отключения силовой цепи.
При защите источников питания к морозильным камерам или котлам в хозяйственных постройках может оказаться целесообразным питать их от выделенного контура и рассматривать их как стационарное оборудование. Таким образом, он может быть размещен на стороне без УЗО (или с более высоким порогом срабатывания) внешнего блока управления.
ИТ-оборудование лучше всего защитить с помощью источника бесперебойного питания и, возможно, аварийной сигнализации.
Установка головной части
Из существующей цепи
Отключите питание цепи.Затем в цепь можно вставить соответствующий соединительный блок с предохранителями для подачи питания. В случае цепей, не защищенных УЗО, может использоваться ответвление, защищенное УЗО (идеально для питания цепей внешнего освещения, установленных на внешней стороне стены дома). Для питания розеток на внешней стене дома может быть более подходящим использовать розетки с защитой от УЗО. Таким образом, вам не придется заходить внутрь в грязных ботинках, чтобы сбросить поездку, если она активируется!
Кабель от ответвления может выходить в удобном месте, в том числе непосредственно за FCU, если в подходящем месте просверлено отверстие.Не забудьте просверлить любое отверстие под небольшим углом вниз, чтобы предотвратить попадание влаги. Также создайте «капельную петлю» (т.е. убедитесь, что кабель сначала спускается на небольшое расстояние в точке выхода, чтобы вода не могла стекать по кабелю и направляться в отверстие).
С запасного пути в CU
Выключите питание на CU. Снимите заглушку и установите защитное устройство на выбранный запасной путь. Помните, что при подключении кабеля к CU с разделенной нагрузкой необходимо подключить нейтральный проводник к соответствующей нейтральной шине.
Использование независимого источника питания
Отключите питание от CU. Если у вас есть главный выключатель, который может отключать питание CU, используйте его. Однако обычно он не устанавливается. В этих обстоятельствах необходимо удалить главный предохранитель поставщика, который питает счетчик электроэнергии. Если предохранитель ранее не извлекался, он, вероятно, будет заклеен бумажной лентой и / или проволочной пломбой. Их сначала нужно будет сломать или разрезать.
Перед снятием предохранителя обязательно отключите все нагрузки.
(Главный предохранитель показан здесь справа, на этом пломбы уже сняты)
Обратите внимание, что главный предохранитель является собственностью поставщика электроэнергии и технически незаконно прикасаться к нему. «Правильный» способ устроить отключение питания, чтобы связаться с вашим поставщиком электроэнергии и записаться на прием от одного из их подрядчиков.Вырез из старого металла производства ISCO. Обратите внимание, что эти вырезы часто содержат асбест.Смотрите предупреждение и обращайтесь только с особой осторожностью Внутри вырез, показанный выше. Учтите, что хрупкий керамический держатель предохранителя может легко треснуть и развалиться в руке!
Большинство электриков обычно без разрешения вытаскивают главные предохранители, и большинство поставщиков будут закрывать глаза на эту практику (многие, вероятно, неофициально признают, что они предпочли бы, чтобы главный предохранитель был отключен, чем кто-то попытался бы работать вживую).
| ПРЕДУПРЕЖДЕНИЕ Большинство основных предохранителей / вырезов, с которыми вы столкнетесь, имеют корпус, сделанный из пластика или термореактивного материала, подобного бакелиту.Однако, если у вас есть главный предохранитель / предохранитель в металлическом корпусе (обычно до 1940-х годов), настоятельно рекомендуется не трогать его самостоятельно, а вместо этого попросить вашу компанию по электроснабжению организовать временное отключение. Это связано с тем, что теперь эти предохранители могут быть очень хрупкими и представлять серьезную опасность короткого замыкания и / или , если они нарушены, поскольку они могут перетянуть основное входящее напряжение прямо на заземленный металлический корпус из-за возраст и усталость. |
При некоторых конструкциях главного предохранителя может быть целесообразно закрыть токоведущий конец корпуса изолентой в качестве временной меры безопасности, поскольку в противном случае контакт под напряжением (теперь без защиты от тока короткого замыкания!) Относительно легко доступен к неуместному пальцу или инструменту.
Существующие хвостовые части счетчиков теперь можно отсоединить от блока потребителя и подключить к блоку сервисных разъемов (предпочтительно через новый корпус «главного выключателя»).Старайтесь не сломать пломбы на измерительном конце хвостовиков, работая только с концом CU. Новые хвосты теперь могут быть подключены от блока служебных соединений к исходному CU и к новому CU. Не забудьте также использовать заземляющий провод соответствующего размера для соединения клеммы заземления в новом CU с основной клеммой заземления. Убедитесь, что все клеммы хорошо прикручены. Визуально проверьте свою работу, а затем убедитесь, что все пути подключения соответствуют ожиданиям, используя диапазон низкого сопротивления на мультиметре. Установите крышки.Установите на место главный предохранитель (еще раз убедившись, что ни в одной цепи нет нагрузки).
Установка подсистемы
Во многих случаях вспомогательная магистраль выходит из здания в головном конце и исчезает во флигеле в пункте назначения. Однако с некоторыми из более тяжелых и менее гибких кабелей, таких как SWA, это не всегда легко. Здесь часто бывает проще заделать SWA на внешней стене здания в водонепроницаемой адаптируемой коробке, используя правильные комплекты водонепроницаемых сальников, и присоединиться к альтернативному кабелю, такому как T&E, который будет проходить оставшееся расстояние внутри здания.В некоторых случаях можно просто пропустить внутреннюю часть кабеля SWA через здание к головному концу (т. Е. Снять внешнюю изоляцию и броню), однако, когда вы это сделаете, необходимо будет выполнить заземление на броню.
Кабельная трасса
Кабели можно проложить любым удобным для вас способом, если они должным образом защищены и поддерживаются на всем протяжении маршрута. Обратите внимание, что постоянные кабели не следует прокладывать на временной конструкции, например, на деревянном заборе.
Поверхность с обрезкой
Кабели можно прикрепить к любой прочной прочной поверхности, где маловероятно их повреждение.Это могут быть обычные кабельные зажимы или планки. Их также можно прокладывать вдоль кабельных лотков и других кабельных систем. (Один удобный совет при использовании больших P-образных зажимов с кабелем SWA на твердых поверхностях: сначала просверлите отверстие 5 мм и вставьте желтую вилку в стену. Затем прибейте зажим к вилке с помощью прилагаемого штифта).
Накладные расходы
Кабели можно прокладывать только на короткое расстояние в открытом пространстве без опоры. В большинстве случаев сначала необходимо установить контактный провод для поддержки кабеля.Затем кабель через равные промежутки времени привязывается к проводу, чтобы поддерживать его. Это предотвратит растяжение кабеля и повреждение или истирание изоляции в точке опоры. Высота троса должна выбираться таким образом, чтобы он не создавал опасности для проезжающих пешеходов или транспортных средств.
Поддерживаемый таким образом кабель также должен быть устойчивым к ультрафиолетовому излучению и иметь гибкую конструкцию, такую как Hituf (кабель T&E не подходит)
Прямое захоронение
Кабели, такие как SWA, подходят для непосредственного захоронения.Нет никаких жестких правил относительно глубины прокладки кабеля, но глубина должна соответствовать ситуации. Под дорожкой он может составлять всего 400 мм, но может увеличиваться до 700 мм и более под частью сада, которую можно «перекопать». Кабельную траншею следует очистить от любых острых камней, которые могут повредить изоляцию кабеля. Если этого добиться непросто, то сначала в траншею можно уложить подкладку из острого песка или гороховой гальки. После засыпки траншеи первые 150 мм ленты «Кабель снизу» следует уложить до того, как будет засыпана остальная часть траншеи.Таким образом, любой, кто копает слишком близко к кабелю, наткнется на предупреждающую ленту, прежде чем ударится о кабель.
Канальный
В некоторых случаях могли быть предусмотрены каналы для прокладки кабелей во флигель. Обратите внимание, что не разрешается прокладывать силовые кабели в одном канале с низковольтными кабелями передачи данных и сигнальными кабелями, если только это не специально спроектированный отдельный канал, предназначенный для этой цели. Также обратите внимание, что воздуховод, вероятно, потребует снижения максимальной допустимой токовой нагрузки вспомогательных кабелей.
Чтобы пропустить кабель через канал, обычно предпочтительно протягивать его с помощью троса, веревки или веревки (для этого хорошо подходит леска, поскольку она скользкая и прочная). Чтобы облегчить процесс, помощник может подтолкнуть кабель с другого конца. В крайних случаях также может помочь смазка кабеля (для этой цели доступны специальные смазки для кабелей, которые не повредят изоляцию кабеля).
Протянуть кабель может быть легко, но при этом остается вопрос о том, как вообще протянуть трос! Есть несколько вариантов:
- Проволока может быть помещена в воздуховод после сборки и закопки
- Для меньших воздуховодов небольшой отрезок тряпки, привязанный к концу тягового троса, позволит его всасывать с помощью пылесоса на дальнем конце.
- Продувка сжатым воздухом также может работать — хотя вам нужно сделать неплотное уплотнение на конце, который вы продуваете, чтобы удерживать большую часть воздуха внутри, позволяя волочильной проволоке свободно двигаться.
- Использование набора толкателей (или даже сливных стержней на больших каналах)
Установка хозяйственного оборудования
Основным требованием ко всему электрическому оборудованию, выбранному для установки в вашей хозяйственной постройке, является его соответствие местоположению и предполагаемому использованию.Это не означает, что он должен быть согласован по цвету, но он должен быть влагостойким, если нельзя гарантировать, что здание останется полностью сухим. Следует также подумать об устойчивости к ударам. В мастерской, где используются розетки для поверхностного монтажа, может подойти одна из линейки розеток и аксессуаров с металлической оболочкой, поскольку она обеспечивает лучшую ударопрочность. Надлежащая защита должна быть также обеспечена осветительной арматуре. Опыт, полученный в моей мастерской, показывает, что пластиковые диффузоры на люминесцентных лампах спасли бесчисленное количество трубок от ударов о длинные доски и т. Д.
Базовая установка
Самыми простыми в установке являются системы, в которых есть только подводка к небольшому количеству розеток и, возможно, к осветительной арматуре. О защите от сверхтока, короткого замыкания и УЗО, вероятно, позаботятся в головной части источника питания. Если источник питания не защищен УЗО, то можно использовать розетки со встроенной защитой УЗО или установить ответвление УЗО для питания небольшой группы розеток.
Обычно входящий кабель может оканчиваться в адаптируемой коробке, а проводка может продолжаться непосредственно к розеткам через плоский T&E (радиальный контур).Во влажной среде следует уделять особое внимание установке кабельных вводов, втулок и уплотнений там, где это необходимо (это также защищает от большого количества мелких насекомых, которые в противном случае могли бы попытаться найти хорошее сухое место для сна!)
Если допустимая токовая нагрузка внутренней электропроводки равна или больше, чем у максимальной токовой защиты и защиты от короткого замыкания, предусмотренной на головном конце питающего кабеля, дополнительная защита на переходном этапе не требуется.
Для обеспечения питания цепи освещения можно использовать простой FCU, защищенный предохранителем 5A (или FCU с переключаемым предохранителем, если вы хотите сэкономить на выделенном выключателе света!).В большинстве случаев лучше не полагаться на выключатели, встроенные в осветительную арматуру, так как они могут не среагировать на ощупь мокрыми руками в темноте.
Средний
В установках среднего уровня обычно используется небольшой «гаражный» блок управления. Такие небольшие установки CU полезны, когда необходимо обеспечить локальную защиту различных цепей, а не полагаться на общую защиту, обеспечиваемую вспомогательной головной частью.
Хотя это изящное и простое решение, недостатком большинства из них является то, что они имеют УЗО, которое защищает все цепи.Хотя это будет требованием для местных установок TT (хотя одно УЗО срабатывания 30 мА может быть не оптимальным решением), это может привести к неприемлемой потере освещения или других критических цепей. В этих случаях может потребоваться просмотреть полные установки CU (см. Ниже) или обеспечить аварийное освещение. Обратите внимание, по этой причине этот тип CU не подходит для подачи корма в морозильную камеру или бойлер в гараже.
Входящий вспомогательный кабель часто может быть подключен непосредственно к CU. В качестве альтернативы можно использовать адаптируемую коробку, чтобы изменить типы кабелей на плоские T&E, если это требует обработки и прокладки кабеля (не забудьте учесть это при расчетах конструкции).
Установки полного блока потребителей
В эту категорию мы включим любое из ряда решений по принципу «сверните свой собственный», которые собирают блоки управления и защитные устройства из ряда деталей, а не используют упакованное решение в коробке.
Изящным и простым решением для многих установок этого типа является использование простого блока управления без разделенной нагрузки с АВДТ для цепи розетки. Для установок TT входной переключатель может быть заменен УЗО с выдержкой времени 100 мА или, в качестве альтернативы, может быть предоставлен полностью отдельный CU для цепей без розетки с заменой его входа обычным УЗО срабатывания 100 мА.
Для больших подсобных помещений с более чем парой контуров более экономичным может быть блок с разделенной нагрузкой домашнего типа. Это продолжение вышесказанного.
Подача электропитания во флигель должна проверяться, как и любая новая схема.
PPT — От тепла к электричеству: как мы производим электричество в США. Презентация PowerPoint профессора Джейка Бланчарда
От тепла к электричеству: как мы производим электричество в США Jake Blanchard Professor Dept.инженерной физики [email protected] Энергия и окружающая среда
Схема • Сколько энергии мы используем? • В чем разница между энергией и мощностью? • Как мы производим электричество? • Сколько это стоит? Энергия и окружающая среда
История использования энергии (Sci.Am. 1970) Майкл Фелпс съедает 12 000 ккал / день 1 яблоко ~ 100 ккал Источники: EIA, International Energy Outlook 2000 Бюро переписи населения США, Международная база данных по энергетике и Окружающая среда
Энергия в мировой истории Вацлав Смил История использования энергии 164 (1000 ккал / день) Энергия и окружающая среда
Единицы / единицы энергии • 1Джоуль– метрическая единица энергии • Приблизительно энергия требуется, чтобы поднять яблоко на 1 метр • Килокалория = 4 184 Джоулей • Таким образом, съедание яблока дает 100 ккал или 418 000 Джоулей • 1 BTU = 0.25 ккал = 1055 Дж • Таким образом, употребление яблока дает около 400 БТЕ • 1 кВт-час = 1 кВт, потребляемый в течение 1 часа = 3,6 МДж = 3413 БТЕ Энергия и окружающая среда
Некоторые полезные факты • 1 квадриллион БТЕ ( 1015 БТЕ) • В США используется около 100 квадроциклов в год • Угольная электростанция мощностью 1 ГВт ежегодно производит около 0,03 квадроциклов Энергия и окружающая среда
Пример • Для обогрева типичного дома в течение года: • 100 миллионов БТЕ • 6 000 фунтов угля • 8 300 фунтов сухой древесины • 86 000 кубических футов природного газа • 1 грамм урана • 800 галлонов бензина • Зависит от климата, конструкции, размера дома Энергия и окружающая среда
Мощность vs.Энергия • Мощность — это мера скорости, с которой мы потребляем энергию • Требуется около 100 БТЕ, чтобы нагреть 1 фунт воды на 100 градусов по Фаренгейту • Для этого за 1 час требуется мощность 100 БТЕ / час или 0,03 кВт = 30 Вт • Чтобы сделать это за 6 минут, требуется 1000 БТЕ / час или 0,3 кВт • Таким образом, большая мощность обеспечивает такое же количество энергии, но за меньшее время Энергия и окружающая среда
Блоки питания • 1 Вт = 1 Дж / с • 1 кВт = 1000 Вт • 1 БТЕ / час = 0,29 Вт • 1 лошадиная мощность = 2544 БТЕ / час = 746 Вт Энергия и окружающая среда
Примеры • Типичный холодильник потребляет 700 Вт • Типичный кондиционер потребляет около 1100 Вт энергии и окружающая среда
Производство электроэнергии — что это такое? • Электричество — это просто электроны, протекающие по проводу • Нам нужно взять топливо, сжечь его и использовать для выталкивания электронов потребителям Энергия и окружающая среда
Преобразование тепла в электричество • Ключ — генератор • Вращайте катушку в магнитном поле. • Это производит электричество. Энергия и окружающая среда.
Некоторые полезные термины • Количество электронов, проталкиваемых через цепь, — это ток, измеряемый в амперах. • «Давление», которое толкает эти электроны через Схема представляет собой напряжение — измеренное в вольтах Энергия и окружающая среда
AC vs.DC • AC = переменный ток • DC = постоянный ток • В DC ток всегда течет в одном направлении • В AC ток течет вперед и назад • Он меняет направление 60 раз в секунду (60 Гц) Энергия и окружающая среда
Почему AC? • Мы используем переменный ток, потому что легко изменить напряжение сигнала переменного тока, и мы теряем меньше энергии, если передаем электричество при высоком напряжении • Таким образом, мы • производим электричество при низком напряжении • повышаем его для передачи (1 миллион вольт) • Понизьте его для распределения (1000 В) • Отключите его, прежде чем он попадет в наш дом (120 В) Энергия и окружающая среда
Как генератор вырабатывает переменный ток? Энергия и окружающая среда
Как изменить напряжение? Энергия и окружающая среда
Что вращает генератор? • Начните с высокотемпературного пара высокого давления • Обдуйте им турбину • Пар вращает турбину, а турбина включает генератор Энергия и окружающая среда
Система турбина / генератор Энергия и окружающая среда
Вся система Энергия и окружающая среда
Газовые турбины аналогичны Энергия и окружающая среда
Эффективность • Мы не можем преобразовать всю энергию топлива в электричество • Мы теряем довольно много энергии • Типичный паровая установка преобразует энергию в электричество примерно на 33% — мы теряем 2/3 нашей энергии • То есть эффективность преобразования составляет около 33% • Типичный автомобиль (внутреннее сгорание) имеет КПД около 20% Энергия и окружающая среда
Эффективность Энергия и окружающая среда
Потребление электроэнергии в США.S. на 2010 год (квадроциклы) Энергия и окружающая среда
Преобразование электрической энергии Теоретическая эффективность устройств преобразования энергии в преобразовании потенциальной энергии (гидро) ~ 100% (75-90%) Электрохимический элемент (топливный элемент) ~ 100 % (20-40%) Тепловой двигатель (цикл Ранкина) ~ 66% (30-50%) Солнечные элементы (фотоэлектрические) ~ 20% (10-20%) Термоэлектронные ~ 10% (<< 10%) Термоэлектрические ~ 10% (<< 10%) Энергия и окружающая среда
Наши варианты • Гидро, ветер • Текущая вода или ветер вращает турбину • Солнечная энергия • Используйте кремний для прямого преобразования тепла в электричество • Используйте тепло для обогрева дома или воды • Используйте тепло для кипячения воды • Уголь, природный газ, нефть • Сжигайте это ископаемое топливо • Кипятите воду и отправляйте в турбину • Ядерную • Разделите уран для получения тепла Энергия и окружающая среда
Энергия и окружающая среда
Какова текущая ситуация в США? U.S. Использование энергии Уголь 23% Энергия и окружающая среда
Энергия и окружающая среда
Висконсин: доля возобновляемых источников энергии Висконсин, 2010 г. Возобновляемые источники энергии: 7,2% Гидроэнергетика Источник: Wisconsin Energy Statistics 2009 (потребление) 1 БТЕ = 1,055 кДж Энергия и окружающая среда
Стоимость электроэнергии Энергия и окружающая среда
Энергия и окружающая среда
Резюме • Энергия и мощность различны, но связаны • Разные виды топлива имеют различное энергосодержание • Процесс преобразования неэффективен • Большая часть электроэнергии в настоящее время производится с использованием паровых или газовых турбин Энергия и окружающая среда
Электроэнергия | Электрические токи и цепи | Как производится и транспортируется электроэнергия
Все состоит из атомов.В каждой из них есть по три частиц : протоны, нейтроны и электроны. Электроны вращают вокруг центра атома. У них отрицательный заряд . Протоны, находящиеся в центре атомов, имеют положительный заряд .
Обычно в атоме столько же протонов, сколько электронов. Он стабильный или сбалансированный . Углерод , например, имеет шесть протонов и шесть электронов.
Ученые могут заставить электроны перемещаться от одного атома к другому.Атом, который теряет электроны, заряжен положительно, атом, который получает больше электронов, заряжен отрицательно.
Электричество создается, когда электроны перемещаются между атомами. Положительные атомы ищут свободные отрицательные электроны, и притягивают их , так что они могут быть сбалансированы .
Проводники и изоляторы
Электричество может проходить через одни объекты лучше, чем через другие.Проводники — это материалы, через которые электроны могут перемещаться более свободно. Медь , алюминий, сталь и другие металлы являются хорошими проводниками. Так же жидкостей , как соленая вода.
Изоляторы — это материалы, в которых электроны не могут двигаться. Они остаются на месте . Стекло, резина, пластик или сухое дерево — хорошие изоляторы. Они важны для вашей безопасности , потому что без них вы не смогли бы прикоснуться к горячей кастрюле или к розетке телевизора.
Электрический ток
Когда электроны движутся по проводнику, создается электрический ток . Ток, который всегда течет в одном направлении, называется постоянным током (DC). Например, аккумулятор производит постоянный ток. Ток, который течет назад и вперед , называется переменным током (AC).
Электрические схемы
Электроны не могут свободно прыгать по воздуху к положительно заряженному атому.Им нужна цепь для передвижения. Когда источник энергии , такой как батарея, подключен к лампочке , электроны могут перемещаться от батареи к лампочке и обратно. Мы называем это электрической схемой .
Иногда в электрическом устройстве есть много цепей, которые заставляют его работать. Телевизор или компьютер могут состоять из миллионов частей, которые соединены между собой различными способами.
Вы можете остановить прохождение тока , вставив переключатель в цепь.Вы можете разомкнуть цепь и остановить движение электронов.
Кусок металла или проволока также можно использовать для выработки тепла. Когда электрический ток проходит через такой металл, он может быть замедлен сопротивлением . Это вызывает трение и нагревает провода. Поэтому можно поджарить хлеб в тостере или высушить волосы теплым воздухом из фена.
В некоторых случаях провода могут стать слишком горячими, если через них проходит слишком много электронов.Специальные переключатели , называемые предохранителями , защищают проводку во многих зданиях.
Виды электроэнергии
Статическое электричество
- происходит, когда происходит накопление электронов
- он остается на одном месте, а затем переходит к объекту
- не требуется замкнутый контур для потока
- — это вид электричества, который вы ощущаете, когда трут пуловером о предмет или когда тащит ногами по ковру.
- молния — форма статического электричества
Текущая электроэнергия
- происходит, когда электроны свободно перемещаются между объектами
- ему нужен проводник — нечто, в чем он может течь, например, провод.
- текущее электричество необходимо замкнутая цепь
- это во многих электрических приборах, в наших домах — тостеры, телевизоры, компьютеры.
- батарея — это форма электрического тока
Как работают аккумуляторы
В аккумуляторе содержится жидкого или пасты , что помогает ему производить электрических зарядов . Плоский конец батареи имеет отрицательный заряд , а конец с выступом имеет положительный заряд.
Когда вы соединяете провод между обоими концами, течет ток . Когда ток проходит через лампочку , электрическая энергия преобразуется в свет.
Химические вещества в батарее поддерживают концов заряженными и батарею в рабочем состоянии. Со временем химическое вещество становится все слабее и слабее, и батарея не может производить больше энергии.
Как производится электричество
Генераторыиспользуются для преобразования механической энергии в электрическую. Магнит вращает внутри катушки провода . Когда магнит движется, в проводе возникает электрический ток.
На большинстве электростанций используются турбины для вращения генератора. Вода нагревается, чтобы произвести пар , который толкает лопатки турбины. Для нагрева воды можно использовать газ, нефть или уголь. Некоторые страны строят электростанции на реках, где движущаяся вода толкает лопасти турбины .
Как измеряется электричество
Электричество — это , измеренное в ваттах, названо в честь Джеймса Ватта, который изобрел паровой двигатель .Чтобы получить , равный на одну лошадиную силу, потребуется около 750 Вт.
Киловатт-час — это энергия 1000 ватт, которые работают в течение одного часа. Если, например, вы используете 100-ваттную лампочку в течение 10 часов, вы израсходовали 1 киловатт электроэнергии.
Как транспортируется электроэнергия
Электроэнергия, производимая генератором, проходит по кабелям к трансформатору , который изменяет напряжение электричества. Линии электропередачи несут высоковольтную электроэнергию на очень большие расстояния.Когда он достигает вашего родного города, другой трансформатор понижает напряжение, а линии электропередачи меньшего размера доставляют его в дома, офисы и фабрики.
Электробезопасность
Важно понимать, почему и как можно защитить себя от поражения электрическим током .
Поражение электрическим током происходит , когда электрический ток проходит через ваше тело.Это может привести к сердечной недостаточности и может повредить другие части вашего тела. Он также может обжечь вашу кожу и другие ткани тела .
Очень слабый электрический объект, такой как батарея, не может причинить вам никакого вреда, но внутри дома у вас есть устройств и машины, которые используют 220 вольт.
У большинства машин в вашем доме есть защитных приспособлений для вашей защиты. Что-то идет не так, специальный провод выводит электричество на землю, где ничего не может случиться.
Также существует опасность поражения электрическим током за пределами вашего дома. Деревья, которые касаются линий электропередачи , могут быть опасными. У молнии более чем достаточно электричества, чтобы убить человека. Если вы попали в грозу, держитесь подальше от открытых полей и возвышенностей. Одно из самых безопасных мест — это ваша машина, потому что молния ударит только по внешнему металлу машины.
Загружаемый текст и рабочие листы в формате PDF
Связанные темы
слов
- прибор = электрическая машина, которую вы обычно используете в доме, например плита или стиральная машина
- притягивать = притягивать к объекту
- вперед и назад = идти в одном направлении, а затем в другом
- сбалансированный = то же, что и стабильный
- лезвие = плоская часть объекта, отталкивающего воду
- накопление = увеличение
- выступ = небольшая площадь, которая выше остальных
- углерод = химический материал, содержащийся в угле или бензине.Он в чистом виде в алмазах
- заряд = электричество, которое подводится к объекту, например, к батарее, чтобы дать ему энергию
- цепь = полный круг, по которому проходит электрический ток
- катушка = провод, который огибает объект по кругу и излучает свет или тепло, когда электричество проходит через
- подключить = присоединиться
- преобразовать = изменить
- медь = мягкий красно-коричневый металл, который легко пропускает электричество и тепло
- шнур = кабель
- ток = поток электричества через кусок металла
- ток = поток электричества через кусок металла
- уменьшить = уменьшить
- устройство = станок или инструмент, который делает что-то особенное
- распределительные линии = провода или кабели, передающие электроэнергию
- перетащить = тянуть
- равно = то же, что и
- поток = переместить
- трение = когда ты трешься о что-то другое, становится жарко
- предохранитель = короткий кусок провода внутри машины, который отключает электричество при слишком большой мощности
- сердечная недостаточность = когда ваше сердце перестает биться
- высокое напряжение = высокая электрическая сила
- на месте = где они
- увеличить = стать больше
- травма = если вы поранились
- сохранить = остаться, остаться
- лампочка = стеклянный объект внутри лампы.Выдает свет
- молния = мощная вспышка света в небе во время грозы
- жидкость = жидкость, водянистый объект
- измерено = единица чего-то
- происходит = происходит
- сковорода = круглый металлический контейнер, который вы используете для готовки
- частица = очень маленькая часть атома
- пройти через = пройти через
- паста = липкое вещество, например клей
- штекер = для подключения электрического объекта к электросети дома
- линия электропередачи = большой провод, по которому идет электричество над или под землей
- сопротивление = материал, препятствующий прохождению электричества
- повернуть = обойти
- безопасность = безопасность, защита
- элемент безопасности = элементы в машинах или электрических объектах, которые защищают вас от травм
- ученый = человек, имеющий научную подготовку
- розетка = место в стене, где можно подключить электрический объект к основному источнику электричества
- источник = место, где вы получаете что-то от
- spin = что-то быстро развернуть
- пар = белый газ, который выделяется при нагревании воды
- паровой двигатель = двигатель или мотор, работающий от пара
- сталь = прочный металл
- переключатель = объект, который запускает или останавливает поток электричества при нажатии на него
- ткань = материал, из которого формируются клетки животных или растений
- преобразовать = изменить
- трансформатор = машина, которая переключает электричество с одного напряжения на другое
- турбина = двигатель, который перемещает специальное колесо вокруг
- напряжение = электрическая сила, измеренная в вольтах
- провод = очень тонкий кусок металла, через который может проходить электричество
- разводка = сеть проводов в доме или доме
Что такое электричество? — учиться.sparkfun.com
Добавлено в избранное Любимый 63Начало работы
Электричество окружает нас повсюду, питая такие технологии, как наши сотовые телефоны, компьютеры, фонари, паяльники и кондиционеры. В современном мире от этого трудно спастись. Даже когда вы пытаетесь избежать электричества, оно по-прежнему действует в природе, от молнии во время грозы до синапсов внутри нашего тела.Но что такое электричества? Это очень сложный вопрос, и по мере того, как вы копаете глубже и задаете больше вопросов, на самом деле нет окончательного ответа, только абстрактные представления о том, как электричество взаимодействует с нашим окружением.
Электричество — это природное явление, которое встречается в природе и принимает множество различных форм. В этом уроке мы сосредоточимся на современной электроэнергии: на том, что питает наши электронные гаджеты. Наша цель — понять, как электричество течет от источника питания по проводам, зажигает светодиоды, вращающиеся двигатели и питает наши устройства связи.
Электричество кратко определяется как поток электрического заряда , , но за этим простым утверждением стоит так много всего. Откуда берутся обвинения? Как мы их перемещаем? Куда они переезжают? Как электрический заряд вызывает механическое движение или заставляет вещи загораться? Так много вопросов! Чтобы начать объяснять, что такое электричество, нам нужно приблизиться, за пределы материи и молекул, к атомам, которые составляют все, с чем мы взаимодействуем в жизни.
Это руководство основано на некотором базовом понимании физики, силы, энергии, атомов и [полей] (http: // en.wikipedia.org/wiki/Field_(physics)), в частности. Мы рассмотрим основы каждой из этих физических концепций, но, возможно, также будет полезно обратиться к другим источникам.
Идет атомный
Чтобы понять основы электричества, нам нужно начать с рассмотрения атомов, одного из основных строительных блоков жизни и материи. Атомы существуют в более чем сотне различных форм в виде химических элементов, таких как водород, углерод, кислород и медь. Атомы многих типов могут объединяться, чтобы образовать молекулы, из которых состоит материя, которую мы можем физически увидеть и потрогать.
Атомы — это крошечных , максимальная длина которых составляет около 300 пикометров (это 3×10 -10 или 0,0000000003 метра). Медный пенни (если бы он на самом деле был сделан из 100% меди) имел бы 3,2х10 22 атома (3200000000000000000000000 атомов) меди внутри.
Даже атом недостаточно мал, чтобы объяснить работу электричества. Нам нужно спуститься еще на один уровень и посмотреть на строительные блоки атомов: протоны, нейтроны и электроны.
Строительные блоки атомов
Атом состоит из трех различных частиц: электронов, протонов и нейтронов. У каждого атома есть центральное ядро, в котором протоны и нейтроны плотно упакованы вместе. Ядро окружает группа вращающихся электронов.
Очень простая модель атома. Он не масштабируется, но помогает понять, как устроен атом. Ядро ядра протонов и нейтронов окружено вращающимися электронами.
В каждом атоме должен быть хотя бы один протон. Число протонов в атоме важно, потому что оно определяет, какой химический элемент представляет собой атом. Например, атом с одним протоном — это водород, атом с 29 протонами — это медь, а атом с 94 протонами — это плутоний. Это количество протонов называется атомным номером атома .
Ядро-партнер протона, нейтроны, служат важной цели; они удерживают протоны в ядре и определяют изотоп атома.Они не критичны для нашего понимания электричества, поэтому давайте не будем о них беспокоиться в этом уроке.
Электроны критически важны для работы электричества (обратите внимание на общую тему в их названиях?) В наиболее стабильном, сбалансированном состоянии атом будет иметь такое же количество электронов, что и протоны. Как и в модели атома Бора ниже, ядро с 29 протонами (что делает его атомом меди) окружено равным числом электронов.
По мере развития нашего понимания атомов развивались и наши методы их моделирования.Модель Бора — очень полезная модель атома при изучении электричества.
Не все электроны атома навсегда связаны с атомом. Электроны на внешней орбите атома называются валентными электронами. При наличии достаточной внешней силы валентный электрон может покинуть орбиту атома и стать свободным. Свободные электроны позволяют нам перемещать заряд, в чем и заключается вся суть электричества. Кстати о зарядке …
Текущие расходы
Как мы упоминали в начале этого урока, электричество определяется как поток электрического заряда. Заряд — это свойство материи, такое же как масса, объем или плотность. Это измеримо. Точно так же, как вы можете количественно оценить массу объекта, вы можете измерить его заряд. Ключевой концепцией заряда является то, что он может быть двух типов: положительный (+) или отрицательный (-) .
Чтобы переместить заряд, нам нужно носителей заряда , и именно здесь наши знания об атомных частицах — в частности, об электронах и протонах — пригодятся. Электроны всегда несут отрицательный заряд, а протоны — положительно.Нейтроны (верные своему названию) нейтральны, у них нет заряда. И электроны, и протоны несут одинаковую величину заряда , только разного типа.
Модель атома лития (3 протона) с обозначенными зарядами.
Заряд электронов и протонов важен, потому что он дает нам возможность воздействовать на них силой. Электростатическая сила!
Электростатическая сила
Электростатическая сила (также называемая законом Кулона) — это сила, действующая между зарядами.В нем говорится, что заряды одного типа отталкиваются друг от друга, а заряды противоположных типов притягиваются друг к другу. Противоположности притягивают, а любит отталкивать .
Величина силы, действующей на два заряда, зависит от того, как далеко они находятся друг от друга. Чем ближе подходят два заряда, тем больше становится сила (сдвигающая или отталкивающая).
Благодаря электростатической силе электроны отталкивают другие электроны и притягиваются к протонам.Эта сила является частью «клея», удерживающего атомы вместе, но это также инструмент, который нам нужен, чтобы заставить электроны (и заряды) течь!
Поток начислений
Теперь у нас есть все инструменты, чтобы заставить заряды течь. Электроны в атомах могут действовать как наш носитель заряда , потому что каждый электрон несет отрицательный заряд. Если мы можем освободить электрон из атома и заставить его двигаться, мы сможем создать электричество.
Рассмотрим атомную модель атома меди, одного из предпочтительных источников элементов для потока заряда.В сбалансированном состоянии медь имеет 29 протонов в ядре и такое же количество электронов, вращающихся вокруг нее. Электроны вращаются на разных расстояниях от ядра атома. Электроны, расположенные ближе к ядру, испытывают гораздо более сильное притяжение к центру, чем электроны на далеких орбитах. Крайние электроны атома называются валентными электронами , для их освобождения от атома требуется наименьшее количество силы.
Это диаграмма атома меди: 29 протонов в ядре, окруженные полосами вращающихся электронов.Электроны, расположенные ближе к ядру, трудно удалить, в то время как валентный электрон (внешнее кольцо) требует относительно небольшой энергии для выброса из атома.
Используя достаточную электростатическую силу на валентный электрон — либо толкая его другим отрицательным зарядом, либо притягивая его положительным зарядом — мы можем выбросить электрон с орбиты вокруг атома, создав свободный электрон.
Теперь рассмотрим медную проволоку: вещество, заполненное бесчисленными атомами меди. Поскольку наш свободный электрон плавает в пространстве между атомами, его тянут и толкают окружающие заряды в этом пространстве.В этом хаосе свободный электрон в конце концов находит новый атом, за который он цепляется; при этом отрицательный заряд этого электрона выбрасывает другой валентный электрон из атома. Теперь новый электрон дрейфует в свободном пространстве, пытаясь сделать то же самое. Этот цепной эффект может продолжаться и продолжаться, создавая поток электронов, называемый электрическим током , .
Очень упрощенная модель зарядов, протекающих через атомы для создания тока.
Электропроводность
Некоторые элементарные типы атомов лучше других выделяют свои электроны.Чтобы получить наилучший поток электронов, мы хотим использовать атомы, которые не очень крепко держатся за свои валентные электроны. Электропроводность элемента определяет, насколько сильно электрон связан с атомом.
Элементы с высокой проводимостью, которые имеют очень подвижные электроны, называются проводниками . Это типы материалов, которые мы хотим использовать для изготовления проводов и других компонентов, которые способствуют электронному потоку. Металлы, такие как медь, серебро и золото, обычно являются лучшим выбором в качестве хороших проводников.
Элементы с низкой проводимостью называются изоляторами . Изоляторы служат очень важной цели: они предотвращают поток электронов. Популярные изоляторы включают стекло, резину, пластик и воздух.
Статическое или текущее электричество
Прежде чем мы продолжим, давайте обсудим две формы, которые может принимать электричество: статическое или текущее. При работе с электроникой гораздо чаще встречается текущее электричество, но также важно понимать статическое электричество.
Статическое электричество
Статическое электричество возникает, когда на объектах, разделенных изолятором, накапливаются противоположные заряды. Статическое (как в «состоянии покоя») электричество существует до тех пор, пока две группы противоположных зарядов не найдут путь между собой, чтобы сбалансировать систему.
Когда заряды все же находят средство выравнивания, происходит статический разряд . Притяжение зарядов становится настолько большим, что они могут проходить даже через самые лучшие изоляторы (воздух, стекло, пластик, резину и т. Д.).). Статические разряды могут быть вредными в зависимости от того, через какую среду проходят заряды и на какие поверхности переносятся заряды. Выравнивание зарядов через воздушный зазор может привести к видимому сотрясению, поскольку бегущие электроны сталкиваются с электронами в воздухе, которые возбуждаются и выделяют энергию в виде света.
Запальные устройства с искровым разрядником используются для создания управляемого статического разряда. Противоположные заряды накапливаются на каждом из проводников, пока их притяжение не станет настолько сильным, что заряды могут течь по воздуху.Одним из наиболее ярких примеров статического разряда является молния . Когда облачная система накапливает достаточно заряда относительно другой группы облаков или земли, заряды будут пытаться уравновеситься. Когда облако разряжается, огромное количество положительных (а иногда и отрицательных) зарядов проходит по воздуху от земли к облаку, вызывая видимый эффект, с которым мы все знакомы.
Статическое электричество также существует, когда мы терем воздушные шары о голову, чтобы волосы встали дыбом, или когда мы шаркали по полу в пушистых тапочках и шокировали семейную кошку (конечно, случайно).В каждом случае трение от трения о разные типы материалов переносит электроны. Объект, теряющий электроны, становится положительно заряженным, а объект, получающий электроны, становится отрицательно заряженным. Два объекта притягиваются друг к другу, пока не найдут способ уравновесить их.
Работая с электроникой, мы обычно не сталкиваемся со статическим электричеством. Когда мы это делаем, мы обычно пытаемся защитить наши чувствительные электронные компоненты от статического разряда.Профилактические меры против статического электричества включают ношение браслетов ESD (электростатический разряд) или добавление специальных компонентов в схемы для защиты от очень высоких скачков заряда.
Текущее электричество
Текущее электричество — это форма электричества, которая делает возможными все наши электронные устройства. Эта форма электричества существует, когда заряды могут постоянно течь . В отличие от статического электричества, когда заряды собираются и остаются в покое, текущее электричество является динамическим, заряды всегда находятся в движении.Мы сосредоточимся на этой форме электричества на протяжении всей оставшейся части урока.
Цепи
Для протекания электрического тока требуется цепь: замкнутая, бесконечная петля из проводящего материала. Схема может быть такой же простой, как проводящий провод, соединенный встык, но полезные схемы обычно содержат смесь провода и других компонентов, которые управляют потоком электричества. Единственное правило, когда дело доходит до создания цепей, не должно иметь изоляционных зазоров .
Если у вас есть провод, полный атомов меди, и вы хотите вызвать поток электронов через него, все свободных электронов должны где-то течь в том же общем направлении. Медь — отличный проводник, идеальный для протекания зарядов. Если цепь из медного провода разорвана, заряды не могут проходить через воздух, что также предотвратит перемещение любого из зарядов к середине.
С другой стороны, если бы провод был соединен встык, у всех электронов был бы соседний атом, и все они могли бы течь в одном и том же общем направлении.
Теперь мы понимаем , как могут течь электронов, но как мы вообще можем заставить их течь? Затем, когда электроны текут, как они производят энергию, необходимую для освещения лампочек или вращающихся двигателей? Для этого нам нужно понимать электрические поля.
Электрополя
Мы знаем, как электроны проходят через материю для создания электричества. Это все, что касается электричества. Ну почти все.Теперь нам нужен источник, чтобы вызвать поток электронов. Чаще всего источником электронного потока является электрическое поле.
Что такое поле?
Поле — это инструмент, который мы используем для моделирования физических взаимодействий, которые не включают никаких наблюдаемых контактов . Поля нельзя увидеть, поскольку они не имеют физического внешнего вида, но эффект, который они оказывают, очень реален.
Мы все подсознательно знакомы с одной областью, в частности: гравитационным полем Земли, эффектом притяжения массивного тела другими телами.Гравитационное поле Земли можно смоделировать с помощью набора векторов, направленных в центр планеты; независимо от того, где вы находитесь на поверхности, вы почувствуете силу, толкающую вас к ней.
Сила или напряженность полей неодинакова во всех точках поля. Чем дальше вы находитесь от источника поля, тем меньшее влияние поле оказывает. Величина гравитационного поля Земли уменьшается по мере удаления от центра планеты.
Когда мы продолжим изучать электрические поля, вспомним, в частности, как работает гравитационное поле Земли, оба поля имеют много общего.Гравитационные поля действуют на объекты массы, а электрические поля действуют на объекты заряда.
Электрополя
Электрические поля (е-поля) — важный инструмент для понимания того, как начинается и продолжает течь электричество. Электрические поля описывают тянущую или толкающую силу в пространстве между зарядами . По сравнению с гравитационным полем Земли, электрические поля имеют одно важное отличие: в то время как поле Земли обычно привлекает только другие объекты массы (поскольку все , поэтому значительно менее массивны), электрические поля отталкивают заряды так же часто, как и притягивают их.
Направление электрических полей всегда определяется как направление , положительный тестовый заряд переместился бы на , если бы его уронили в поле. Испытательный заряд должен быть бесконечно малым, чтобы его заряд не влиял на поле.
Мы можем начать с построения электрических полей для одиночных положительных и отрицательных зарядов. Если вы уроните положительный тестовый заряд рядом с отрицательным зарядом, тестовый заряд будет притягиваться к отрицательному заряду . Итак, для одного отрицательного заряда мы рисуем стрелки электрического поля, указывающие внутрь во всех направлениях.Тот же тестовый заряд, падающий рядом с другим положительным зарядом , приведет к отталкиванию наружу, что означает, что мы рисуем стрелки , выходящие из положительного заряда.
Электрические поля одиночных зарядов. Отрицательный заряд имеет внутреннее электрическое поле, потому что он притягивает положительные заряды. Положительный заряд имеет внешнее электрическое поле, отталкиваясь, как заряды.
Группы электрических зарядов могут быть объединены для создания более полных электрических полей.
Равномерное электронное поле вверху направлено от положительных зарядов к отрицательным. Представьте себе крошечный положительный тестовый заряд, упавший в электронное поле; он должен следовать в направлении стрелок. Как мы видели, электричество обычно включает в себя поток электронов — отрицательных зарядов — которые текут против электрических полей.
Электрические поля дают нам толкающую силу, необходимую для индукции электрического тока. Электрическое поле в цепи похоже на электронный насос: большой источник отрицательных зарядов, который может толкать электроны, которые будут течь по цепи к положительному сгустку зарядов.
Электрический потенциал (энергия)
Когда мы используем электричество для питания наших цепей, устройств и устройств, мы действительно преобразуем энергию. Электронные схемы должны иметь возможность накапливать энергию и передавать ее другим формам, таким как тепло, свет или движение. Накопленная энергия цепи называется электрической потенциальной энергией.
Энергия? Потенциальная энергия?
Чтобы понять потенциальную энергию, нам нужно понять энергию в целом. Энергия определяется как способность объекта выполнять работы над другим объектом, что означает перемещение этого объекта на некоторое расстояние.Энергия имеет множество форм , некоторые из которых мы можем видеть (например, механические), а другие — нет (например, химические или электрические). Независимо от того, в какой форме она находится, энергия существует в одном из двух состояний : кинетическом или потенциальном.
Объект имеет кинетической энергии , когда он движется. Количество кинетической энергии объекта зависит от его массы и скорости. Потенциальная энергия , с другой стороны, представляет собой накопленную энергию , когда объект находится в состоянии покоя. Он описывает, сколько работы мог бы сделать объект, если бы он был приведен в движение.Это энергия, которую мы обычно можем контролировать. Когда объект приводится в движение, его потенциальная энергия превращается в кинетическую.
Вернемся к использованию гравитации в качестве примера. Шар для боулинга, неподвижно сидящий на вершине башни Халифа, имеет много потенциальной (накопленной) энергии. После падения мяч, притягиваемый гравитационным полем, ускоряется по направлению к земле. Когда мяч ускоряется, потенциальная энергия преобразуется в кинетическую (энергию движения). В конце концов вся энергия мяча превращается из потенциальной в кинетическую, а затем передается всему, в что он попадает.Когда мяч находится на земле, у него очень низкая потенциальная энергия.
Электрический потенциал энергии
Подобно тому, как масса в гравитационном поле имеет потенциальную энергию гравитации, заряды в электрическом поле имеют электрическую потенциальную энергию . Электрическая потенциальная энергия заряда описывает, сколько у него накопленной энергии, когда она приводится в движение электростатической силой, эта энергия может стать кинетической, и заряд может выполнять работу.
Подобно шару для боулинга, сидящему на вершине башни, положительный заряд в непосредственной близости от другого положительного заряда имеет высокую потенциальную энергию; оставленный свободным для движения, заряд будет отталкиваться от аналогичного заряда.Положительный тестовый заряд, помещенный рядом с отрицательным зарядом, будет иметь низкую потенциальную энергию, как и шар для боулинга на земле.
Чтобы привить чему-либо потенциальную энергию, мы должны выполнить работу , перемещая это на расстояние. В случае шара для боулинга работа заключается в том, чтобы поднять его на 163 этажа против поля силы тяжести. Точно так же должна быть проделана работа, чтобы подтолкнуть положительный заряд к стрелкам электрического поля (либо к другому положительному заряду, либо от отрицательного заряда).Чем дальше идет заряд, тем больше работы вам предстоит сделать. Точно так же, если вы попытаетесь оттянуть отрицательный заряд от положительного заряда — против электрического поля — вы должны выполнять работу.
Для любого заряда, находящегося в электрическом поле, его электрическая потенциальная энергия зависит от типа (положительный или отрицательный), количества заряда и его положения в поле. Электрическая потенциальная энергия измеряется в джоулях ( Дж, Дж).
Электрический потенциал
Электрический потенциал основан на электрическом потенциале энергия , чтобы помочь определить, сколько энергии хранится в электрических полях .Это еще одна концепция, которая помогает нам моделировать поведение электрических полей. Электрический потенциал , а не то же самое, что электрическая потенциальная энергия!
В любой точке электрического поля электрический потенциал равен величине электрической потенциальной энергии, деленной на величину заряда в этой точке. Он убирает количество заряда из уравнения и оставляет нам представление о том, сколько потенциальной энергии могут обеспечить определенные области электрического поля. Электрический потенциал выражается в джоулях на кулон ( Дж / Кл ), который мы определяем как вольт (В).
В любом электрическом поле есть две точки электрического потенциала, которые представляют для нас значительный интерес. Есть точка с высоким потенциалом, где положительный заряд будет иметь максимально возможную потенциальную энергию, и есть точка с низким потенциалом, где заряд будет иметь минимально возможную потенциальную энергию.
Один из наиболее распространенных терминов, которые мы обсуждаем при оценке электроэнергии, — это напряжение . Напряжение — это разность потенциалов между двумя точками электрического поля.Напряжение дает нам представление о том, сколько толкающей силы имеет электрическое поле.
Имея в своем арсенале потенциальную и потенциальную энергию, у нас есть все ингредиенты, необходимые для производства электричества. Давай сделаем это!
Электричество в действии!
Изучив физику элементарных частиц, теорию поля и потенциальную энергию, мы теперь знаем достаточно, чтобы заставить электричество течь. Сделаем схему!
Сначала рассмотрим ингредиенты, необходимые для производства электричества:
- Электричество определяется как поток заряда .Обычно наши заряды переносятся свободно текущими электронами.
- Отрицательно заряженные электронов слабо прикреплены к атомам проводящих материалов. Небольшим толчком мы можем освободить электроны от атомов и заставить их течь в общем однородном направлении.
- Замкнутая цепь из проводящего материала обеспечивает путь для непрерывного потока электронов.
- Заряды приводятся в движение электрическим полем . Нам нужен источник электрического потенциала (напряжения), который толкает электроны из точки с низкой потенциальной энергией в точку с более высокой потенциальной энергией.
Короткое замыкание
Батареи — распространенные источники энергии, преобразующие химическую энергию в электрическую. У них есть две клеммы, которые подключаются к остальной цепи. На одном выводе имеется избыток отрицательных зарядов, а на другом все положительные заряды сливаются. Это разность электрических потенциалов, ожидающая начала действия!
Если мы подключим наш провод, полный проводящих атомов меди, к батарее, это электрическое поле будет влиять на отрицательно заряженные свободные электроны в атомах меди.Одновременно подталкиваемые отрицательной клеммой и притягиваемой положительной клеммой, электроны в меди будут перемещаться от атома к атому, создавая поток заряда, который мы знаем как электричество.
После секунды протекания тока электроны на самом деле переместились очень — на доли сантиметра. Однако энергия, производимая текущим потоком, составляет огромных , особенно потому, что в этой цепи нет ничего, что могло бы замедлить поток или потреблять энергию.Подключать чистый проводник напрямую к источнику энергии — плохая идея . Энергия очень быстро перемещается по системе и превращается в тепле в проволоке, которое может быстро превратиться в плавящуюся проволоку или пожар.
Освещение лампочки
Вместо того, чтобы тратить всю эту энергию, не говоря уже о разрушении аккумулятора и провода, давайте построим схему, которая сделает что-нибудь полезное! Обычно электрическая цепь переводит электрическую энергию в другую форму — свет, тепло, движение и т. Д.Если мы подключим лампочку к батарее с помощью проводов между ними, мы получим простую функциональную схему.
Схема: батарея (слева), подключенная к лампочке (справа), цепь замыкается, когда замыкается переключатель (вверху). Когда цепь замкнута, электроны могут течь, проталкиваясь от отрицательной клеммы батареи через лампочку к положительной клемме.
В то время как электроны движутся со скоростью улитки, электрическое поле почти мгновенно влияет на всю цепь (мы говорим о скорости света быстро).Электроны по всей цепи, будь то с самым низким потенциалом, с самым высоким потенциалом или непосредственно рядом с лампочкой, находятся под влиянием электрического поля. Когда переключатель замыкается и электроны подвергаются воздействию электрического поля, все электроны в цепи начинают течь, по-видимому, в одно и то же время. Ближайшие к лампочке заряды сделают один шаг по цепи и начнут преобразовывать энергию из электрической в световую (или тепловую).
Ресурсы и дальнейшее развитие
В этом уроке мы раскрыли лишь крохотную часть пресловутого айсберга.Остается еще масса нераскрытых концепций. Отсюда мы рекомендуем вам перейти сразу к нашему руководству по напряжению, току, сопротивлению и закону Ома. Теперь, когда вы знаете все об электрических полях (напряжении) и текущих электронах (токе), вы на правильном пути к пониманию закона, регулирующего их взаимодействие.
Для получения дополнительной информации и визуализаций, объясняющих электричество, посетите этот сайт.
Вот еще несколько концептуальных руководств для начинающих, которые мы рекомендуем прочитать:
Или, может быть, вы хотите узнать что-нибудь практическое? В этом случае ознакомьтесь с некоторыми из этих руководств по навыкам базового уровня:
.