3.1 Основы электротехники и электробезопасность мультимедиа

1. Тема 3.1 Основы электротехники

«Охрана труда и электробезопасность в электроустановках»
со слушателями, обучающимися по программе
«Профессиональная переподготовка 16781 «Пожарный»
Тема 3.1
Основы электротехники

2. Литература

Ресурсы интернета
Немцов М.В., Светлакова И.И. Электротехника: учебное пособие. –Ростов н/Д: Феникс,
2018.
Мыльников М.Т. Общая электротехника и пожарная профилактика в
электроустановках: учебник для пожарных техн. училищ. –М.: Стройиздат, 2015.
С.В.Собурь Пожарная безопасность электроустановок: Справочник. -М.: спецтехника,
2019.
Правила устройства электроустановок (ПУЭ), издание седьмое;
Правила технической эксплуатации электроустановок потребителей, утвержденные
приказом Минэнерго России от 13.01.2003 № 6;
Правила по охране труда при эксплуатации электроустановок, утвержденные приказом
Минтруда России от 24.07.2013 № 328н;
Инструкция по применению и испытанию средств защиты, используемых в
электроустановках, утвержденная приказом Минэнерго России от 30 июня 2003 г. № 261
и др

3. Учебные вопросы

1. Определение и значение электротехники
Нормативные документы, определяющие
требования по устройству
электроустановок и обеспечению
электробезопасности и пожарной
безопасности: ПУЭ, ПТЭЭП, ПОТ РМ
2. Основные термины и определения.
Общие вопросы получения,
распределения, преобразования и
использования электрической энергии

4.

ЭЛЕКТРОТЕХНИКА – это область науки и
техники, изучающая электрические и магнитные
явления и их использование в практических
целях получения, преобразования, передачи и
потребления электрической энергии.
Электроника - это область науки и техники,
изучающая электрические и магнитные явления
и их использование в практических целях
получения, преобразования, передачи и
потребления информации.

5.

Электрический ток (I) — направленное движение
заряженных частиц (носителей заряда) в проводнике.
Измеряется в амперах (А).
Формула для постоянного тока: I=tq​, где q — заряд
(Кл), t — время (с).
Различают постоянный ток (величина и направление
неизменны, обозначается I) и переменный
ток (мгновенное значение обозначается i).

6.

Напряжение (U) — разность потенциалов между двумя
точками электрической цепи, «движущая сила» для
тока.
Измеряется в вольтах (В).
Формула: U=qA​, где A — работа (Дж), q — заряд (Кл).
Пример: напряжение в бытовой розетке — 220 В.

7.

Сопротивление (R) — свойство материала
препятствовать прохождению тока.
Измеряется в омах (Ω).
Зависит от материала, длины и сечения проводника.
Пример: медь имеет низкое сопротивление, резина —
высокое.

8.

Мощность (P) — скорость преобразования
электрической энергии в другие виды (тепло, свет,
механическую работу).
Измеряется в ваттах (Вт).
Формула: P=U⋅I.
Пример: лампа мощностью 60 Вт потребляет меньше
энергии, чем чайник мощностью 2000 Вт.

9. Основные термины и определения

Электрическая цепь это совокупность
устройств,
предназначенных
для производства,
передачи,
преобразования и
использования
электрического тока

10.

Электродвижущая сила - электрическая разность
потенциалов, создаваемая источником
электрической энергии (электрохимическим
элементом, механическим генератором,
термоэлементом, фотоэлементом и пр.).
Приемники, или нагрузка, т.е. устройства,
потребляющие электрический ток
(электродвигатели, электролампы, электрические
механизмы и т.д.).
Проводники, а также различная коммутационная
аппаратура (выключатели, реле, контакторы и т.д.).

11.

Приемники или
нагрузка устройства,
потребляющие
электрический ток
(электродвигатели,
электролампы,
электромеханизмы
и т.д.)

12.

Проводники
, а также
различная
коммутаци
онная
аппаратура

13.

Электрический ток величина и направление
которого не остаются
постоянными,
называется переменным
током. Значение
переменного тока в
рассматриваемый
момент времени
называют мгновенным и
обозначают строчной
буквой i.

14.

Для работы
электрической
цепи необходимо
наличие
источников
энергии.
Различают
активные и
пассивные цепи,
участки и
элементы цепей.
Активными
называют
• электрические
цепи,
содержащие
источники
энергии
• пассивными электрические
Пассивными
цепи, не
называют
содержащие
источников
энергии

15.

Постоянный ток – это электрический ток,
который с течением времени не изменяется по
величине и направлению.
Постоянный ток — это постоянное
направленное движение заряженных частиц в
электрическом поле
Постоянный ток широко используется в
электрических схемах автомобилей, а также в
микроэлектроннике

16.

Переменный ток – это
электрический ток, который
с течением времени
изменяется по величине и
направлению или, в частном
случае, изменяется по
величине, сохраняя свое
направление в
электрической цепи
неизменным. В
осветительной сети наших
домов и во многих отраслях
промышленности
используется именно
переменный ток

17.

Электроустановка – это группа
электрического оборудования,
которое взаимосвязано между
собой и расположено на одной
территории Электроустановки, в
которых производится,
преобразуется, распределяется
и потребляется электроэнергия,
делятся в зависимости от
рабочего напряжения на
электроустановки напряжением
до 1000 и выше 1000 В или
площади.

18.

Промышленные электроустановки
распределительные подстанции, узлы, щиты, устройства

19.

Провода, кабели передающие электрическую
энергию от пунктов выработки и
преобразования до электроприемников
кабели

20.

преобразователи напряжения,
преобразователи частоты
(трансформаторы) - преобразующие
электрическую энергию
Генераторы – вырабатывающие
электрическую энергию
преобразователи частоты

21. Нормативные документы

Правила устройства электроустановок (ПУЭ)
Правила технической эксплуатации электроустановок
потребителей (ПТЭЭП)
Правила по охране труда при эксплуатации электроустановок
(ПОТЭУ)
Инструкция по применению и испытанию средств защиты,
используемых в электроустановках
Межотраслевая инструкция по оказанию первой помощи при
несчастных случаях

22. Общие вопросы получения, распределения, преобразования электрической энергии.

Энергетическая система (энергосистема)
представляет собой совокупность
электростанций, линий электропередачи,
подстанций и тепловых сетей, связанных в одно
целое общностью режима и непрерывностью
процесса производства, преобразования и
распределения электрической и тепловой
энергии при общем управлении этим режимом

23. Общие вопросы получения, распределения, преобразования электрической энергии.

Электрическая сеть - это совокупность
электроустановок для передачи и
распределения электрической энергии,
состоящая из подстанций,
распределительных устройств,
токопроводов, воздушных и кабельных
линий электропередачи, работающих на
определенной территории

24.

Электроприемник - аппарат, агрегат, механизм,
предназначенный для преобразования электрической
энергии в другой вид энергии. Потребитель
электроэнергии - один или группа электроприемников,
объединенных технологическим процессом и
размещающихся на определенной территории.
Электроустановки, в которых производится,
преобразуется, распределяется и потребляется
электроэнергия, делятся в зависимости от рабочего
напряжения на электроустановки напряжением до 1000
и выше 1000 В

25.

Распределительным устройством (РУ) является электроустановка,
служащая для приема и распределения электроэнергии и
содержащая сборные и соединительные шины, коммутационные
аппараты, устройства защиты, автоматики и телемеханики,
измерительные приборы и вспомогательные устройства.
Распределительные устройства подразделяются на открытые
(расположенные на открытом воздухе) и закрытые (в здании). В
городских условиях в большинстве случаев применяют закрытые
РУ

26.

Подстанция - это
электроустановка, служащая
для преобразования и
распределения
электрической энергии и
состоящая из РУ
(распределительным
устройством)до и выше 1000
В, силовых трансформаторов
или других преобразователей
электроэнергии и
вспомогательных
сооружений.

27. Электроустановка – совокупность машин, аппаратов, линий и вспомогательного оборудования (вместе с сооружениями и помещениями, в

которых они установлены), предназначенных
для производства, преобразования, трансформации, передачи,
распределения электрической энергии и преобразования ее в
другие виды энергии.
Открытые или наружные электроустановки –
электроустановки, не защищенные зданием от атмосферных
воздействий.
Электроустановки, защищенные только навесами, сетчатыми
ограждениями и т. п., рассматриваются как наружные.
Закрытые или внутренние электроустановки –
электроустановки, размещенные внутри здания, защищающего
их от атмосферных воздействий.

28.

Жаркие помещения – помещения, в которых под воздействием
различных тепловых излучений температура превышает постоянно
или периодически (более 1 сут.) +35ºС (например, помещения с
сушилками, обжигательными печами, котельные).
Пыльные помещения – помещения, в которых по условиям
производства выделяется технологическая пыль, которая может
оседать на токоведущих частях, проникать внутрь машин,
аппаратов и т. п. Пыльные помещения разделяются на помещения с
токопроводящей пылью и помещения с нетокопроводящей пылью.
Помещения с химически активной или органической средой –
помещения, в которых постоянно или в течение длительного времени
содержатся агрессивные пары, газы, жидкости, образуются
отложения или плесень, разрушающие изоляцию и токоведущие
части электрооборудования.

29.

Электропомещения – помещения или отгороженные (например,
сетками) части помещения, в которых расположено
электрооборудование, доступное только для квалифицированного
обслуживающего персонала.
Сухие помещения – помещения, в которых относительная влажность
воздуха не превышает 60%.
Влажные помещения – помещения, в которых относительная
влажность воздуха более 60%, но не превышает 75%.
Сырые помещения – помещения, в которых относительная влажность
воздуха превышает 75%.
Особо сырые помещения – помещения, в которых относительная
влажность воздуха близка к 100% (потолок, стены, пол и предметы,
находящиеся в помещении, покрыты влагой).

30.

Взрывозащищенное электротехническое изделие (электротехническое устройство,
электрооборудование) – электротехническое изделие (электротехническое
устройство, электрооборудование) специального назначения, которое выполнено
таким образом, что устранена или затруднена возможность воспламенения
окружающей его взрывоопасной среды вследствие эксплуатации этого изделия.
Воздушная линия электропередачи (далее - ВЛ) – устройство для передачи
электроэнергии по проводам, расположенным на открытом воздухе и
прикрепленным с помощью изоляторов и
арматуры к опорам или кронштейнам и стойкам на инженерных сооружениях
(мостах, путепроводах и т.п.).
Встроенная подстанция – электрическая подстанция, занимающая часть
здания.
Вторичные цепи электропередачи – совокупность рядов зажимов, электрических
проводов и кабелей, соединяющих приборы и устройства управления
электроавтоматики, блокировки, измерения,
защиты и сигнализации.

31.

Глухозаземленная нейтраль – нейтраль трансформатора или генератора,
присоединенная к заземляющему устройству непосредственно.
Изолированная нейтраль – нейтраль трансформатора или генератора, не
присоединенная к заземляющему устройству или присоединенная к нему через
большое сопротивление приборов сигнализации, измерения, защиты и других
аналогичных им устройств.
Источник электрической энергии – электротехническое изделие (устройство),
преобразующее различные виды энергии в электрическую энергию.
Испытательное напряжение промышленной частоты – действующее значение
напряжения переменного тока 50 Гц, которое должна выдерживать в течение
заданного времени внутренняя и/или внешняя изоляция электрооборудования
при определенных условиях испытания.
Испытательное выпрямленное напряжение – амплитудное значение напряжения,
прикладываемое к электрооборудованию в течение заданного времени при
определенных условиях испытания.

32.

Линия электропередачи – электрическая линия, выходящая за пределы электростанции
или подстанции и предназначенная для передачи электрической энергии.
Ненормированная измеряемая величина – величина, абсолютное значение которой не
регламентировано нормами.
Нейтраль – общая точка соединенных в звезду обмоток (элементов)
электрооборудования.
Преобразовательная подстанция – электрическая подстанция, предназначенная для
преобразования рода тока или его частоты.
Приемник электрической энергии (электроприемник) – аппарат, агрегат,
механизм, предназначенный для преобразования электрической энергии в другой
вид энергии.
Передвижной электроприемник – электроприемник, конструкция которого
обеспечивает возможность его перемещения к месту применения по назначению с
помощью транспортных средств или перекатывания вручную, а подключение к
источнику питания осуществляется с помощью гибкого кабеля, шнура и временных
разъемных или разборных контактных соединений.

33.

Принципиальная электрическая схема электростанции (подстанции) – схема,
отображающая состав оборудования и его связи, дающая представление о
принципе работы электрической части электростанции (подстанции).
Сеть оперативного тока – электрическая сеть переменного или постоянного
тока, предназначенная для передачи и распределения электрической
энергии, используемой в цепях управления, автоматики, защиты и
сигнализации электростанции (подстанции).
Силовая электрическая цепь – электрическая цепь, содержащая элементы,
функциональное назначение которых состоит в производстве или передаче
основной части электрической энергии, ее распределении, преобразовании в
другой вид энергии или в электрическую энергию с другими значениями
параметров.
Система сборных шин – комплект элементов, связывающих присоединения
электрического распределительного устройства.
Токопровод – устройство, выполненное в виде шин или проводов с
изоляторами и поддерживающими конструкциями, предназначенное для
передачи и распределения электрической энергии в пределах
электростанции, подстанции или цеха.

34.

Трансформаторная
подстанция –
электрическая
подстанция,
предназначенная для
преобразования
электрической энергии
одного напряжения в
электрическую
энергию другого
напряжения с
помощью
трансформаторов.

35.

Тяговая подстанция –
электрическая
подстанция,
предназначенная, в
основном, для питания
транспортных средств
на электрической тяге
через контактную сеть.

36.

Щит управления
электростанции
(подстанции) –
совокупность пультов
и панелей с
устройствами
управления, контроля
и защиты
электростанции
(подстанции),
расположенных в
одном
помещении.

37.

Электрическая
подстанция –
электроустановка,
предназначенная
для
преобразования и
распределения
электрической
энергии.

38.

Электрическая сеть – совокупность электроустановок для передачи и
распределения электрической энергии, состоящая из подстанций,
распределительных устройств, токопроводов, воздушных и кабельных линий
электропередачи, работающих на определенной территории.
Электрический распределительный пункт – электрическое
распределительное устройство, не входящее в состав подстанции.
Электрическое распределительное устройство – электроустановка, служащая для
приема и распределения электроэнергии и содержащая коммутационные
аппараты, сборные и соединительные шины, вспомогательные устройства
(компрессорные, аккумуляторные и др.), а также устройства защиты, автоматики
и измерительные приборы.
Электрооборудование – совокупность электрических устройств,
объединенных общими признаками.

39.

Эксплуатация – стадия жизненного цикла изделия, на которой
реализуется, поддерживается или восстанавливается его качество.
Электропроводка – совокупность проводов и кабелей с относящимися к ним
креплениями, установочными и защитными деталями, проложенных по
поверхности или внутри конструктивных строительных элементов зданий и
сооружений.
Электростанция – электроустановка, предназначенная для производства
электрической или электрической и тепловой энергии, состоящая из
строительной части, оборудования для преобразования различных видов энергии в электрическую или электрическую
и тепловую, вспомогательного оборудования и электрических
распределительных устройств.
Электроустановка – совокупность машин, аппаратов, линий и
вспомогательного оборудования (вместе с сооружениями и помещениями, в
которых они установлены), предназначенных для
производства, преобразования, трансформации, передачи, распределения
электрической энергии и преобразования ее в другой вид энергии.

40.

Электроустановка действующая – электроустановка или ее часть,
которая находится под напряжением, либо на которую напряжение
может быть подано включением коммутационных аппаратов.
Электрооборудование с нормальной изоляцией –
электрооборудование, предназначенное для применения в
электроустановках, подверженных действию грозовых
перенапряжений, при обычных мерах защиты от
перенапряжений.
Электрооборудование с облегченной изоляцией –
электрооборудование, предназначенное для применения в
электроустановках, не подверженных действию грозовых
перенапряжений, или при специальных мерах защиты,
ограничивающих амплитуду грозовых перенапряжений.

41.

Основные величины
1.1. Электрический заряд (Q)
Что это? Фундаментальное свойство материи, бывает двух
типов: положительный (+) и отрицательный (-). Носителем заряда
является электрон (отрицательный) или протон (положительный).
Аналогия: Молекулы воды. Само по себе наличие молекулы —
это еще не поток.
Единица измерения: Кулон (Кл). Заряд одного электрона
примерно равен -1.6 × 10⁻¹⁹ Кл.

42. Основные величины

Напряжение (U или V)
Что это? Разность потенциалов между двумя точками. Это сила,
которая заставляет заряды двигаться. Напряжение —
это причина, а ток — следствие.
Аналогия: Разность высот (напор воды) в водонапорной башне.
Чем выше башня, тем больше давление и сильнее поток воды.
Единица измерения: Вольт (В).

43. Основные величины

Сила тока (I)
Что это? Количество электрического заряда, протекающего
через поперечное сечение проводника за единицу времени.
Это скорость потока зарядов.
Аналогия: Расход воды в трубе. Сколько литров в секунду
протекает через кран.
Единица измерения: Ампер (А).
Формула: I = Q / t (где Q - заряд, t - время)

44. Основные величины

Сопротивление (R)
Что это? Свойство материала препятствовать (сопротивляться)
прохождению электрического тока. Зависит от материала,
длины, площади поперечного сечения и температуры.
Аналогия: Сужение трубы или засор в ней, которое мешает
потоку воды.
Единица измерения: Ом (Ом).

45. Основные величины

Получение электроэнергии
Генерация электроэнергии — процесс
преобразования первичной энергии
(механической, тепловой, ядерной,
возобновляемой) в электрическую. Основные
способы

46. Получение электроэнергии

Тепловые
электростанции (ТЭС).
Используют
ископаемое топливо
(уголь, газ, мазут) для
производства пара,
который вращает
турбины. На ТЭС
приходится более 60%
мировой выработки
электроэнергии

47.

Гидроэлектростанции
(ГЭС). Преобразуют
кинетическую энергию
воды в электричество с
помощью турбин. Доля
ГЭС в глобальной
генерации составляет
около 20%.

48.

Атомные
электростанции (АЭС).
Используют ядерную
реакцию для нагрева
воды и производства
пара. На АЭС
приходится около 17%
мировой
электроэнергии.

49.

Солнечная энергетика.
Фотоэлектрические
панели преобразуют
солнечный свет в
электричество

50.

Ветроэнергетика.
Ветряные турбины
используют кинетическую
энергию ветра
Геотермальная,
приливная и волновая
энергетика. Используют
тепло земных недр,
энергию приливов и волн
соответственно

51.

Передача и распределение
электроэнергии
Передача осуществляется по высоковольтным линиям электропередачи
(ЛЭП). Высокое напряжение (110–500 кВ в России) снижает потери при
передаче на большие расстояния. Линии бывают воздушными и
кабельными. energy-systems.ru +1
Распределение — заключительный этап доставки электроэнергии
потребителям. Включает:
Первичные подстанции, которые понижают напряжение до среднего
уровня (2–35 кВ).
Вторичные подстанции, где напряжение снижается до бытового (380 В в
России).
Распределительные сети (воздушные или подземные линии), которые
доставляют электроэнергию конечным потребителям

52. Передача и распределение электроэнергии

Типы систем распределения:
Радиальные. Простые, но уязвимы к отключениям (распространены
в сельской местности).
Кольцевые. Имеют резервные пути, используются в городских
районах.
Ячеистые (сетевые). Несколько взаимосвязанных путей,
обеспечивают высокую надёжность в густонаселённых городах.