Как начать разбираться в электрике: самоучитель с нуля для начинающих электромонтеров

При изучении электротехники новичку придется столкнуться с множеством малопонятных терминов, основных законов и положений. «Электрика для начинающих» помогает ознакомиться с принципами функционирования электрических сетей, научиться правильно работать с проводкой и приборами.

Что изучает электрика

Наука начала стремительно развиваться в XIX в. В то время были открыты первые законы, позволившие понять, что такое электричество. Теоретические основы проверялись на практике. Стали появляться первые электрические приборы, улучшаться средства передачи электроэнергии от источников к потребителям.

Современная наука помогает узнавать все о приборах, работающих с использованием электричества. Благодаря исследованиям создаются более совершенные устройства. Электротехника — наука, ставшая основным двигателем прогресса.

С чего начать обучение

Пособия по электрике «для чайников» присутствуют на информационных порталах. Дефицита таких материалов не наблюдается, поэтому каждый желающий может начать изучать дисциплину с нуля. Однако если человек планирует получить профессию электрика, ему придется поступать на соответствующий факультет высшего или средне-специального учебного заведения.

Вуз, техникум, колледж

Многие учебные учреждения предлагают получить профессиональное образование электрика. Стоит рассмотреть особенности обучения в каждом из них:

1. Полный курс в ВУЗе длится 4-5 лет. Здесь дается минимальная практическая база. Однако ВУЗы готовят специалистов с хорошими теоретическими знаниями. Учебные заведения принимают выпускников 11-х классов или ССУЗов.
2. Техникумы дают равное количество теоретических и практических навыков. Обучение направлено на получение рабочей специальности. Поэтому теория изучается менее детально, чем в ВУЗе. Техникумы принимают выпускников 9-х или 11-х классов школы. Обучение длится 4 или 3 года соответственно.
3. Училище или колледж. Такие заведения подготавливают рабочих, поэтому теоретическая часть сведена к минимуму. Профессию электрика в училище можно получить за 1-3 года.

Курсы

Такие программы помогают освоить базовые навыки за 2-8 недель. Уроки проходят как в стандартном, так и в онлайн-режиме. Недостатком курсов считается малый объем получаемых знаний. Начинающий электрик изучает азы электротехники, осваивает некоторые навыки. Практические занятия обучающийся проводит самостоятельно.

Все курсы ведутся на платной основе, проходить их можно, не оставляя другой работы.

Самообучение

Если описанные способы обучения не подходят, человек может осваивать электротехнику самостоятельно с помощью специальной литературы. Выполнять сложные задачи в таком случае электрик не сможет, однако смонтировать проводку в квартире ему будет под силу. Чтобы стать опытным специалистом с помощью самоучителей, необходимо проходить практику помощником электрика. Ученик должен внимательно следить за действиями наставника, выполнять несложные задания.

Схемы электрических соединений

Существует 2 основных вида цепей, в которых компоненты соединяются параллельно или последовательно. Начинающему электрику стоит изучить принципы их построения и работы.

Параллельное и последовательное

В первом случае электричество разветвляется на все цепи, соединенные друг с другом. Общий ток равен сумме значений в каждой ветке. На соединенные параллельно цепи поступает одинаковое напряжение.

При последовательном построении схемы ток из одной ветки переходит в другую. Через все цепи проходит заряд одинаковой силы.

Теоретические основы электрики

Законы и формулы используются не только при расчетах. Их учитывают при выполнении практических задач. Зная теоретические основы, электрик может быстро выявить и устранить причину неисправности.

Понятия и свойства электрического тока

Электричество представляет собой движение частиц, переносящих заряд. При беспорядочном перемещении свободных электронов подобного не происходит. В перемещении заряда участвуют только упорядоченно движущиеся частицы. Ток всегда протекает направленно. О его присутствии свидетельствуют такие признаки:

• повышение температуры проводника;
• силовое воздействие на намагниченные тела;
• изменение химических свойств проводника.

Ток бывает переменным и постоянным. Во втором случае его параметры являются неизменными. Переменный ток периодически меняет полярность от отрицательной к положительной. Это значит, что направление потока частиц становится противоположным. Скорость изменений представляет собой частоту.

Сила тока

При появлении электричества в цепи заряд переносится через сечение проводника. Величина, прошедшая за единицу времени, называется силой тока и выражается в амперах.

Напряжение

Для поддержания движения частиц, переносящих заряд, требуется сила, действующая в нужном направлении. Она называется электрическим полем или напряженностью. Сила вызывает разность потенциалов и стимулирует движение частиц. Для измерения напряжения используется отдельная единица — вольт. Между основными параметрами тока существует зависимость, отраженная в законе Ома.

Сопротивление

Эта величина является характеристикой проводника, связанной с током. Сопротивление, выражаемое в омах, обозначает противодействие материала течению заряженных частиц. Параметр увеличивается по мере уменьшения сечения и роста длины проводника. Под влиянием сопротивления материал нагревается. Величина в 1 Ом возникает при силе тока в 1 А и напряжении 1 В.

Мощность тока

Электрический ток используется для выполнения работы — нагрева батарей, вращения мотора и т. д. Вычислить мощность в ваттах можно, умножив силу тока на напряжение. Например, нагреватель, работающий от сети 220 В, потребляет 2200 Вт. Значит, для его функционирования требуется сила в 10 А. Лампа накаливания 100 Вт потребляет 0,45 А.

Энергия и мощность

Начинающий электромонтер должен научиться разбираться в таких понятиях. Энергия бывает электрической, тепловой, механической или ядерной. Ее невозможно создать или уничтожить. Один вид энергии способен преобразовываться в другой. Например, в бытовых приборах электроэнергия превращается в тепло или звук. Любое устройство потребляет некоторое количество энергии за заданный отрезок времени.

Каждый прибор характеризуется своей величиной, представляющей собой мощность.

Пусковой ток

Нужно различать параметры потребляемого прибором тока при его работе и включении. В последнем случае наблюдается скачок, многократно превышающий эксплуатационные показатели. Поступающий в момент включения ток называется пусковым. Самым большим параметром обладают электродвигатели. Пусковой ток подается до момента набора валом нужной скорости вращения. Подобное характерно для большинства бытовых приборов. Блоки питания снабжаются устройствами, накапливающими энергию для запуска.

Пусковой ток не характерен для маломощных нагревательных элементов. Вычислить параметр, зная мощность прибора, не получится. Устройствам свойственны разные соотношения. Кроме того, современные приборы снабжаются ограничителями пускового тока.

Закон Ома

Сила тока равна напряжению, деленному на сопротивление. Это — основное положение закона Ома. Он действует в отношении постоянного и переменного тока. Через провод сопротивлением 1 Ом под напряжением 1 В проходит ток силой 1 А. Из закона Ома вытекают 2 следствия:

1. При данных силе тока и сопротивлении можно рассчитать мощность, выделяемую цепью. Для этого квадрат первого параметра умножают на второй.
2. При данных напряжении и сопротивлении можно рассчитать мощность. При этом квадрат первой величины делят на значение второй.

Трехфазные и однофазные сети

Генераторы на электростанциях вырабатывают 3-фазное напряжение. В таких установках присутствуют катушки индуктивности, размещенные под углом 120°. 3 таких элемента образуют оборот — 360°. Вырабатываемое при вращении магнитное поле индуцирует ток. Один из выводов катушки соединяется с нулевым проводом, второй (фазовый) подводится к потребителям. Получаемое напряжение является синусоидальным. В каждом фазовом проводе оно смещается на 120° относительно соседних элементов.

При измерении напряжения между 2 одинаковыми проводниками у потребителя получается 360 В. Этот параметр между нулем и фазой составляет 220 В. Для питания большинства сетей используется 3-фазное напряжение. Однако в целях экономии к маломощным потребителям подводят 1 фазу и ноль. Подключение выполняют с учетом необходимости равномерного распределения нагрузки. Так образуется 1-фазное бытовое напряжение.

Электропроводящие и изоляционные материалы

Под воздействием тока вещества проявляют разные свойства. Сопротивления начинаются от тысячных долей Ома, заканчиваются миллионами единиц. Материалы с малыми значениями называются проводниками. Диэлектриками или изоляторами называются вещества с высоким сопротивлением. Из проводников изготавливают кабели, клеммы, разъемы, передающие электроэнергию. Из изоляционных материалов производят изделия, препятствующие протеканию тока. Для них характерен эффект пробоя, при подаче предельного напряжения диэлектрик становится проводником.

Часть материалов в природе не относится к группе проводников или изоляторов. Они не используются для доставки электроэнергии или защиты от пробоя.

При отсутствии данных об электропроводности стоит считать материал полупроводником.

Системы автоматической защиты

Электросеть несет 2 вида угроз:

1. Мощность бытовой проводки достаточна для возгорания материалов, используемых при отделке помещений. Замыкание в сети приводит к неконтролируемому повышению силы тока и воспламенению. Свести вероятность возникновения такой ситуации к нулю невозможно, однако ее снижают путем введения в цепь автоматического выключателя. При повышении параметров тока пластина устройства деформируется, высвобождается пружина, которая размыкает контакты. Автомат не реагирует на импульсы пускового тока.
2. Нулевой провод связан с землей, фазовый находится под напряжением по отношению к ней. Между таким проводником и заземленными предметами возникает ток. Поражение человека электричеством, образующимся между 2 сетевыми кабелями, практически не опасно. Однако при некоторых условиях прохождения тока электротравма становится смертельной. Автоматические системы защиты следят, чтобы ток входил в один провод и уходил по другому. При появлении напряжения между фазой и заземленным предметом, например, телом человека, УЗО обесточивает сеть.

Выполнение электромонтажных работ

Создание электрических сетей состоит из нескольких этапов:

• проектирования;
• подготовки материалов и инструментов;
• прокладки проводки.

Необходимые инструменты

Для работы потребуются:

• фазоискатель;
• плоскогубцы;
• кусачки;
• ножи;
• изоляционная лента;
• отвертки;
• мультиметр для проверки сетей.

Удаление виниловой изоляции с проводов (зачистка)

Процедура сопряжена с некоторыми сложностями. Ее нужно проводить так, чтобы не повреждалась токопроводящая жила. Иногда каждый проводник защищается виниловой изоляцией. Набор таких шин помещается в еще одну оплетку. В таком случае нужно разрезать верхний слой, не повреждая внутренней изоляции. Для снятия оплетки используют тупой нож, для зачистки медных или алюминиевых жил — острый.

При разрезании изоляции лезвие вводят на половину толщины материала. После этого жилы разводят в стороны плоскогубцами. Внешняя изоляция рвется по линии надреза.

Изоляция

Места соединения или повреждения оплетки тщательно изолируют. При электромонтаже для этого используют специальную ленту. Для начала жилы изолируют раздельно, затем вместе. Нанесенный на изоленту клей должен обеспечивать прочную фиксацию. Материал надежно приклеивают к виниловой оплетке на ширину, препятствующую отслаиванию или сползанию.

Прокладка проводки

Современный провод укладывают без дополнительной изоляции. При проведении работ учитывают, что:

• места соединений оставляют в свободном доступе;
• провод не должен подвергаться механическим воздействиям;
• нужно исключать влияние агрессивных факторов на места соединений;
• нельзя задевать проводку инструментом при выполнении каких-либо работ.

При прокладке кабелей под землей используют бронированный канал. Гидроизоляция не является обязательной, поскольку провод нечувствителен к воздействию влаги.

Скрытые сети обустраивают так, чтобы вероятность их повреждения отсутствовала. Необходимо сделать и сохранить схему проводки.

Выбор электрического провода

Кабели бывают одно- или многожильными. В первом случае имеется единственная токопроводящая жила. В многожильном кабеле шина состоит из сплетенных проводников. Провода различают и по количеству токопроводящих элементов. Для создания 3-фазной проводки применяют 4-жильный кабель. Состоящие из 3 проводников изделия используются при создании бытовых электросетей. Жилы изготавливают из серебра, алюминия или меди.

Первый вариант применяется в промышленных условиях, что объясняется высокой электропроводностью. В быту используют медь или алюминий.

Провод для заземления

Такой кабель соединяется с землей и применяется для защиты от поражения током при пробое на корпус прибора. Использование некоторых устройств без заземления недопустимо. К ним относятся насосы, нагреватели, стиральные машины. Если заземление отсутствует, его необходимо подвести. Обязательной является установка УЗО, защищающего от удара током при замыкании фазы на корпус.

Электротехника и электрическая механика

Эти науки являются взаимосвязанными. Электрическая механика изучает базовые схемы оборудования, потребляющего электроэнергию. Курс теории и практики помогает научиться ремонту бытовых приборов. Основные положения электрической механики позволяют понять, как работают двигатель и генератор, в чем заключаются различия между стабилизатором и трансформатором.

Техника безопасности

При работе с электрическими сетями или приборами соблюдают такие правила:

1. Перед началом эксплуатации или ремонта оборудования изучают инструкцию. В разделе безопасности прописаны недопустимые действия, приводящие к замыканию и поражению током.
2. Устройства необходимо обесточивать. После этого оценивают состояние изоляции проводов. При выявлении повреждений оголенные места закрывают изолентой.
3. При невозможности обесточивания электрической сети работают в диэлектрических перчатках, обуви на резиновой подошве и специальных очках.
4. Доступ к распределительным щитам и электроустановкам начинающим специалистам запрещен.
5. Нельзя касаться лишенных изоляции проводов руками. Для поиска фазы используют мультиметры, индикаторные отвертки и другие инструменты.

Неисправности электротехники

Считается, что необходимо уметь выявлять 2 основных типа поломок: отсутствие надежного нужного контакта и наличие ненужного. В электромонтаже не бывает случаев, когда 2 элемента сети бывают связаны тем или иным сопротивлением. Они бывают только соединенными или разъединенными.

Рекомендации начинающим

Электрик-новичок должен следовать таким советам:

1. При выборе сечения кабеля учитывают простой закон: мощность равна напряжению, умноженному на силу тока. По этой формуле рассчитывают главные токовые параметры. С помощью таблиц выбирают сечение проводников и характеристики других элементов электрической сети.
2. Провода прокладывают строго горизонтально или под прямым углом. Расстояние от потолка до кабеля должно составлять не менее 20 см. При наличии в помещении труб от них отступают не менее 40 см.
3. Распределительные щиты устанавливают на высоте 1,2 м. Между отдельными модулями оставляют расстояние, обеспечивающее циркуляцию воздуха.
4. Электрические цепи защищают автоматическими выключателями, срабатывающими при утечке тока.

Чтобы стать опытным электриком, нужно постоянно выполнять практические задания и совершенствовать навыки.