Раздел 6. Основы электротехники и электрооборудование судов.
6.1. Основные сведения из электротехники
6.1.1. Применение электроэнергии на морском флоте
Электротехникой называется учение о технике производства, передачи, распределения и потребления электрической энергии.
Современные морские суда характеризуются высокой степенью электрификации. Электрическая энергия используется для управления судном, для работы различных механизмов и устройств. При помощи электроэнергии приводятся в действие главные и вспомогательные судовые механизмы, электрорадионавигационные приборы, судно обеспечивается освещением, связью как внутри, так и с берегом и с другими судами, средствами автоматики и т. д. При помощи электрических приборов автоматизируется и контролируется работа различных агрегатов, устройств и механизмов.
Понять принцип действия и устройство всех перечисленных механизмов и приборов невозможно без знания основ электротехники. Поэтому каждый член экипажа, связанный с обслуживанием тех или иных агрегатов и механизмов, потребляющих электроэнергию, должен изучить основы электротехники и электрооборудования.
6.1.2 .Электрический ток
Направленное движение электрических зарядов по проводнику под действием электрического поля называется электрическим током. Для возникновения тока необходимы два условия: наличие тока, т.е. э.д.с., и наличие замкнутой цепи.
Силой, или величиной, тока I называется количество зарядов q, протекающих через поперечное сечение проводника в единицу времени. За единицу силы тока принят ампер (А) – это сила тока, при которой через поперечное сечение проводника в одну секунду протекает 6,29 1018 зарядов, т.е. один кулон:
В электролитах прохождение тока связано с перемещением положительных (катионов) и отрицательных (анионов) , т.е. вещества электролита.
6.1.3. Электрическая цепь
Электрической цепью называется путь, по которому проходит электрический ток. Чтобы по электрической цепи проходил ток, необходимо делать ее замкнутой. Электрическая цепь состоит как минимум из трех основных частей: источника электрического тока, приемника (потребителя) электрического тока и системы соединительных проводов со вспомогательными приборами (включатели и переключатели тока, измерительные приборы).
Источники электрического тока подразделяются на:
механические - электрические генераторы, в которых механическая энергия преобразуется в электрическую;
химические - гальванические элементы и аккумуляторы, в которых химическая энергия преобразуется в электрическую;
тепловые - термоэлементы, преобразующие тепловую энергию в электрическую;
лучевые - фотоэлементы, преобразующие световую энергию в электрическую.
Часть электрической цепи, состоящая из приемников электрической энергии и соединительных проводов, называется внешней цепью. Токопроводящие пути самого источника электрической энергии называются внутренней цепью.
Если оборвать электрическую цепь на каком-либо участке, то ток по всей цепи прекращается. Замыкание и размыкание цепи осуществляется выключателем или рубильником.
Для измерений величин, характеризующих электрический ток, в цепь могут быть включены измерительные приборы. Все вещества обладают различной способностью оказывать сопротивление прохождению электрического тока. Эта способность веществ оказывать сопротивление прохождению электрического тока называется электрическим сопротивлением. Величина сопротивления измеряется в Омах и обозначается буквой R или r. За 1 Ом (Ом) принято сопротивление ‘проводника, между концами которого при силе тока 1А возникает ‘напряжение 1В. В практике применяются также единицы электрического сопротивления килом (1 кОм=1 000 Ом) и мегом (1 МОм=1 000000 Ом).
Для проводника величина сопротивления зависит от его длины, поперечного сечения и материала, из которого проводник изготовлен. Эта зависимость выражается формулой
,
где R сопротивление проводников, Ом;
p
- удельное сопротивление материала
проводника,
l - длина проводника, м;
s - поперечное сечение проводника, мм2.
Как следует из формулы, чем длиннее проводник и меньше его поперечное сечение, тем больше его сопротивление.
Удельным сопротивлением материала называется сопротивление проводника из данного материала длиной 1 м и поперечным сечением 1 мм2 при 0°С. Обычно различные проводники сравниваются по этому показателю. Например, серебро, медь, алюминий обладают небольшим сопротивлением, а такие сплавы, как константан (сплав меди, никеля и марганца), нихром (сплав никеля, хрома, железа, марганца), никелин, обладают сопротивлением значительно большим.
Помимо размеров и материала, на сопротивление проводника влияет его температура. Так, почти у всех металлических проводников при повышении температуры сопротивление увеличивается. И только вышеперечисленные сплавы: константан, нихром, никелии - практически почти не изменяют своего сопротивления при нагревании и способны выдерживать высокие температуры, благодаря чему эти сплавы и получили широкое применение в электротехнике.