Электрооборудование судна мотористам и матросам


ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО МОРСКОГО И РЕЧНОГО ТРАНСПОРТА
ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ
«ГОСУДАРСТВЕННЫЙ МОРСКОЙ УНИВЕРСИТЕТ
ИМЕНИ АДМИРАЛА Ф.Ф.УШАКОВА»
ИНСТИТУТ ВОДНОГО ТРАНСПОРТА ИМЕНИ Г.Я. СЕДОВА

Основы электротехники.
ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЕ СУДОВ И ЭЛЕМЕНТЫ СУДОВОЙ АВТОМАТИКИ
Методическое пособие для слушателей курсов
«Вахтенный матрос», «Вахтенный моторист»
очная форма обучения
Ростов-на-Дону
2015 г.

«Утверждаю»
Заместитель начальника Морского колледжа
по учебно-воспитательной работе
Гамарник А.А. Рассмотрен цикловой комиссией
судомеханических дисциплин
протокол №8 от 31.03.2015
Председатель ЦК А.М. Султанов
Автор: преподаватель Морского колледжа В.С. Ефимов
Согласовано: начальник судомеханического отделения Морского колледжа
кандидат технических наук Ющенко А.В.
Методическое пособие составлено в соответствии с требованиями ФГОС – 3+ для подготовки специалистов по специальности «Вахтенный матрос», «Вахтенный моторист»

Основы электротехники.
ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЕ СУДОВ И ЭЛЕМЕНТЫ СУДОВОЙ АВТОМАТИКИ(для вахтенных матросов и мотористов)
Изучив данный курс, слушатели должны знать:
Технику безопасности электромонтажных работ и основные приёмы оказания доврачебной помощи пострадавшему при поражении электрическим током.
Основные электрические понятия и величины;
Электрические материалы и их проводимость;
Условные обозначения электрических схем;
Маркировку электрических цепей, проводов и кабелей;
Расчёт сечения проводов;
Способы получения контактных соединений;
Правила устройства заземления и защиты электроустановок;
Подключение двигателей и генераторов;
Способы защиты электрических схем от перегрузок;
Виды электропроводок и способы их укладки;
Расположение и назначение электрооборудования на судне.
 Изучив данный курс, слушатели должны уметь:
Читать монтажные и принципиальные электрические схемы;
Производить расчёт сечения проводов;
Пользоваться измерительными приборами;
Собирать простейшие электрические схемы;
Производить сборку контактных соединений
Оглавление
TOC \o "1-3" \h \z \u Основы электротехники и ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЕ СУДОВ И ЭЛЕМЕНТЫ СУДОВОЙ АВТОМАТИКИ PAGEREF _Toc417473237 \h 3ТЕХНИКА ВЕЗОПАСНОСТИ ПРИ РАБОТЕ С ЭЛЕКТРИЧЕСКИМИ УСТАНОВКАМИ PAGEREF _Toc417473238 \h 4Основные электрические величины и понятия PAGEREF _Toc417473239 \h 12Электрические материалы. Сопротивление, проводимость PAGEREF _Toc417473240 \h 13Условные обозначения в схемах. PAGEREF _Toc417473241 \h 14Электрические машины постоянного тока PAGEREF _Toc417473242 \h 18Асинхронные трехфазные электрические машины переменного тока PAGEREF _Toc417473243 \h 19ОСНОВНЫЕ СВЕДЕНИЯ ИЗ ЭЛЕКТРОТЕХНИКИ PAGEREF _Toc417473244 \h 19ЗАКОН ОМА. СОЕДИНЕНИЕ РЕЗИСТОРОВ PAGEREF _Toc417473245 \h 21РАБОТА И МОЩНОСТЬ ТОКА PAGEREF _Toc417473246 \h 22ЗАКОН ДЖОУЛЯ — ЛЕНЦА PAGEREF _Toc417473247 \h 22Контрольные вопросы PAGEREF _Toc417473248 \h 22ЭЛЕКТРОМАГНЕТИЗМ PAGEREF _Toc417473249 \h 23МАГНИТЫ И МАГНИТНОЕ ПОЛЕ ПРОВОДНИКА С ТОКОМ PAGEREF _Toc417473250 \h 23ДЕЙСТВИЕ МАГНИТНОГО ПОЛЯ НА ПРОВОДНИК С ТОКОМ PAGEREF _Toc417473251 \h 24ЭЛЕКТРОМАГНИТНАЯ ИНДУКЦИЯ, САМОИНДУКЦИЯ И ВЗАИМОИНДУКЦИЯ PAGEREF _Toc417473252 \h 25ПОНЯТИЕ О ПЕРЕМЕННОМ ТОКЕ PAGEREF _Toc417473253 \h 25Контрольные вопросы: PAGEREF _Toc417473254 \h 27ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ МАШИНЫ PAGEREF _Toc417473255 \h 28ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ И УСТРОЙСТВО ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ МАШИН ПОСТОЯННОГО ТОКА PAGEREF _Toc417473256 \h 28ГЕНЕРАТОРЫ ПОСТОЯННОГО ТОКА PAGEREF _Toc417473257 \h 30ДВИГАТЕЛИ ПОСТОЯННОГО ТОКА PAGEREF _Toc417473258 \h 30ОБСЛУЖИВАНИЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ МАШИН ПОСТОЯННОГО ТОКА PAGEREF _Toc417473259 \h 31ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ И УСТРОЙСТВО ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ МАШИН ПЕРЕМЕННОГО ТОКА. СИНХРОННЫЕ МАШИНЫ PAGEREF _Toc417473260 \h 31ТРАНСФОРМАТОРЫ PAGEREF _Toc417473261 \h 33АСИНХРОННЫЕ ДВИГАТЕЛИ PAGEREF _Toc417473262 \h 34Контрольные вопросы: PAGEREF _Toc417473263 \h 35ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЕ СУДОВ PAGEREF _Toc417473264 \h 36Общая характеристика электрооборудования судна PAGEREF _Toc417473265 \h 36СУДОВЫЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ СТАНЦИИ PAGEREF _Toc417473266 \h 37РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНЫЕ УСТРОЙСТВА СТАНЦИИ. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О КОММУТАЦИОННЫХ, ЗАЩИТНЫХ, ЭЛЕКТРОИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ, ПУСКО-РЕГУЛ ИРОВОЧНЫХ И СИГНАЛЬНЫХ ПРИБОРАХ PAGEREF _Toc417473267 \h 38Электрическая цепь. Параллельное и последовательное включение. PAGEREF _Toc417473268 \h 39Допустимый ток PAGEREF _Toc417473269 \h 40Силовые цепи. Цепи управления PAGEREF _Toc417473270 \h 40Реле. Контакторы. PAGEREF _Toc417473271 \h 41Генератор. Двигатель PAGEREF _Toc417473272 \h 42Способы получения контактных соединений. PAGEREF _Toc417473273 \h 42СУДОВЫЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ЦЕПИ И ОСВЕЩЕНИЕ PAGEREF _Toc417473274 \h 43ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ ЭЛЕКТРОИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ ПРИБОРОВ И ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ИЗМЕРЕНИЯ PAGEREF _Toc417473275 \h 45ПРАВИЛА УХОДА ЗА ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЕМ МОРСКИХ СУДОВ PAGEREF _Toc417473276 \h 47Контрольные вопросы: PAGEREF _Toc417473277 \h 47АВТОМАТИЧЕСКОЕ РЕГУЛИРОВАНИЕ. СИСТЕМЫ ЗАШИТЫ И АВАРИЙНО-ПРЕДУПРЕДИТЕЛЬНОЙ СИГНАЛИЗАЦИИ PAGEREF _Toc417473278 \h 48СИСТЕМЫ СИГНАЛИЗАЦИИ И ЗАЩИТЫ. PAGEREF _Toc417473279 \h 57ОСНОВЫ ЭЛЕКТРОНИКИ PAGEREF _Toc417473280 \h 59
ТЕХНИКА ВЕЗОПАСНОСТИ ПРИ РАБОТЕ С ЭЛЕКТРИЧЕСКИМИ УСТАНОВКАМИОПАСНОСТЬ ПОРАЖЕНИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКИМ ТОКОМ
Действие электрического тока на человека
Электрический ток, питающий разнообразные установки, используемые для блага людей, может нанести серьезный ущерб здоровью человека, а в некоторых случаях даже вызвать смерть, если не соблюдать необходимые меры предосторожности.
Тело человека представляет собой проводник электрического тока. Поэтому в случае прикосновении к токоведущим частям установок человек становится звеном электрической цепи. Электрический ток, замыкаясь через тело человека, может поразить как наружный покров, так и внутренние органы человека. Поражения наружного покрова (ожог кожи, разрыв тканей) называют электрическими травмами. Особую опасность представляют электрические удары — поражения внутренних органов человека. При электрических ударах наносятся тяжелые поражения нервной, сердечной и дыхательной системам организма.
Величина поражающего тока.
Какой ток более опасен — переменный или постоянный? Установлено, что и тот и другой при величине в 0,05 А является опасным, а при величине 0,1 А - смертельным.
Величина электрического тока, замыкающегося через тело человека, зависит от величины напряжения, под действием которого оказался человек, и от электрического сопротивления его тела. Понятно; что опасность возрастает с увеличением напряжения. Какое напряжение следует считать опасным для жизни чело: века? Ведь бывают случаи, когда прикосновение к токоведущим частям установок заканчивается только неприятным ощущением. Благополучно окончившееся прикосновение вселяет уверенность, что опасность преувеличивается. Разберемся в этом подробнее.
Чтобы оценить величину поражающего напряжения, надо знать, чему равно электрическое сопротивление тела человека. Но сопротивление организма - это чрезвычайно изменчивая величина. Оно зависит и от свойств кожи человека, и от его душевного состояния — взволнован ли он или спокоен — и от ряда других причин. Сопротивление тела человека, как показывают измерения, может изменяться в широких пределах от 300 до 500 Ом.
Если принять, что ток в 0,05 А представляет опасность для жизни человека, то нетрудно подсчитать, что напряжение даже в несколько десятков вольт (40-60 В) может при неблагоприятном стечении обстоятельств создать условия, когда возможен электрический удар. Поэтому необходимо всегда помнить о возможности поражения электрическим током и знать, как уберечься от этой опасности.
ИСТОЧНИКИ ОПАСНОСТИ ПОРАЖЕНИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКИМ ТОКОМ
Особенности эксплуатации электрических установок.
Возникновение опасности при некоторых работах можно своевременно обнаружить. Например, человек слышит ненормальный стук машины или свист вырывающегося пара, видит движение раскаленной полосы металла на прокатном стане, ощущает запах газа н т. д. Чувство самосохранения подсказывает ему в этих случаях, как избежать опасности.
Иначе обстоит дело при обслуживании электротехнических установок. Органов чувств, которые позволили бы человеку видеть, слышать или осязать электрический ток (или напряжение), нет. В этом — общеизвестная трудность предотвращения опасности поражения электрическим током. Кроме того, нельзя исключить возможности случайного прикосновения человека к токоведущим частям электрических устройств или к металлическим корпусам электрических машин и аппаратов.
При определенных условиях не только прикосновение, но даже приближение к электрическим установкам может повлечь за собой поражение электрическим током.
Вот почему во время работы на электрических установках или вблизи электрических устройств соблюдают особые Меры предосторожности и применяют защитные средства.
Рассмотрим некоторые возможные случаи возникновения опасности поражения электрическим током.
Опасность прикосновения к токоведущим частям,
Статистика показывает, что подавляющее большинство несчастных случаев происходит вследствие случайного прикосновения человека к неизолированным проводам, клеммам, рубильникам и другим частям электрических устройств, находящихся под напряжением. Различают два случая прикосновения: однополюсное и двухполюсное. Однополюсным называется случайное прикосновение человека к одному проводу электрической сети, а двухполюсным — одновременное прикосновение к двум проводам.
Двухполюсное прикосновение (рис. 183) представляет наибольшую опасность, так как в этом случае величина поражающего тока достигает предельного значения. Однако данный вид - поражения встречается крайне редко.

При однополюсном прикосновении последствия поражения током зависят от ряда обстоятельств и прежде всего от того, имеет ли нейтральная точка вторичной обмотки трансформатора электрическое соединение с заземлителями или она изолирована от земли.
Рассмотрим вначале случай однополюсного прикосновения к сети с изолированной нейтралью (рис. 184). В условиях нормальной работы-сети, когда ни один из линейных проводов не замыкается на землю, прикосновение человека к оголенному проводу не образует замкнутой электрической Цепи и, следовательно, не представляет опасности поражения током. Если же провод замкнется на землю, что может быть в результате прикосновения оголенного провода с какой-либо заземленной конструкцией, например с водопроводной трубой или частями отопительной системы, то опасность поражения станет реальной. Дело в том, что такое замыкание в течение длительного времени может оставаться совершенно незамеченным, так как это не отражается на работе установки (соприкосновение провода с «землей» не приводит к короткому замыканию). Однако в электрической сети будут созданы крайне опасные условия для ее эксплуатации. Действительно, если человек случайно прикоснется к одному из «здоровых» проводов и заземленной конструкции, то образуется замкнутая цепь из двух фаз трансформатора, металлических частей заземленной конструкции и тела человека. Тем самым человек окажется подверженным воздействию линейного напряжения.
Предположим теперь, что в условиях нормальной работы сети человек, стоящий на проводящем иолу, прикоснулся к оголенному проводу трехпроводной сети с заземленной нейтралью. Тогда он окажется под воздействием фазного напряжения, а не линейного, как это было при замыкании на землю в трехпроводной сети с изолированной нейтралью. Поскольку фазное напряжение меньше линейного в √З раз, то поражающий ток в этом случае будет меньше, чем при однополюсном прикосновении-к сети. с. изолированной нейтралью и замкнутым на землю проводом.
Напряжение относительно корпуса судна.
Установлено, что точки поверхности палубы, находящиеся от места замыкания тока на расстоянии более 20 м, могут считаться точками с нулевым потенциалом (U = 0), то есть «землей» в электротехническом смысле слова.
Разность потенциалов между точками палубы, одна из которых находится в зоне влияний тока замыкания на землю, а другая — вне этой зоны, называется напряжением относительно земли. Приближение человека к месту упавшего оборванного провода кабельной линии электропередачи сопряжено с опасностью поражений электрическим током. Дело в том, что ноги человека, касаясь почвы в зоне влияния аварийного тока, приобретают потенциал точек прикосновения. Напряжение, под которым оказываются ноги человека в этом случае, называют шаговым напряжением. Расчетная величина шага принимается равной 80 см. Разность потенциалов между точками почвы, отстоящими друг от друга на расстоянии 80 см, имеет Наибольшее значение вблизи места замыкания на землю. По мере удаления от места замыкания величина шагового напряжения уменьшается, а на расстоянии более 20 М от Него равна нулю. Следовательно, шаговое
напряжение тем меньше, чем дальше от места заземления провода находится человек.
Как показывает практика, при шаговых напряжениях, превышающих 100 в, человек вследствие судорог ног оказывается поверженным на землю. Это не только увеличивает действующее на человека напряжение, но и подвергает его опасному электрическому удару, так как поражающий ток в этом случае будет замыкаться по опасной для жизни человека петле: руки — ноги.

Замыкание на корпус.
В результате пробоя изоляции обмоток машин и трансформаторов происходит аварийное соединение проводов этих обмоток с корпусами. Такое соединение называют замыканием на корпус.
Рассмотрим рисунок 188, где изображены три электродвигателя, корпуса которых присоединены к заземляющему проводу. В электродвигателе 1 произошло замыкание на корпус. Возникающий в результате этого аварийный ток через заземлитель растекается по корпусу судна.
Распределение потенциалов точек почвы в зоне растекания показано на рисунке кривой 1.
На первый взгляд может показаться, что прикосновение к корпусу исправного двигателя 3, расположенного вне зоны растекания аварийного тока, не связано с опасностью. Но это не так. Ведь заземлитель и все электрически соединенные с ним корпуса двигателей получают относительно земли одинаковый и наибольший потенциал Vмакс. Поэтому руки человека, касаясь корпуса любого электродвигателя (исправного или пробитого), приобретают максимальный потенциал заземлителя Vмакс , а ноги человека, касаясь точек корпуса судна, приобретают потенциал Vз этих точек.
Напряжение прикосновения.
Разность потенциалов точек одновременного прикосновения человека к корпусу и земле называют напряжением прикосновения. В общем случае напряжение прикосновения Uпр, воздействию которого может подвергнуться человек, будет определяться разностью потенциалов.Uпр=Vмакс-VзВ случае прикосновения к электродвигателю 3 (см. рис. 188, а) человек попадает под максимальное напряжение прикосновения, так как потенциал его ног практически равен нулю. Напряжение прикосновения, возникающее в месте установки двигателя 2, будет меньше, чем вблизи двигателя 3.
В случае прикосновения к двигателю 1, расположенному рядом с заземлителем, напряжение прикосновения ничтожно мало, так как в этом месте потенциалы точек почвы и корпуса практически одинаковы. Таким образом, напряжение прикосновения тем меньше, чем ближе к заземлителю находится человек. Зависимость величины напряжения прикосновения от расстояния между заземлителем и местом, где стоит человек, представлена кривой II (см. рис. 188).
Опасность остающегося заряда.
К конденсатору, даже если он отключен от источника напряжения, прикасаться сразу после отключения нельзя. Дело в том, что конденсатор может длительно сохранять заряды на своих об кладках. Чем лучше изоляция между обкладками конденсатора, тем дольше он сохраняет заряд. Прикосновение человека к незаземленным обкладкам приводит к возникновению поражающего тока, начальное значение которого равно частному от деления остаточного напряжения конденсатора на величину сопротивления тела человека.
Остаточный заряд могут сохранять также и кабельные линии. При этом величина остаточного заряда кабельной линии тем больше, чем длиннее линия.

ЗАЩИТА ОТ ПОРАЖЕНИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКИМ ТОКОМ
Для устранения опасности случайного прикосновения или приближения к голым, незащищенным частям установок, которые находятся под напряжением, эти части или установки в целом ограждают.
Токоведущие части у переносных ламп, бытовых приборов и инструментов ограждают независимо от того, к какому напряжению они подключены. При высоком напряжении ограждают не только голые, но и изолированные токоведущие части, так как не исключена возможность пробоя или механического повреждения изоляции при эксплуатации электрооборудования.
Ограждение от случайного прикосновения на установках с напряжением до 1000 в выполняется в виде крышек или коробов, закрывающих голые токоведущие части.
Ограждения снабжают сеткой и дверьми с блокировкой, что позволяет автоматически отключать устройство, когда его части становятся доступными для прикосновения.
Заземление
Металлические части установок могут быть случайно замкнуты на корпус. Для того, чтобы можно было безопасно прикасаться к этим частям, их заземляют.
Цель защитного заземления - снизить до безопасной величины напряжение прикосновения и шаговое напряжение.

Защитные средства.
Для устранения опасности поражения электрическим током применяют различные защитные средства. К ним относятся:
а) средства изоляции человека от земли и токоведущих частей — изолирующие подставки, коврики, галоши и перчатки;
б) инструменты и приспособления для работы под напряжением— штанги, клещи и монтерский инструмент;
в) приборы, указывающие напряжение, - трубки с неоновой лампой, индикаторные лампы на щитах и др.
Для изготовления защитных средств применяют такие изоляционные материалы, как бакелит, эбонит, дерево, проваренное в льняном масле, диэлектрическая резина и т. д. Защитные средства содержат в соответствии со специальными правилами хранения; прочность их изоляции периодически проверяют.
При всех работах в электрических установках обслуживающий персонал обязан пользоваться защитными средствами.
ОКАЗАНИЕ ПЕРВОЙ ПОМОЩИ ПРИ ПОРАЖЕНИИ ЭЛЕКТРИЧЕСКИМ ТОКОМ
Освобождение пострадавшего от действия тока.
В результате поражения током могут наступить потеря сознания, прекращение пульса, иногда останавливается дыхание.
В таких случаях надо принять срочные меры по восстановлению дыхания. Но прежде всего необходимо освободить пострадавшего от действия тока.
Нужно помнить, что прикасаться к человеку, находящемуся под действием тока, опасно. Оказывающий помощь должен соблюдать следующие предосторожности:
1) в целях прекращения действия тока на пострадавшего необходимо отключить ближайший рубильник;
2) если быстрое отключение рубильника невозможно, то надо отделить самого пострадавшего от токоведущих частей, что может быть выполнено различимыми, способами в зависимости от условий, при которых произошло поражение током. Для отделения пострадавшего от токоведущих частей электротехнической установки надевают резиновые перчатки (или обматывают руку шарфом, спускают на руку свой рукав и т. п.); если это воз можно, под ноги подкладывают сухую доску. Рекомендуется действовать одной рукой (рис. 191).
В случае, если поражение током возникло от обрыва провода линии (рис. 192) то касаться этого провода голыми нельзя. Чтобы отстранить провод от пострадавшего, надо воспользоваться сухой палкой или доской и встать на изолирующий настил или надеть галоши. Когда быстро освободить пострадавшего от действия тока невозможно, то при низком напряжении (до 400 в) можно прибегнуть к короткому замыканию всех проводов линии (набросом проволоки) или перерубить провода топором с рукояткой из сухого дерева.

Рис. 191. Отделение пострадавшего от токоведущих частей Рис. 192. Отделение провода с током от пострадавшего.
Искусственное дыхание
Назначение искусственного дыхания, как и нормального естественного дыхания, — обеспечить газообмен в организме, т. е насыщение крови пострадавшего кислородом и удаление из крови углекислого газа. Кроме того, искусственное дыхание, воздействуя рефлекторно на дыхательный центр головного мозга, способствует тем самым восстановлению самостоятельного дыхания пострадавшего.
Газообмен происходит в легких воздух, поступающий в них, заполняет множество легочных пузырьков, так называемых альвеол, к стенкам которых притекает кровь, насыщенная углекислым газом. Стенки альвеол очень тонки, и общая площадь их у человека достигает в среднем 90 м2. Через эти стенки и осуществляется газообмен, т. е. из воздуха в кровь переходит кислород, а из крови в воздух — углекислый газ.
Кровь, насыщенная кислородом, посылается сердцем ко всем органам, тканям и клеткам, в которых благодаря этому продолжаются нормальные окислительные процессы, т е. нормальная жизнедеятельность.
Воздействие на дыхательный центр мозга осуществляется в результате механического раздражения поступающим воздухом нервных окончаний, находящихся в легких. Возникающие при этом нервные импульсы поступают в центр головного мозга, ведающего дыхательными движениями легких, стимулируя его нормальную деятельность, т. е. способность посылать импульсы мышцам легких, как это происходит в здоровом организме.
Существует множество различных способов выполнения искусственного дыхания. Все они делятся на две группы аппаратные и ручные. Ручные способы значительно менее эффективны и несравненно более трудоемки, чем аппаратные. Они обладают, однако, тем важным достоинством, что могут выполняться без каких-либо приспособлений и приборов, т. е немедленно по возникновении нарушений дыхания у пострадавшего.
Среди большого числа существующих ручных способов наиболее эффективным является способ искусственного дыхания «изо рта в рот». Он заключается в том, что оказывающий помощь вдувает воздух из своих легких в легкие пострадавшего через его рот или нос.
Преимущества способа «изо рта в рот» заключаются в следующем, как показала практика, он более эффективен, чем другие ручные способы. Объем воздуха, вдуваемого в легкие взрослого человека, достигает 1000 — 1500 мл, т. е. в несколько раз больше, чем при других ручных способах, и вполне достаточен для целей искусственного дыхания; этот способ весьма прост, и им может овладеть за короткое время каждый человек, в том числе не имеющий медицинского образования. При этом способе исключена опасность повреждения органов пострадавшего. Этот способ искусственного дыхания позволяет просто контролировать поступление воздуха в легкие пострадавшего — по расширению грудной клетки; он значительно менее утомителен.
Недостатком способа «изо рта в рот» является то, что он может вызвать взаимное инфицирование (заражение) и чувство брезгливости у оказывающего помощь. В связи с этим вдувание воздуха производят через марлю, носовой платок и другую неплотную ткань, а также через специальную трубку:
Подготовка к искусственному дыханию.
Прежде чем приступить к искусственному дыханию, необходимо быстро выполнить следующие операции:
а) освободить пострадавшего от стесняющей дыхание одежды — расстегнуть ворот, развязать галстук, расстегнуть пояс брюк и т. п.,
б) уложить пострадавшего на спину на горизонтальную поверхность — стол или пол,
в) максимально запрокинуть голову пострадавшего, положив под затылок ладонь одной руки, а второй надавливая на лоб до тех пор, пока подбородок пострадавшего не окажется на одной линии с шеей. При этом положении головы язык отходит от входа в гортань, обеспечивая тем самым свободный проход воздуха в легкие, рот обычно открывается. Для сохранения достигнутого положения головы под лопатки следует подложить валик из свернутой одежды,
г) пальцами обследовать полость рта, и если в нем обнаружится инородное содержимое (кровь, слизь и т. п.), удалить его, вынув одновременно зубные протезы, если они имеются. Для удаления слизи и крови необходимо голову и плечи пострадавшего повернуть в сторону (можно подвести свое колено под плечи пострадавшего), а затем с помощью носового платка или края рубашки, намотанного на указательный палец, очистить полость рта и глотки. После этого следует придать голове первоначальное положение и максимально запрокинуть ее, как указано выше.
Выполнение искусственного дыхания.
left000По окончании подготовительных операций оказывающий помощь делает глубокий вдох и затем с силой выдыхает воздух в рот пострадавшего. При этом он должен охватить своим ртом весь рот пострадавшего, а своей щекой или пальцами зажать ему нос. Затем оказывающий помощь откидывается назад, освобождая рот и нос пострадавшего, и делает новый вдох. В этот период грудная клетка пострадавшего опускается и происходит пассивный выдох.
Маленьким детям вдувание воздуха можно производить одновременно в рот и нос, при этом оказывающий помощь должен охватить своим ртом рот и нос пострадавшего.
Контроль за поступлением воздуха в легкие пострадавшего осуществляется по расширению грудной клетки при каждом вдувании. Если после вдувания воздуха грудная клетка пострадавшего не расправляется, это свидетельствует о непроходимости дыхательных путей. В таком случае необходимо выдвинуть нижнюю челюсть пострадавшего вперед, для чего оказывающий помощь должен поставить четыре пальца каждой руки позади углов нижней челюсти и, упираясь большими пальцами в ее край, выдвинуть нижнюю челюсть вперед так, чтобы нижние зубы стояли впереди верхних.
Наилучшая проходимость дыхательных путей пострадавшего обеспечивается при трех условиях: максимальном отгибании головы назад, открытии рта, выдвижении вперед нижней челюсти.
Иногда оказывается невозможным открыть рот пострадавшего вследствие судорожного сжатия челюстей. В этом случае искусственное дыхание следует производить по способу «изо рта в нос», закрывая рот пострадавшего при вдувании воздуха в нос.
При искусственном дыхании взрослому человеку вдувание надо делать резко 10 —12 раз в минуту (т. е. через 5 — 6 с), а ребенку — 15 — 18 раз (т. е. через 3 — 4 с). При этом поскольку у ребенка вместимость легких меньше, вдувание должно быть неполным и менее резким.
При появлении у пострадавшего первых слабых вдохов следует приурочивать искусственный вдох к началу самостоятельного вдоха. Искусственное дыхание необходимо проводить до восстановления глубокого ритмичного самостоятельного дыхания.
Массаж сердца
При оказании помощи пораженным током производится так называемый непрямой или наружный массаж сердца — ритмичное надавливание на грудь, т. е. на переднюю стенку грудной клетки пострадавшего. В результате этого сердце сжимается между грудиной и позвоночником и выталкивает из своих полостей кровь. После прекращения надавливания грудная клетка и сердце распрямляются и сердце заполняется кровью, поступающей из вен. У человека, находящегося в состоянии клинической смерти, грудная клетка из-за потери мышечного напряжения легко смещается (сдавливается) при нажатии на нее, обеспечивая необходимое сжатие сердца.
Цель массажа сердца — искусственное поддержание кровообращения в организме пострадавшего и восстановление нормальных естественных сокращений сердца.
Кровообращение, т. е. движение крови по системе кровеносных сосудов, необходимо для того, чтобы кровь доставляла кислород ко всем органам и тканям организма. Следовательно, кровь должна быть обогащена кислородом, что достигается искусственным дыханием. Таким образом, одновременно с массажем сердца должно производиться искусственное дыхание.
Восстановление нормальных естественных сокращений сердца, т. е. его самостоятельной работы, при массаже происходит в результате механического раздражения сердечной мышцы (миокарда).
Давление крови в артериях, возникающее в результате непрямого массажа сердца, достигает сравнительно большого значения — 10 — 13 кПа (80—100 мм рт. ст.) и оказывается достаточным, чтобы кровь поступала ко всем органам и тканям тела пострадавшего. Это сохраняет жизнь организма в течение всего времени, пока производится массаж сердца (и искусственное дыхание).
Подготовка к массажу сердца является одновременно подготовкой к искусственному дыханию, поскольку массаж .сердца должен производиться совместно с искусственным дыханием.
left000Для выполнения массажа необходимо уложить пострадавшего на спину на жесткую поверхность (скамью, пол или в крайнем случае подложить под спину доску). Необходимо также обнажить его грудь, расстегнуть стесняющие дыхание предметы одежды.
При производстве массажа сердца оказывающий помощь встает с какой-либо стороны пострадавшего и занимает такое положение, при котором возможен более или менее значительный наклон над ним.
Определив прощупыванием место надавливания (оно должно находиться примерно на два пальца выше мягкого конца грудины), оказывающий помощь должен положить на него нижнюю часть ладони одной руки, а затем поверх верхней руки положить под прямым углом вторую и надавливать на грудную клетку пострадавшего, слегка помогая при этом наклоном всего корпуса.
Предплечья и плечевые кости рук оказывающего помощь должны быть разогнуты до отказа. Пальцы обеих рук должны быть сведены вместе и не должны касаться грудной клетки пострадавшего. Надавливать следует быстрым толчком, так чтобы сместить нижнюю часть грудины вниз на 3 — 4, а у полных людей на 5 — 6 см. Усилие при надавливании следует концентрировать на нижней части грудины, которая более подвижна. Следует избегать надавливания на верхнюю часть грудины, а также на окончания нижних ребер, так как это может привести к их перелому. Нельзя надавливать ниже края грудной клетки (на мягкие ткани), так как можно повредить расположенные здесь органы, в первую очередь печень.
right000Надавливание (толчок) на грудину следует повторять примерно 1 раз в секунду или несколько чаще, чтобы создать достаточный кровоток. После быстрого толчка положение рук не должно меняться в течение примерно 0,5 с. После этого следует слегка выпрямиться и расслабить руки, не отнимая их от грудины.
У детей массаж производят только одной рукой, надавливая 2 раза в секунду.
Для обогащения крови пострадавшего кислородом одновременно с массажем сердца необходимо проводить искусственное дыхание по способу «изо рта в рот» (или «изо рта в нос»).
Если оказывающих помощь двое, то один из них должен производить искусственное дыхание, а другой — массаж сердца. Целесообразно каждому из них делать искусственное дыхание и массаж сердца поочередно, сменяя друг друга через каждые 5 — 10 мин При этом порядок оказания помощи должен быть следующим: после одного глубокого вдувания производится пять надавливаний на грудную клетку Если окажется, что после вдувания грудная клетка пострадавшего остается неподвижной (а это может свидетельствовать о недостаточном количестве вдуваемого воздуха), необходимо помощь оказывать в ином порядке, после двух глубоких вдуваний делать 15 надавливаний. Следует остерегаться надавливать на грудину во время вдоха.
Если оказывающий помощь не имеет помощника и проводит искусственное дыхание и наружный массаж сердца один, нужно чередовать проведение указанных операций в следующем порядке: после двух глубоких вдуваний в рот или нос пострадавшего оказывающий помощь 15 раз надавливает на грудную клетку, затем снова производит два глубоких вдувания и повторяет 15 надавливаний для массажа сердца и т. д.
right000Эффективность наружного массажа сердца проявляется в первую очередь в том, что при каждом надавливании на грудину на сонной артерии четко прощупывается пульс Для определения пульса указательный и средний пальцы накладывают на адамово яблоко пострадавшего и, продвигая пальцы вбок, осторожно ощупывают поверхность шеи до определения сонной артерии.
Другими признаками эффективности массажа является сужение зрачков, появление у пострадавшего самостоятельного дыхания, уменьшение синюшности кожи и видимых слизистых оболочек.
Контроль за эффективностью массажа осуществляет лицо, производящее искусственное дыхание. Для повышения эффективности массажа рекомендуется на время наружного массажа сердца приподнята, (на 0,5 м) ноги пострадавшего. Такое положение ног способствует лучшему притоку крови в сердце из вен нижней части тела.
Искусственное дыхание и наружный массаж сердца следует производить до появления самостоятельного дыхания и восстановления деятельности сердца или до передачи пострадавшего медицинскому персоналу.
О восстановлении деятельности сердца пострадавшего судят по появлению у него собственного, не поддерживаемого массажем регулярного пульса. Для проверки пульса через каждые 2 мин прерывают массаж на 2 — 3 с. Сохранение пульса во время перерыва свидетельствует о восстановлении самостоятельной работы сердца.
При отсутствии пульса во время перерыва необходимо немедленно возобновить массаж. Длительное отсутствие пульса при появлении других признаков оживления организма (самостоятельного дыхания, сужения зрачков, попытки пострадавшего двигать руками и ногами и др.) служит признаком фибрилляции сердца. В этом случае необходимо продолжать оказание помощи пострадавшему до прибытия врача или до доставки пострадавшего в лечебное учреждение, где будет произведена дефибрилляция сердца. В пути следует беспрерывно делать искусственное дыхание и массаж сердца вплоть до момента передачи пострадавшего медицинскому персоналу. 
Основные электрические величины и понятияСуть электричества состоит в том, что поток электронов движется по проводнику в замкнутой цепи от источника тока к потребителю и обратно. Перемещаясь, эти электроны выполняют определённую работу. Это явление называется – ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ТОК, а единица измерения носит имя ученого, который первым исследовал свойства тока. Фамилия ученого - Ампер.Необходимо знать, что ток при работе нагревает, изгибает и, старается поломать провода и все по чему он протекает. Это свойство следует учитывать при расчетах цепей, т.е., чем больше ток, тем толще провода и конструкции.Если мы разомкнем цепь, ток прекратится, но на зажимах источника тока все-таки будет какой-то потенциал, всегда готовый к работе. Разность потенциалов на двух концах проводника называется НАПРЯЖЕНИЕМ (U).U=f1-f2.В свое время ученый по фамилии Вольт скрупулезно изучил электрическое напряжение и дал ему подробное объяснение. Впоследствии единице измерения присвоили его имя.В отличие от тока, напряжение не ломает, а прожигает. Электрики говорят - пробивает. Поэтому все провода и электрические агрегаты защищены изоляцией, и чем больше напряжение, тем толще изоляция.Немного позже еще один знаменитый физик - Ом, тщательно экспериментируя, выявил зависимость между этими электрическими величинами и описал ее. Сейчас каждый школьник знает закон Ома   I=U/R. Его можно использовать для расчета простых цепей. Накрыв пальцем величину, которую ищем – увидим, как ее вычислить.Не стоит бояться формул. Для использования электроэнергии необходимы не столько они (формулы), сколько понимание того, что происходит в электроцепи.А происходит следующее. Произвольный источник тока, (назовем его пока – ГЕНЕРАТОР) вырабатывает электроэнергию и по проводам передает ее потребителю (назовём его, пока словом – НАГРУЗКА). Таким образом, у нас получилась замкнутая электрическая цепь ''ГЕНЕРАТОР – НАГРУЗКА''.Пока генератор вырабатывает энергию, нагрузка ее потребляет и работает (т.е., преобразует электрическую энергию в механическую, световую или  любую другую). Поставив обычный рубильник в разрыв провода, мы можем включать и выключать нагрузку, когда нам надо. Таким образом, получаем неисчерпаемые возможности регулирования работы. Интересно то, что при выключенной нагрузке нет необходимости отключать генератор (по аналогии с другими видами энергии - тушить костер под паровым котлом, перекрывать воду на мельнице и т.п.)Важно при этом соблюдать пропорции ГЕНЕРАТОР-НАГРУЗКА. Мощность генератора не должна быть меньше мощности нагрузки. Нельзя к слабому генератору подключать мощную нагрузку. Это все равно, что старую клячу запрячь в тяжеленную телегу.  Мощность всегда можно узнать из документации на электроприбор или его маркировки на табличке, прикрепляемой к боковой или задней стенке электроприбора. Понятие МОЩНОСТЬ ввели в обиход более века назад, когда электричество вышло за пороги лабораторий и, стало применяться в быту и промышленности.Мощность - произведение напряжения и тока. За единицу принят Ватт. Эта величина показывает, какой ток потребляет нагрузка при таком напряжении. Р=U х I
Электрические материалы. Сопротивление, проводимость.
Мы уже упоминали величину под названием ОМ. Теперь остановимся на ней подробнее. Уже давно ученые обратили внимание на то, что разные материалы по-разному ведут себя с током. Одни беспрепятственно его пропускают, другие упорно ему сопротивляются, третьи пропускают его только в одну сторону, или же пропускают «на определенных условиях». После испытаний на проводимость всех возможных материалов стало понятным, что абсолютно все материалы, в той или иной степени, могут проводить ток. Для оценки «меры» проводимости вывели единицу электрического сопротивления, и назвали её ОМ, а материалы, в зависимости от их «способности» пропускать ток, разделили на группы.Одна группа материалов это проводники. Проводники без особых потерь проводят ток. К проводникам относятся материалы, имеющие сопротивление от нуля до 100 Ом/м. Такими свойствами обладают, в основном, металлы.Другая группа – диэлектрики. Диэлектрики тоже проводят ток, но с огромными потерями. Их сопротивление от 10000000 Ом и до бесконечности. К диэлектрикам, в своем большинстве, относятся неметаллы, жидкости и различные соединения газов.Сопротивление 1 Ом означает, что в проводнике сечением 1 кв. мм и длиной 1 метр потеряется 1 Ампер тока..Величина обратная сопротивлению – проводимость. Величину проводимости того или иного материала всегда можно найти в справочниках. Удельные сопротивления и проводимости некоторых материалов приведены в таблице № 1
ТАБЛИЦА № 1
МАТЕРИАЛ Удельное сопротивление Удельная проводимость
Серебро 0,016 62,5
Медь 0,01786 56
Золото 0,024 41,6
Алюминий 0,0286 35
Вольфрам 0,055 18
Латунь 0.071 14,1
Железо 0,1 - 0,15 10 - 7
Свинец 0,21 4,8
Никелин 0,43 2,3
Константан 0,5 2
Хромоникель 1,1 0,91
Графит 13 0,08
Уголь 40 0,025
Твердые изоляторы От 10(в степени 6) и выше 10(в степени минус 6)
Фарфор 10(в степени 19) 10(в степени минус 19)
Эбонит 10(в степени 20) 10(в степени минус 20)
Жидкие изоляторы От 10(в степени 10) и выше 10(в степени минус 10)
Газообразные От 10(в степени 14) и выше 10(в степени минус 14)
Из таблицы можно видеть, что самыми проводящими материалами являются – серебро, золото, медь и алюминий. В силу высокой стоимости серебро и золото применяется только в высокотехнологичных схемах. А медь и алюминий получили широчайшее применение в качестве проводников.Еще видно, что нет абсолютно проводящих материалов, поэтому при расчетах всегда надо учитывать, что в проводах теряется ток и падает напряжение.Есть еще одна, довольно большая и "интересная" группа материалов – полупроводники. Проводимость этих материалов изменяется в зависимости от условий окружающей среды . Полупроводники начинают лучше или, наоборот, хуже проводить ток, если их подогреть/охладить, или осветить, или согнуть, или,  например, ударить током.
Условные обозначения в схемах.Для полного понимания происходящих в цепи процессов необходимо уметь правильно читать электрические схемы. Для этого надо знать условные обозначения. С 1986 года вступил в силу стандарт, который во многом убрал разночтения в обозначениях, имеющиеся между европейскими и российскими ГОСТами. Теперь электрическую схему из Финляндии может прочитать электрик из Милана и Москвы, Барселоны и Владивостока.В электрических схемах встречаются два вида обозначений: графические и буквенные.Буквенные коды наиболее распространенных видов элементов представлены в таблице № 2:
ТАБЛИЦА № 2
A Устройства Усилители, приборы телеуправления, лазеры…
B Преобразователи неэлектрических величин в электрические и наоборот (кроме источников питания), датчики Громкоговорители, микрофоны, чувствительные термоэлектрические элементы, детекторы ионизирующих излучений, сельсины.
C Конденсаторы.  
D Интегральные микросхемы, микросборки. Устройства памяти, логические элементы.
E Разные элементы. Осветительные устройства, нагревательные элементы.
F Разрядники, предохранители, защитные устройства. Элементы защиты по току и напряжению, плавкие предохранители.
G Генераторы, источники питания. Батареи, аккумуляторы, электрохимические и электротермические источники.
H Индикационные и сигнальные устройства. Приборы звуковой и световой сигнализации, индикаторы.
K Реле контакторы, пускатели. Реле токовые и напряжения, тепловые, времени, магнитные пускатели.
L Катушки индуктивности, дроссели. Дроссели люминесцентного освещения.
M Двигатели. Двигатели постоянного и переменного тока.
P Приборы, измерительное оборудование.  Показывающие и регистрирующие и измерительные приборы, счетчики, часы.
Q Выключатели и разъединители в силовых схемах. Разъединители, короткозамыкатели, автоматические выключатели (силовые)
R Резисторы. Переменные резисторы, потенциометры, варисторы, терморезисторы.
S Коммутационные устройства в цепях управления, сигнализации и измерительных. Выключатели, переключатели, выключатели, срабатывающие от различных воздействий.
T Трансформаторы, автотрансформаторы. Трансформаторы тока и напряжения, стабилизаторы.
U Преобразователи электрических величин. Модуляторы, демодуляторы, выпрямители, инверторы, преобразователи частоты.
V Электровакуумные, полупроводниковые приборы. Электронные лампы, диоды, транзисторы, диоды, тиристоры, стабилитроны.
W Линии и элементы сверхвысокой частоты, антенны. Волноводы, диполи, антенны.
X Контактные соединения. Штыри, гнезда, разборные соединения, токосъемники.
Y Механические устройства. Электромагнитные муфты, тормоза, патроны.
Z Оконечные устройства, фильтры, ограничители. Линии моделирования, кварцевые фильтры.
Условные графические обозначения представлены в таблицах № 3 - № 6. Провода на схемах обозначаются прямыми линиями.Одним из основных требований при составлении схем является простота их восприятия. Электрик, при взгляде на схему должен понять, как устроена цепь и как действует тот или иной элемент этой цепи.

ТАБЛИЦА № 3. Условные обозначения контактных соединений
Разъемные-

неразъемные, разборные  
неразъемные, неразборные  
Место контакта или присоединения может располагаться на любом участке провода от одного разрыва до другого.
ТАБЛИЦА № 4. Условные обозначения включателей, выключателей, разъединителей:
  замыкающий размыкающий
Однополюсный выключатель  
Однополюсный разъединитель  
Трехполюсный выключатель  
Трехполюсный разъединитель  
Трехполюсный разъединитель с автоматическим возвратом (сленговое название -  «АВТОМАТ»)  
Однополюсный разъединитель с автоматическим возвратом  
Нажимной выключатель (т.н. -  «КНОПКА»)
Вытяжной выключатель
Выключатель с возвратом при повторном нажатии кнопки (в настольных светильниках)  
Путевой однополюсный выключатель (также известен под именем «концевой» или «конечник»)  
Вертикальные линии, пересекающие подвижные контакты, говорят, что все три контакта замыкаются (или размыкаются) одновременно от одного воздействия. При рассмотрении схемы необходимо учитывать то, что некоторые элементы цепи чертятся одинаково, но их буквенное обозначение будет отличаться (например, контакт реле и выключатель).
        
ТАБЛИЦА № 5.  Обозначение контактов реле, контакторов
  замыкающие размыкающие
обычные     
с замедлением при срабатывании
с замедлением при возврате
с замедлением при срабатывании и при возврате
ТАБЛИЦА № 6. Полупроводниковые приборы
Диод
Стабилитрон
Тиристор
Фотодиод
Светодиод
Фоторезистор
Солнечный фотоэлемент
Транзистор
Конденсатор
Дроссель
Сопротивление
Электрические машины постоянного тока –


Асинхронные трехфазные электрические машины переменного тока –

В зависимости от буквенного обозначения эти машины будут, либо генератором, либо двигателем.При маркировке электрических цепей соблюдают следующие требования:
Участки цепи, разделенные контактами аппаратов, обмотками реле, приборов, машин и другими элементами, маркируют по-разному.
Участки цепи, проходящие через разъемные, разборные или неразборные контактные соединения, маркируют одинаково.
В трехфазных цепях переменного тока фазы маркируют: «А», «В», «С», в двухфазных – «А», «В»; «В», «С»; «С», «А», а в однофазных – «А»; «В»; «С». Ноль обозначают буквой – «О».
Участки цепей положительной полярности маркируют нечетными числами, а отрицательной полярности – четными.
Рядом с условным обозначением силового оборудования на чертежах планов дробью указывают номер оборудования по плану (в числителе) и его мощность (в знаменателе), а у светильников – мощность (в числителе) и высоту установки в метрах (в знаменателе).
Необходимо понимать, что все электрические схемы показывают состояние элементов в исходном состоянии, т.е. в тот момент, когда в цепи отсутствует ток.
ОСНОВНЫЕ СВЕДЕНИЯ ИЗ ЭЛЕКТРОТЕХНИКИ
ПРИМЕНЕНИЕ ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ НА МОРСКОМ ФЛОТЕ
Электротехникой называется учение о технике производства, передачи, распределения и потребления электрической энергии.
Начало развития электротехники относится ко второй половине XVIII и первой половине XIX века, когда трудами русских и иностранных ученых были заложены основы теоретической и практической электротехнику.
Практическое значение и широкое развитие электротехника получила со второй половины XIX века, когда после ряда открытий и изобретений электрическая энергия стала быстро внедряться во все области жизни (производство, наука, техника, быт), вытесняя другие виды энергии.
За сравнительно короткий исторический срок своего существования электротехника прошла громадный путь развития и достигла больших успехов. В настоящее время нет ни одной отрасли деятельности человека, где бы электротехника не нашла широкого применения. Достаточно привести такие области ее применения, как промышленность, транспорт, сельское хозяйство, освещение, связь, кино, телевидение, наука, исследование космоса, чтобы понять значение электричества в жизни и деятельности человека.
Широкое применение электрическая энергия получила и на судах морского флота. 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.
ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ ЭЛЕКТРОТЕХНИКИ
Согласно электронной теории строения материи все физические тела состоят из простых веществ, называемых химическими элементами. А химические элементы в свою очередь состоят из мельчайших частичек — атомов, находящихся в постоянном движении. Атомы различных веществ отличаются друг от друга, не все они имеют в принципе одинаковое строение: в центре каждого атома находится ядро из положительно заряженных частиц — протонов (кроме протонов, в ядре есть и другие элементарные частицы), вокруг которого по орбитам вращаются мельчайшие частицы — электроны, несущие отрицательный заряд.
Электрон и протон являются мельчайшими материальными частицами, обладающими соответственно элементарным отрицательным и положительным зарядами электричества. По величине заряды протона и электрона равны. За единицу заряд; в электротехнике принят 1 кулон (1 Кл), примерно равный 6,29-1018 элементарным зарядам.
Число электронов, входящих в состав атома, точно равно числу его протонов, вследствие чего атом в обычных условиях нейтрален так как разноименные заряды протонов и электронов взаимно уравновешиваются.
При этом между ядром и электронами атома существуют силы сцепления; атом стремится сохранить неизменным число электронов, вращающихся вокруг ядра. Но под действием внешних си. (столкновение, трение и т. п.) атом может потерять или приобрести электроны, вследствие чего равенство числа протонов и электронов в атоме нарушается и он начинает проявлять свойств электрического заряда.
Атомы, проявляющие свойства заряда, называются ионами, т. е. ионы — это атомы, несущие электрический заряд. Атом, потерявший электрон, проявляет свойства положительного заряда и называется положительным ионом (обозначается знаком плюс); если же атом получит лишний электрон, то он проявляет свойства отрицательного заряда (превращается в отрицательны ион, обозначаемый знаком минус) и называется отрицательным.
В некоторых веществах, а именно в металлах, имеются электроны, слабо связанные с атомами и потому легко переходящие от атома к атому. Такие электроны называют свободными, или электронами проводимости. Как ионы, так и электроны проводимости называют свободными зарядами. Эти заряд: находятся в беспорядочном тепловом движении. При определенных условиях им можно придать направленное упорядоченное движение. Такое направленное упорядоченное перемещение электрических зарядов в определенном направлении называется электрическим током .
Тело, имеющее электрический заряд, создает вокруг себя электрическое поле. Взаимодействие заряженных тел между собой осуществляется посредством электрических полей, окружающих заряды. Каждое заряженное электричеством тело характеризуется потенциалом, т. е. способностью производить работу. С увеличением заряда увеличивается и потенциал. Если тело не имеет электрического Заряда, его потенциал равен нулю. Тела, заряженные различными количествами электричества, обладают и разными потенциалами.
Разность потенциалов называется напряжением (обозначается буквой U) и измеряется в вольтах (В). При соединении между собою тел с разными потенциалами между ними потечет электрический ток от тела с большим потенциалом к телу с меньшим потенциалом. Для того чтобы движение электрического тока было непрерывным, необходимо все время поддерживать разность потенциалов с помощью какого-либо устройства.
Причина, непрерывно поддерживающая разность потенциалов, называется электродвижущей силой (э.д.с.); она обозначается буквой Е и измеряется в вольтах. 1 вольт — это напряжение, при котором на участке цепи выделяется энергия в 1 джоуль (Дж), если по этому участку протекает 1 кулон электричества.
Электродвижущая сила, или напряжение, измеренное в вольтах, показывает ту работу, которую может затратить источник тока на продвижение в замкнутой цепи каждой единицы электричества.
Для того чтобы характеризовать ток с количественной стороны, вводится понятие силы тока. Силой тока (или просто током) называется количество электричества, протекающее через поперечное сечение проводника в единицу времени. За единицу силы тока в практической системе единиц принят ампер (А). 1 ампер — это величина такого тока, при котором через поперечное сечение проводника в каждую секунду протекает 1 кулон электричества.
Если обозначить буквой I силу тока, буквой Q — количество электричества в кулонах и буквой t — время в секундах, то формула для определения силы тока примет следующий вид:
I= Qt 1ампер=1 кулон1 секундаВ электротехнике за направление тока принято направление движения положительных зарядов. Ток же создается перемещением электронов, значит, его направление противоположно направлению движения электронов.
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 измерения 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 кило-ом (1 кОм=1000 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
R= ρlsгде R — сопротивление проводников, Ом;
ρ - 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, никелин — практически почти не изменяют своего сопротивления при нагревании и способны выдерживать высокие температуры, благодаря чему эти сплавы и получили широкое применение в электротехнике.
ЗАКОН ОМА. СОЕДИНЕНИЕ РЕЗИСТОРОВЗависимость между величинами, характеризующими электрическую цепь, т. е. между э.д.с, током и сопротивлением, устанавливается законом Ома. Этот закон формулируется так: ток в замкнутой неразветвленной цепи прямо пропорционален электродвижущей силе и обратно пропорционален сопротивлению цепи
I= ER+r,
где I — ток, А;
Е - э. д. с. источника электрической энергии, В;
R- сопротивление внешнего участка цепи, Ом; r — сопротивление внутреннего участка цепи, Ом.
Эта формула может быть представлена и в таком виде: E=I(R+r)=IR+Ir, т. е. электродвижущая сила, создаваемая источником электрической энергии, равна току, умноженному на общее сопротивление цепи, и складывается из двух слагаемых, из которых первое слагаемое IR представляет собой разность потенциалов на зажимах внешнего сопротивления (называется напряжением на зажимах внешней цепи) и обозначается через с7, а второе слагаемое 1г носит название падения напряжения на внутреннем участке цепи.
Для внешней цепи и для отдельных ее участков закон Ома обычно представляют в следующем виде: I=U/R, т. е. ток прямо пропорционален напряжению и обратно пропорционален сопротивлению данного участка цепи.
Различные резисторы в электрическую цепь можно включить последовательно, параллельно и смешанным способом (рис. 156).

Последовательным соединением резисторов называют такое соединение, когда конец одного резистора соединяют с началом второго, конец второго — с началом третьего и так далее, а конец последнего и начало первого резистора подключаются к зажимам источника тока (рис. 156, а). Основным свойством последовательного соединения является то, что при таком соединении сила тока во всех резисторах внешней и внутренней цепи одинакова и согласно закону Ома U=I x (R1+R2+R3+R4+...)
Общее сопротивление последовательной цепи равно сумме всех соединенных резисторов, т. е. R = R1+R2+Rз+R4+...
Напряжение на зажимах источника тока при последовательно соединенных резисторах равно произведению тока на сопротивление внешнего участка цепи. Обозначив через U1 U2 U3 U4 напряжения на концах каждого резистора, получим: U1 =IR1 U2=IR2 U3 = IR3; U4 = IR4 а следовательно, U= u1+u2+u3+u4.
Напряжение на полюсах источника тока при последовательном соединении резисторов равно сумме напряжений на отдельных участках цепи.
Параллельным соединением резисторов называется такое соединение, при котором -начала всех резисторов соединяются в один общий узел, а концы — в другой. При этом зажимы источника тока включаются к узлам цепи А и В (рис. 156, б).
Если напряжение между точками А и В равно U, то такое же напряжение будет между началом и концом каждого резистора. Тогда для каждого участка цепи по закону Ома можно записать:
U=I1 R1 = I2 R2= I3 R3=I4 R4 или I1 I2= R1R2т. е. при параллельно соединенных резисторах ток будет больше там, где меньше сопротивление.
Основным свойством параллельного соединения является то, что в каждом разветвлении цепи устанавливается свой ток, обратно пропорциональный сопротивлению данного участка цепи.
В точке В ток разветвляется в нескольких направлениях (на несколько ветвей), а в сумме он равен I. Поэтому при параллельном соединении нескольких резисторов ток, подведенный к этим резисторам, равен сумме токов во всех резисторах;
Для определения общего сопротивления параллельной цепи пользуются следующим соотношением: общая проводимость (обратная величина сопротивления) параллельной цепи равна сумме проводимостей отдельных разветвлении цепи, т. е.
1/R= 1/R1 +1/R2 +1/R3 +!/R4 …
Если в электрической цепи часть резисторов включена последовательно, а часть .параллельно, то такое соединение называется смешанным. На рис. 156, в резисторы R1 и R2 соединены последовательно, а R3 и R4— параллельно.
РАБОТА И МОЩНОСТЬ ТОКА
Работа А, совершаемая током, определяется произведением напряжения U на концах участка цепи на количество электричества Q, проходящего через этот участок, т. е.
А = UQ = UIt,
где А — работа, Дж;
Q — количество электричества, Кл; t— время прохождения тока, с. За единицу работы принят джоуль, равный произведению напряжения в вольтах на ток в амперах и на время в секундах (1 Дж=1Вх1Ах1с).
Как известно, мощность Р — это работа, совершенная в одну секунду, поэтому
P= At= UItt=Ut,т. е. для определения электрической мощности на участке цепи необходимо напряжение на зажимах цепи в вольтах умножить на ток в амперах на этом же участке цепи.
За единицу мощности принят ватт (сокращенно Вт) - мощность, которую развивает ток в 1 ампер при напряжении в 1 вольт (1Вт=1В х 1А). В технической документации мощность обычно выражают в киловаттах (кВт); 1 кВт = 1000 Вт.
ЗАКОН ДЖОУЛЯ — ЛЕНЦАВ проводниках, по которым проходит электрический ток, выделяется тепло. Русский ученый Ленц и английский ученый Джоуль независимо друг от друга установили, что количество теплоты, выделяемой в проводнике при прохождении по нему электрического тока, выражается формулой
Q=A = UIt=PRt Дж.
Соотношение, выраженное этой формулой, называется законом Джоуля—Ленца: количество тепла, выделяемого в проводнике током, прямо пропорционально квадрату тока, сопротивлению проводника и времени прохождения тока.
Тепловое действие тока широко применяется в технике. Так, на тепловом действии тока основано устройство многих электрических приборов и устройств, таких, как электронагревательные приборы н печи, лампы накаливания и дуговые лампы, электрические паяльники, плавкие предохранители, измерительные приборы. Тепловое действие тока учитывают и при расчете электрических цепей.
Контрольные вопросы1. Что такое электротехника?
2. Для каких целей электрическая энергия применяется на судах?
3. В чем суть электронной теории строения вещества?
4. Что Вы понимаете под электрическим током?
5. Что такое потенциал, напряжение и э. д. с?
t5. Что понимается под силой тока?
7. Что называется электрической цепью и электрическим сопротивлением ? В чем смысл закона Ома?
9. Какие способы соединения в электрическую цепь Вы знаете?
10. Что понимают под работой и мощностью тока и в каких единицах она измеряются?
11. В чем смысл закона Джоуля — Ленца?
ЭЛЕКТРОМАГНЕТИЗММАГНИТЫ И МАГНИТНОЕ ПОЛЕ ПРОВОДНИКА С ТОКОММагнитами называются тела, обладающие свойством притягивать железные предметы. Проявляемое магнитами свойство притяжения называется магнетизмом. Магниты бывают естественными и искусственными. Добываемые железные руды, обладающие свойством притяжения, называются естественными магнитами, а намагниченные куски металла — искусственными магнитами, которые часто называют постоянными магнитами.
Свойства магнита притягивать железные предметы в наибольшей степени проявляются на его концах, которые называются магнитными полюсам и, или просто полюсами. Каждый магнит имеет два полюса: северный (N — норд) и южный (S— зюйд). Линия, проходящая через середину магнита, называется нейтральной л и н и е й, или нейтралью, так как по этой линии не обнаруживается магнитных свойств.

Постоянные магниты образуют магнитное поле, в котором действуют магнитные силы в определенных направлениях, называемых силовыми линиями. Силовые линии выходят из северного полюса и входят в южный.
Электрический ток, проходящий по проводнику, также образует вокруг проводника магнитное поле. Установлено, что магнитные явления неразрывно связаны с электрическим током.
Магнитные силовые линии располагаются вокруг проводника с током по окружности, центром которых является сам проводник, при этом ближе к проводнику они располагаются гуще, а дальше от проводника — реже. Расположение магнитных силовых линий вокруг проводника с током зависит от формы его поперечного сечения.
Для определения направления силовых линий пользуются правилом буравчика, которое формулируется так: если ввинчивать буравчик по направлению тока в проводнике, то вращение рукоятки буравчика покажет направление магнитных силовых линий.
Магнитное поле прямого проводника представляет собой ряд концентрических окружностей (рис. 157, а). Для усиления магнитного поля в проводнике последний изготовляют в виде катушки (рис. 157, б). Магнитное поле катушки с током аналогично полю постоянного магнита, поэтому катушка с током (соленоид) имеет все свойства магнита.
Здесь также направление магнитных силовых линий вокруг каждого витка катушки определяется правилом буравчика. Силовые линии соседних витков складываются, усиливая общее магнитное поле катушки. Как следует из рис. 158, силовые линии магнитного поля катушки выходят из одного конца и входят в другой, замыкаясь внутри катушки. Катушка, как и постоянные магниты, имеет полярность (южный и северный полюсы), которая также определяется по правилу буравчика, если изложить его так: если направление вращения рукоятки буравчика совпадает с направлением электрического тока в витках катушки, то поступательное движение буравчика направлено в сторону северного полюса.
Для характеристики магнитного поля с количественной стороны введено понятие магнитной индукции.

Магнитное поле катушки с током аналогично полю постоянного магнита, поэтому катушка с током (соленоид) имеет все свойства магнита.
Здесь также направление магнитных силовых линий вокруг каждого витка катушки определяется правилом буравчика. Силовые линии соседних витков складываются, усиливая общее магнитное поле катушки. Как следует из рис. 158, силовые линии магнитного поля катушки выходят из одного конца и входят в другой, замыкаясь внутри катушки. Катушка, как и постоянные магниты, имеет полярность (южный и северный полюсы), которая также определяется по правилу буравчика, если изложить его так: если направление вращения рукоятки буравчика совпадает с направлением электрического тока в витках катушки, то поступательное движение буравчика направлено в сторону северного полюса.
Для характеристики магнитного поля с количественной стороны введено понятие магнитной индукции.
Магнитной индукцией называется число магнитных силовых линий, приходящихся на 1 см2 (или 1 м2) поверхности, перпендикулярной направлению силовых линий. В системе СИ магнитная индукция измеряется в теслах (сокращенно Т) и обозначается буквой В (тесла = вебер/м2 = вольт секунда/м2
Вебер — единица измерения магнитного потока.
Магнитное поле можно усилить, если вставить в катушку железный стержень (сердечник). Наличие железного сердечника усиливает поле, так как, находясь в магнитном иоле катушки, железный сердечник намагничивается, создает свое поле, которое складывается с первоначальным и усиливается. Такое устройство называется электромагнитом.
Общее число силовых линий, проходящих через сечение сердечника, называется магнитным потоком. Величина магнитного потока электромагнита зависит от тока, проходящего по катушке (обмотке), числа се витков и сопротивления магнитной цепи.
Магнитной цепью, или магиитопроводом, называется путь, по которому замыкаются магнитные силовые линии. Магнитное сопротивление магнитопровода зависит от магнитной проницаемости среды, по которой проходят силовые линии, длины этих линий и поперечного сечения сердечника.
Произведение тока, проходящего по обмотке, на число ее витков носит название магнитодвижущей силы (м. д. с). Магнитный поток равен магнитодвижущей силе, деленной на магнитное сопротивление цепи — так формулируется закон Ома для магнитной цепи. Так как число витков и магнитное сопротивление для данного электромагнита — величины постоянные, магнитный поток электромагнита можно изменять, регулируя ток в его обмотке.
Электромагниты находят самое широкое применение в различных машинах и приборах (в электромашинах, электрических звонках, телефонах, измерительных приборах и т. д.).
ДЕЙСТВИЕ МАГНИТНОГО ПОЛЯ НА ПРОВОДНИК С ТОКОМЕсли проводник с током поместить между полюсами магнита, то магнитные поля проводника и магнита будут взаимодействовать между собою. При этом силовые линии этих магнитных полей в тех местах, где они совладают но направлению, будут сгущаться, а в тех местах, где они противоположны по -направлению, — разрежаться.
Таким образом, с одной стороны проводника силовые линии будут гуще и они. как бы нажимая на проводник, будут его перемещать в сторону, где силовых линий будет меньше, как это схематично представлено на рис. 159 (перемещение проводника показано стрелкой). Если изменить направление тока в проводнике на противоположное, то сторона сгущения силовых линий также изменится и проводник будет перемещаться в противоположную сторону.
Направление перемещения проводника с током под действием магнитного поля определяется правилом левой руки. Это правило формулируется так: если расположить левую руку тик, чтобы магнитные силовые линии входили в ладонь, а вытянутые четыре пальца указывали направление тока в проводнике, то отогнутый большой палец укажет направление перемещения проводника с током (рис. 160).
Если проводник изготовить в виде рамки и поместить его в магнитное поле так, чтобы одна из сторон рамки находилась под северным магнитным полюсом, а другая под южным, то в соответствии с правилом левой руки стороны рамки будут испытывать действие сил, направленных в разные стороны (одна — вправо, а другая — влево). Под действием этих сил рамка будет поворачиваться в магнитном поле. На этом свойстве взаимодействия магнитного ноля и проводника с током основана работа электродвигателей, где электрическая энергия превращается в механическую. Сила F (см. рис. 159), с которой магнитное поле действует на проводник с током, прямо пропорциональна магнитной индукции В, длине проводника I и проходящему через пего току I:F =BlI.

ЭЛЕКТРОМАГНИТНАЯ ИНДУКЦИЯ, САМОИНДУКЦИЯ И ВЗАИМОИНДУКЦИЯ
Как мы уже знаем, вокруг каждого проводника, по которому проходит электрический ток, образуется магнитное поле. Такая неразрывная связь между электрическим током и магнетизмом используется для получения тока при помощи магнитного поля.
Так если замкнутый проводник поместить между полюсами магнита и начать его перемещать или, оставив неподвижным проводник, перемещать магнит, то по замкнутому проводнику пойдет электрический ток. Возбуждение в проводнике электрического тока под действием магнитного поля носит название электромагнитной индукции, а электродвижущая сила, возникающая в проводнике в результате этого явления, называется индуктированной электродвижущей силой.
Па принципе электромагнитной индукции основана работа генераторов электрического тока. Величина индуктированной к д. с. зависит от ряда факторов: магнитной индукции В, длины проводника I и скорости его перемещения v в магнитном поле. Если магнитные силовые линии пересекают проводник перпендикулярно, то величина индуктированной э. д. с. подсчитывается по формуле
E= Blv,
где Е — индуктированная э. д. с, В; В — магнитная индукция, Т; l— длина проводника, м;
v — скорость перемещения проводника в магнитном поле, м/с
Направление индуктированной э. д. с. определяется по правилу правой руки: если расположить ладонь правой рука так, чтобы магнитные линии входили в ладонь, а отставленный большой палец указывал направление движения проводника относительно магнитного поля, то вытянутые четыре пальца укажут направление индуктированной э. д. с.
Самоиндукцией называется явление индуктирования э. д. с. в замкнутом контуре (в проводнике или электрической цели) под действием изменения собственного магнитного потока в контуре при изменении тока в нем. Индуктируемая при этом э. д. с. называется э. д. с. самоиндукции. Электродвижущая э. д. с. самоиндукции зависит от количества витков катушки или обмотки, наличия в ней стальных сердечников и скорости изменения магнитного потока. При этом э. д. с. самоиндукции всегда направлена навстречу причине, вызвавшей ее появление.
Так, согласно правилу Ленца при увеличении тока э. д. с. самоиндукции препятствует его нарастанию; при уменьшении, складываясь с э. д. с. источника тока, препятствует его убыванию. Электродвижущая сила самоиндукции возникает в обмотках в катушках электрических приборов и машин.
Для сравнения различных проводников в отношении их способности возбуждать э. д. с. самоиндукции вводится понятие о коэффициенте с а м о и н д у к ц и и, или и н д у к т и в и о с т и, которая измеряется в генри (сокращенно Г). Индуктивностью в 1 генри обладает такая цепь, в которого при равномерном изменении тока со скоростью I ампер п секунду возникает з. д. с, равная 1 вольту.
Явлением взаимоиндукции называется возникновение э. д. с. в какой-либо обмотке под влиянием изменения поля другой обмотки, расположенной рядом с первой. Электродвижущая сила, возникающая при этом явлении, называется э. д. с. взаимоиндукции.
Цепь, в которой подводится изменяющийся по силе ток, называется обычно первичной, а цепь, в которой индуктируется э. д. с. взаимоиндукции, называется вторичной цепью. Взаимоиндуктивность, так же как и индуктивность, измеряется в генри. Величина индуктируемой по вторичной цепи э. д. с. зависит от скорости изменения тока в первичной цепи.
Явление взаимоиндукции широко используется в электротехнике в тех случаях, когда необходимо передать электроэнергию из одной цепи в другую без проводниковой связи между ними или, как принято говорить, электромагнитным путем. На этом явлении основана работа трансформаторов.
ПОНЯТИЕ О ПЕРЕМЕННОМ ТОКЕПеременным называется ток, сила и направление которого изменяются периодически во времени. В технике применяется переменный ток, изменяющийся по синусоиде. Получение переменного тока основано на явлении электромагнитной индукции.
На рис. 161 схематично изображено получение синусоидального переменного тока. Слева на схеме а показаны: полюсы магнита (северный N и южный S), кружочками различные положения проводника в магнитном поле; при этом знаком плюс (+) обозначают, что в данном положении ток идет от нас за плоскость чертежа, а точкой (.), что ток идет от плоскости чертежа на нас.
На схеме рис. 161, б представлено изменение силы и направления тока по внешней цепи замкнутого проводника за один его полный поворот между полюсами магнитов. По горизонтальной оси графика отложено время, а по вертикальной оси — значения тока. Как следует из кривой графика, представляющего собой синусоиду, за один полный поворот в зависимости от угла, под которым проводник пересекает магнитные силовые линии, значение тока изменяется от нуля до максимального, а по знаку - от плюса до минуса.

Машина, служащая для получения переменного тока, называется генератором переменного тока, принцип действия которого можно уяснить из следующего.
Если выполнить проводник в виде витка, поместить его между полюсами (рис. 161, в) и вращать в направлении движения часовой стрелки, то в нем будет индуктироваться э. д. е., направленная при вращении его под северным полюсом от нас и при вращении его под южным полюсом — на нас. Так как стороны витка попеременно перемещаются то под северным полюсом, то под южным и пересекают при этом магнитные силовые линии под различными углами, то э. д. е., индуктируемая в витке, будет изменяться по значению и направлению. Присоединив концы витка к двум контактным кольцам, изолированным между собой и от вала, и наложив па кольца неподвижные щетки, соединенные с внешней цепью, будем получать переменную э. д. с, и во внешней цепи потечет переменный ток.
Переменный ток характеризуется следующими величинами: периодом, частотой, амплитудой.
Под периодом понимают промежуток времени, в течение которого происходит полный цикл изменений тока по значению и направлению. Каждый последующий период тока является повторением предыдущего. Период обозначается буквой Т (см. рис. 161, б) и иногда выражается не во времени, а в градусах.
Частотой называется число циклов изменений тока во времени (периодов в 1 с). Частота — величина, обратная периоду, обозначается 'буквой f, т. е. f=1/Т. За единицу измерения частоты принят герц (Гц). В СССР принята частота переменного тока 50 Гц.
Амплитудой называется наибольшее из мгновенных значений тока, которого он достигает в течение периода. Как следует из рис. 161, б, за один период переменный ток достигает амплитудного значения дважды.
Законы постоянного тока применимы к цепям переменного тока только в тех случаях, когда эти цепи состоят из активных сопротивлений в связи с применением ламп накаливания, реостатов. Однако во многих случаях цепь .переменного тока, кроме активного сопротивления, содержит катушки самоиндукции, обмотки электродвигателей, конденсаторы и другие приборы, которые вносят в цепь так называемое 'реактивное сопротивление, влияющее на ток в цепи 'переменного тока, вследствие чего закон Ома в таком виде, в каком он применяется для цепи постоянного тока, недействителен для цепи переменного тока.
Для того чтобы найти действующий ток в неразветвленной цепи переменного тока, нужно подсчитать полное сопротивление цепи с учетом всех -входящих в нее резисторов. В общем случае при наличии в цепи активного R, индуктивного Xl и емкостного сопротивлений Хс полное сопротивление цепи переменного тока определяется по формуле
Тогда действующее значение тока в цени переменного тока с последовательно включенными резисторами R, ,XL и Хс при известном напряжении U определится по формуле
I = U/Z.
Эта формула имеет такое же значение, какое закон Ома для цепи постоянного тока. Если включить в цепь переменного тока амперметр, то он покажет значение; в 1,4 раза меньшее амплитудного тока. Это значение тока называют действующим, или эффективным, значением переменного тока. Для синусоидального переменного тока действующие значения напряжения U и электродвижущей силы Е будут также меньше амплитудных их значений в 1,4 раза. Измерительные приборы, включенные в цепь переменного тока, показывают действующие значения измеряемых величии.
В некоторых случаях требуется знать не действующее, а среднее значение переменного тока, которое, как показывают опыты и расчеты, равно его амплитудному значению, умноженному на 0,637.
Если между полюсами вращать цилиндр, на котором расположены не одна, а три обмотки, смещенные каждая по отношению к остальным на угол 120е, то наводимая в каждой обмотке э. д. с. достигает амплитудного значения не в одно время, а отличается по фазам па 1/3 периода (120°), как это показано на рис. 162.
На рис. 162 слева схематично изображен магнит с полюсами и вращающийся между ними цилиндр с обмотками 1, 2 и 3, смещенными относительно друг друга на 120°, а справа представлен график синусоид изменения э. д. с. тока в этих обмотках. Как следует из графика, синусоиды смещены относительно друг друга на определенный угол φ (рис. 162), называемый фазным. При вращении каждая обмотка (катушка) является самостоятельным источником однофазного переменного тока.
Трех ф а з н ы м током называется совокупность трех переменных токов одинаковой частоты, сдвинутых на 1/3 периода (120"). Трехфазный ток вырабатывают трехфазные генераторы переменного тока, соединение обмоток у которых делают звездой или треугольником (рис. 163).

При соединении звездой (рис. 163, а) начальные концы всех фазных обмоток идут во внешнюю цепь, вторые концы обмоток соединены между собой. Потребитель можно включить между любой парой линейных проводов или между любым линейным проводом и нулевым. При соединении треугольником (рис. 163, б) конец первой обмотки фазы присоединяется к началу второй, конец второй — к началу третьей, конец третьей — к началу первой.
Напряжение между началом и концом фазы называется фазным напряжением и обозначается Uф Напряжение между концами фаз или проводами называется линейным напряжением и обозначается Uл- Соответственно и сила тока называется фазной Iф или линейной Iл-
При соединении фаз генератора или приемника звездой линейный ток равен фазному, а линейное напряжение в 1,73 раза больше фазного напряжения. При соединении треугольником линейное напряжение равно фазному, а линейный ток в 1,73 раза больше фазного.
Контрольные вопросы:1. Какие тела называются магнитами и в чем проявляются их магнитные свойства?
2. .Каким образом можно определить направление магнитного поля и его силовых линий, возникающих вокруг проводника с током?
3. Что называется магнитной индукцией, магнитным потоком и магнитной цепью?
4. В чем сущность устройства и действия электромагнита?
5. Как проявляется взаимодействие между магнитным полем и проводником c током?
6. Что Вы понимаете под электромагнитной индукцией, самоиндукцией и взаимоиндукцией?
7. Что Вы понимаете под переменным током и каков принцип его получения?
8. Какими величинами характеризуется переменный синусоидальный ток?
9. Какой ток называют трехфазным и каков принцип его получения?
10. Какие способы соединения обмоток применяются в генераторах трехфазного тока:

ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ МАШИНЫПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ И УСТРОЙСТВО ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ МАШИН ПОСТОЯННОГО ТОКАПо роду тока все современные электрические машины делятся на машины постоянного и переменного тока. Все современные электрические машины работают на основе явлений электромагнитной индукции.

Постоянным называется ток, протекающий по проводнику только в одном направлении. Получение постоянного тока может быть двояким: от генераторов постоянного тока или из переменного тока
и путем его выпрямления при помощи специальных устройств — выпрямителей, преобразующих переменный ток в постоянный.
Простейший генератор постоянного тока (рис. 164, а и б) имеет полюсы электромагнита N и S, между которыми вращается виток проволоки в виде рамки, концы которой припаяны к полукольцам А и В, вращающимся вместе с витком. Полукольца А и Б изолированы между собой и от вала, и представляют собой в простейшем виде коллектор, служащий для выпрямления тока во внешней цепи. На полукольца опираются неподвижные щетки / и //, по которым ток с полуколец А и Б направляется во внешнюю цепь.
При вращении в магнитном поле рамки в ней будет индуктироваться переменная по величине и направлению электродвижущая сила. Как было рассмотрено ранее, эта э. д. с. изменяется по синусоиде и зависит от положения, занимаемого проводниками а и б в магнитном поле. Направление э. д. с, индуктируемой в каждый данный момент в витке, определяется по правилу правой руки. В те моменты, когда ток в витке меняет свое направление, полукольца меняют щетки, поэтому во внешней цепи ток будет иметь все время одно и то же направление, но будет меняться по значению.
График изменения э. д. с. в витке можно изобразить кривой, показанной на схеме в (рис. 164), а график изменения тока во внешней цепи, соединенной с генератором, будет иметь вид, как на схеме г (рис. 164).
Как показывает-последний график, э. д. с. во внешней цепи за полный оборот рамки не меняется по направлению, а меняется по значению от пуля до 'максимума, снова до нуля и т. д. Поэтому э. д. с. в таком виде имеет большую 'пульсацию, и ток, протекающий по замкнутому контуру, носит название пульсирующего.
Чтобы «сгладить» пульсацию, в генераторах устанавливают очень много витков, концы которых припаивают к коллекторным пластинам. При этом витки оказываются сдвинутыми относительно друг друга на некоторый угол н при вращении всех витков пульсация уменьшается.\

В этом случае ток, вырабатываемый генератором, будет практически постоянным как по направлению, так и по значению. Обычно в генераторах бывает такое количество витков обмоток и коллекторных пластин, что получаемая на щетках э. д. с, имеет совершенно незначительную пульсацию (1 % среднего значения э. д. с), и потому ее значение считается постоянным.
Основные элементы генераторов и двигателей постоянного тока конструктивно одни и те же.
На рис. 165 показаны главные части и компоновка генератора постоянного тока. Генератор состоит из следующих основных частей: станины с закрепленными полюсами-электромагнитами, якоря с обмоткой п коллектором, токоснимающего устройства (щеткодержатели, щетки, траверсы), переднего и заднего подшипниковых щитов.
Станины у современных электрических машин отливаются из стали и в зависимости от типа электрической машины выполняются различной формы (прямоугольные, квадратные, восьмигранные, круглые и т. д.). К станине крепится магнитная система (создает магнитный поток), состоящая из полюсных сердечников с наконечниками (рис. 166), на которых находятся обмотки возбуждения из изолированной медной проволоки.
Полюсные сердечники с полюсными наконечниками образуют полюсы электромагнита, служащие для создания магнитного поля. Полюс генератора, как и всякий электромагнит, состоит из сердечника и надетой на пего катушки, по которой проходит электрический ток, называемый током возбуждения. Этот ток создает магнитный поток. Катушки возбуждения составляют обмотку возбуждения машины, названную так потому, что при прохождении по ней тока она создает (возбуждает) магнитное поле генератора. Количество полюсов у генератора, как правило, четное и составляет, 2, 4, 6 и более. При этом северные и южные полюсы чередуются между собой.
Сердечники полюсов снабжаются полюсными наконечниками (башмаками) для улучшения распределения линий магнитного поля машины. Полюсные сердечники, как и полюсные наконечники, собирают из отдельных листов (пластин) электротехнической стали толщиной 0,5 мм. Сердечники полюсов изготовляют отдельно от станины и крепят к ней, как это показано на рис. 166.

Якорь — вращающаяся часть машины — служит для несения обмотки, в которой индуктируется переменная э. д. с; он состоит из сердечника и обмотки. В современных машинах сердечник якоря собирается из листов электротехнической стали толщиной 0,35—0,5 мм, изолированных друг от друга специальной тонкой бумагой или покрытых изолирующим лаком. Отдельные листы сердечника якоря штампуются такой формы, чтобы после сборки их на наружной поверхности якоря образовались пазы, в которые затем укладывают секции обмоток якоря из изолированной медной проволоки. Секции обмоток соединяют между собой в определенной последовательности. Набранный таким образом якорь надевают на стальной вал машины, на котором его закрепляют шпонкой. На одном валу с якорем насажены коллектор и вентилятор. Коллектор представляет собой полый барабан, собранный из медных пластин, изолированных друг от друга и от вала машины. Количество пластин равно количеству секций якоря, так как к каждой коллекторной пластине припаиваются начало одной и конец другой секции. Пластины изготовляют из твердотянутой меди соответствующего профиля и изолируют друг от друга прокладками из миканита (склеенные под давлением листочки слюды). Для соединения коллекторных пластин с концами обмотки в углу каждой пластины вырезается углубление (шлиц), в которое вводят (вбивают) концы секций и припаивают их. Коллектор является одной из наиболее ответственных частей электрической машины.
Над коллектором укрепляется траверса со щеткодержателями. Щетки вставляют в гнезда щеткодержателей; они прижимаются к коллектору пружинами, натяжение которых можно регулировать. В современных электрических машинах применяют угольные, медно-графитные и графитные щетки.
Якорь с коллектором вращается в подшипниках, находящихся в подшипниковых щитах. Последние крепятся с боков болтами к станине. Между якорем и башмаками полюсных сердечников имеется небольшой зазор, называемый междужелезным пространством.
На корпусе машины обычно устанавливается выводная коробка, в которой имеются изолированные друг от друга и от корпуса машины болтовые зажимы — выводы, служащие для соединения машины с цепью.
Основные неподвижные части электрической машины образуют статор, вращающиеся-ротор. В машинах постоянного тока якорь является ротором, а магнитная система (иногда называется индуктором) — статором.
ГЕНЕРАТОРЫ ПОСТОЯННОГО ТОКАДля получения электрического тока во внешней цепи генератора необходимо, чтобы между его полюсами был магнитный поток и якорь генератора вращался каким-либо двигателем.
Магнитный поток в генераторе постоянного тока (в его магнитной системе) создается три пропускании тока через катушки возбуждения (обмотки полюсных сердечников). В зависимости от способа питания обмоток возбуждения генераторы делятся на генераторы независимого возбуждения и генераторы с самовозбуждение м.
В первых питание обмотки возбуждения производится от постороннего источника тока, а в генераторах с самовозбуждением питание обмотки возбуждения производится током самого генератора. Поэтому в первом случае цепь возбуждения и цепь якоря электрической связи не имеют, а во втором случае цепи возбуждения и якоря соединены между собой. При этом в зависимости от схемы соединения обмотки возбуждения и якоря генераторы с самовозбуждением делятся на три группы: генераторы параллельного возбуждения, или шунтовые; генераторы последовательного возбуждения, или сериесные; генераторы смешанного возбуждения, или компаундные.
На судах морского флота генераторы с одной последовательной обмоткой возбуждения не применяются, так как у них ток возбуждения, а следовательно, и напряжение на зажимах в сильной степени зависят от режима нагрузки генератора.
В генераторах с параллельной обмоткой возбуждения с увеличением режима нагрузки во внешней цепи напряжение на зажимах генератора снижается, что является большим недостатком этих генераторов.
У генераторов смешанного возбуждения полюсные сердечники имеют по две обмотки: одна включена последовательно с обмоткой якоря, а вторая — параллельно. При такой схеме включения устраняются недостатки, присущие генераторам последовательного и параллельного возбуждения.
На судах морского флота устанавливают в основном генераторы со смешанным возбуждением, так как у этих генераторов обеспечивается постоянное напряжение на зажимах при изменении нагрузки.
ДВИГАТЕЛИ ПОСТОЯННОГО ТОКАВ двигателе постоянного тока магнитные поля создаются полюсами обмотки возбуждения и обмоткой якоря, по которым пропускается ток. При пропускании через них постоянного тока якорь машины придет во вращение. Направление вращения якоря определяется правилом левой руки. Если изменить направление тока в якоре или в обмотке возбуждения, то направление вращения двигателя также изменится.
При работе электродвигателя его якорь с обмоткой, вращаясь в магнитном поле, создаваемом магнитами полюсов, пересекает силовые магнитные линии магнитного потока полюсов и, следовательно, согласно закону электромагнитной индукции в обмотке якоря индуктируется э. д. с. Направление этой э. д. с. противоположно направлению тока, текущего в обмотке якоря (определяется по правилу правой руки), (Ввиду чего она называется обратной э. д. с, или противоэлектродвижущей силой (противо Э. Д. С.).
Необходимо заметить, что во время пуска двигателя противоэлектродвижущая сила равна нулю и ток якоря может достигнуть недопустимо большого значения, так как сопротивление обмотки якоря незначительно. Поэтому в момент пуска в цепь якоря последовательно вводят дополнительный резистор — пусковой реостат. С началом вращения якоря нарастает противо э. д. с, снижающая ток в якоре, поэтому по мере раскручивания двигателя (с увеличением частоты вращения двигателя) сопротивление пускового реостата постепенно уменьшают и совсем его выключают, как только двигатель разовьет номинальную частоту вращения, так как в этом случае обмотка якоря перегрузки испытывать не будет.
Электродвигатели постоянного тока, как и генераторы, в зависимости от способа включения обмоток возбуждения и якоря подразделяются на двигатели: с независимым возбуждением; с последовательным возбуждением, или сериесные; с параллельным возбуждением, или шунтовые; со смешанным возбуждением, или компаундные.
На судах морского флота электродвигатели постоянного тока с последовательным возбуждением с легкой параллельной обмоткой применяются для привода палубных механизмов (брашпилей, шпилей, лебедок, кранов), где требуется большой вращающий момент при пуске.
Электродвигатели постоянного тока с параллельным возбуждением применяются для привода механизмов, у которых необходимо иметь постоянную частоту вращения независимо от их нагрузки и у которых не требуется большой пусковой момент (вспомогательные механизмы и насосы, обслуживающие главные двигатели и судовые системы, станки).
Электродвигатели постоянного тока со смешанным возбуждением применяются для привода механизмов, требующих большого пускового момента и сохранения постоянной частоты вращения, а также имеющих значительный маховой момент (палубные механизмы, рулевые приводы, валоповоротные устройства и др.).
Конструктивно электродвигатели выполняются с горизонтальным и с вертикальным валом.
По типу защиты от воздействия внешней среды электродвигатели бывают такие же, как и генераторы: открытые, защищенные, брызгозащищённые, водозащищенные, герметичные и взрывозащищённые.
Управление электродвигателями постоянного тока сводится в основном к выполнению следующих операций: пуску, остановке, торможению, реверсированию и регулированию частоты вращения, Эти операции могут быть выполнены вручную, автоматически или полуавтоматически при помощи соответствующей аппаратуры управления (пусковые и регулировочные реостаты, электрические и механические тормозные устройства и др.).
Частота вращения электродвигателя регулируется изменением напряжения на зажимах якоря или изменением магнитного потока, создаваемого обмоткой возбуждения, т. е. изменением силы тока возбуждения электродвигателя при помощи регулировочного реостата.
Для быстрой остановки электродвигателей необходимо применять торможение. Торможение электродвигателей постоянного тока может быть механическим и электрическим. Механическое торможение осуществляется при помощи колодочных, ленточных и дисковых тормозов. Электрическое торможение может быть произведено или в виде полезного торможения, при котором двигатель обращается в генератор и возвращает электрическую энергию в цепь, или же в виде реостатного торможения.
Изменить направление вращения электродвигателя постоянного тока можно двумя способами: 1) изменить направление тока в полюсных обмотках возбуждения, оставив направление тока в обмотке якоря без изменения; 2) изменить направление тока в обмотке якоря, оставив без изменения направление тока в полюсных обмотках возбуждения. Если одновременно изменить направление тока и в обмотке якоря и в обмотке возбуждения, то направление вращения двигателя не изменится.
ОБСЛУЖИВАНИЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ МАШИН ПОСТОЯННОГО ТОКАПри подготовке к пуску электрические машины внимательно осматривают, обращая особое внимание на чистоту коллектора и щеток, а также на состояние внутренних и наружных контактов. Проверяют положение щеток в щеткодержателях и силу нажатия пружин. Обязательно проверяют, есть ли смазка в подшипниках, и в случае необходимости добавляют ее.
Затем, проверив положение рукояток регулировочных и пусковых реостатов, проворачивают агрегат вручную на 1—2 оборота, проверяя при этом, нет ли заеданий и посторонних шумов. Убедившись в отсутствии дефектов, пускают агрегат. После пуска агрегата наблюдают за его работой по показаниям контрольно-измерительных приборов и периодически проверяют нагрев отдельных частей, работу коллектора и щеток.
При нормальной работе нагрев машины вызывается прохождением тока через обмотки и выделением тепла, трением в подшипниках, трением щеток о коллектор и вращающихся частей о воздух. В инструкциях завода-изготовителя обычно указываются допустимые температуры нагрева отдельных частей машины. Если по обмоткам будет проходить ток большей величины (при перегрузках и коротких замыканиях), то нагрев обмоток возрастает, что может привести к порче изоляции машины. В случае отсутствия или недостаточности смазки в подшипниках они быстро нагреваются и изнашиваются.
Ни в коем случае нельзя допускать искрения между щетками и коллектором электрической машины. Искрение может возникнуть, если коллектор загрязнен или неравномерно выработаны его пластины, неплотно прилегают или дрожат щетки, ток, проходящий по обмоткам, превосходит расчетный и т. д. Работе коллектора уделяют самое серьезное внимание. Поэтому, когда машина не работает, загрязненный коллектор очищают тряпочкой, смоченной в бензиле или керосине. При этом, если обнаружат царапины на коллекторе, его шлифуют стеклянной шкуркой. Для плотного прилегания щеток к пластинам коллектора щетки притирают стеклянной шкуркой, которую заводят между щетками и коллектором.
Если щетки слабо прижимаются к коллекторным пластинам, необходимо отрегулировать нажимные пружины.
Изменение режима работы машины производится с помощью соответствующей аппаратуры управления. После остановки электромашин постоянного тока необходимо: осмотреть машину снаружи и внутри; удалить и протереть пыль, грязь и масло со всех доступных частей; измерить изоляцию и ощупать места контактных соединений для определения мест чрезмерного нагревания; устранить неисправности, замеченные во время работы и осмотра машины.
ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ И УСТРОЙСТВО ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ МАШИН ПЕРЕМЕННОГО ТОКА. СИНХРОННЫЕ МАШИНЫМашины переменного тока по устройству немного отличаются от машин постоянного тока. Каждая машина состоит из двух основных частей: неподвижной части, называемой статором, и вращающейся части, называемой ротором. В отличие от машин постоянного тока у машин переменного тока на статоре укладывают обмотку якоря, а на роторе — обмотку возбуждения. Вместо коллектора на роторе имеются изолированные кольца, по которым ток проводится в обмотку возбуждения. Машины переменного тока бывают синхронные и асинхронные.
Си н х р о н н ы м и называются такие машины переменного тока, частота вращения которых определяется частотой тока. С изменением частоты тока у таких машин одновременно (синхронно) меняется частота вращения. Как правило, у синхронных машин по обмотке возбуждения проходит постоянный ток от постороннего источника. Синхронные машины обратимы, т. е. могут работать в качестве генераторов и электродвигателей. Конструкция синхронного двигателя почти не отличается от конструкции синхронного генератора.

Так как на судах морского флота цепи переменного тока питаются от трехфазных синхронных генераторов, то остановимся на их устройстве и принципе работы.
Обмотка якоря трехфазного синхронного генератора располагается в статоре и состоит из трех отдельных обмоток-фаз, сдвинутых относительно друг друга на 120°С (1/3 периода) с таким расчетом, чтобы индуктируемая э. д. с. в каждой фазе достигала своего максимума спустя 1/3 периода после максимума э. д. с. соседней фазы. Обмотку возбуждения укладывают на роторе, и источником питания для нее может быть небольшой генератор постоянного тока (возбудитель), смонтированный па одном валу с синхронным генератором, или даже аккумуляторная батарея.
Обмотки статора соединяются между собой звездой или треугольником, при этом во внешнюю цепь от обмотки статора отходят три провода (три контакта). На рис. 167 даны схема и продольный разрез синхронного генератора трехфазного переменного тока с возбудителем.
Обмотки статора соединяются между собой звездой или треугольником, при этом во внешнюю цепь от обмотки статора отходят три провода (три контакта). На рис. 167 даны схема и продольный разрез синхронного генератора трехфазного .переменного тока с возбудителем.
Ротор состоит из сердечников полюсов 1, катушки обмотки возбуждения 2, питаемой постоянным током через контактные кольца 5. Статор состоит из активной стали якоря 3, служащей магиитопроводом, и станины 6, служащей для крепления стали якоря и установки машины на фундамент. Активная сталь якоря набирается из листов специальной стали толщиной 0,5 или 0,35 мм. Листы изолируются с обеих сторон специальным лаком. Обмотка 4 укладывается в пазах, выштампованных в стали статора.
На рис. 168, а показано размещение трехфазной обмотки статора (на одной четвертой его части), а на схемах б и в — соединение обмотки статора в треугольник и в звезду.

При соединении в треугольник начало первой фазы I соединяется с концом II, начало II — с концом III и, наконец, начало III — с концом I. При соединении обмоток статора звездой концы всех фаз соединяются в одну точку, называемую нулевой, а начала всех фаз остаются свободными, и к ним присоединяется внешняя цепь, в которую подается вырабатываемая генератором электрическая энергия.
Синхронные трехфазные генераторы являются в настоящее время основными источниками электрической энергии как на береговых, так и на судовых электрических станциях любой мощности.
В настоящее время на морских судах получили широкое распространение синхронные генераторы, у которых обмотка возбуждения питается током статора, предварительно выпрямленным с помощью выпрямителей. Схема возбуждения этих машин обеспечивает такое изменение тока возбуждения, при котором напряжение на выводах генератора поддерживается практически постоянным. Такие генераторы называются синхронными генераторами с самовозбуждением и саморегулированием напряжения.
Конструкция синхронного двигателя принципиально не отличается от конструкции синхронного генератора. Для того чтобы синхронный генератор заставить работать в режиме двигателя, нужно отключить первичный двигатель и к обмоткам фаз статора подвести трехфазный ток из цепи. В этом случае генератор станет синхронным электродвигателем, потребляющим ток. Проходя по обмоткам фаз, переменный трехфазный ток создает вращающееся магнитное поле, которое, взаимодействуя с электромагнитом ротора, увлекает его в сторону своего вращения. В результате ротор будет вращаться с такой же частотой, как и вращающееся магнитное поле, при этом он не остановится, даже если дать ему нагрузку, соединив с каким-нибудь механизмом. В этом и заключается сущность работы синхронного электродвигателя.
Регулирование частоты вращения ротора синхронного двигателя производится изменением частоты тока цепи, а изменение направления вращения ротора — переключением двух любых фаз, Т. е. взаимным пересоединением двух питающих проводов. К недостаткам синхронных двигателей относится то, что при пуске их приходится разворачивать посторонним механизмом до частоты вращения, обеспечивающей вращающееся магнитное поле статора.
Для устранения этого недостатка применяют асинхронный пуск синхронных электродвигателей, который заключается в том, что при пуске через специальные обмотки ротора перепускают переменный ток от цепи.
ТРАНСФОРМАТОРЫТрансформатором называется электромагнитный аппарат, предназначенный для повышения или понижения напряжения переменного тока. Действие трансформатора основано на явлении электромагнитной индукции.
Трансформатор состоит из замкнутого стального сердечника 1 (рис. 169), собранного из пластин специальной трансформаторной стали. На сердечник надеваются .катушки 2 и 3 (обмотки) с различным числом витков изолированной проволоки. Одна обмотка, называемая первичной 2, присоединяется к источнику переменного тока. В ней создается переменное магнитное поле, намагничивающее сердечник. В другой обмотке — вторичной 3 (вторичных обмоток может быть и несколько) вследствие электромагнитной индукции возникает переменный ток.
Напряжение на концах вторичной обмотки зависит от числа витков в этой обмотке. Если число витков вторичной обмотки равно числу витков первичной обмотки, то напряжение тока во вторичной обмотке будет таким же, как и в первичной обмотке. Если число витков вторичной обмотки будет меньше числа витков первичной обмотки, например, «в два раза, то и напряжение, даваемое вторичной обмоткой, будет в два раза меньше, чем в первичной обмотке.
Трансформатор, дающий напряжение меньше, чем в цепи первичной обмотки, называется понижающим, а трансформатор, дающий напряжение больше, чем в цепи первичной обмотки, называется повышающим.
Если вторичная обмотка разомкнута с цепью, а к зажимам первичной обмотки подается питание, то такой режим работы трансформатора называется х о л о с т ы м ходом. Если не считать потерь на нагревание проводников обмоток и сердечника трансформатора, то при трансформации первичный и вторичный токи приблизительно обратно пропорциональны числам витков соответствующих обмоток, а э. д. с. первичной и вторичной обмоток прямо пропорциональны числам витков соответствующих обмоток. Мощность первичного тока в трансформаторах приблизительно равна мощности вторичного тока, а силы токов в обмотках трансформатора обратно пропорциональны напряжениям на этих обмотках.

Чтобы трансформировать трехфазный ток, применяют трехфазные трансформаторы с тремя первичными и тремя вторичными обмотками (трехстержневые) или групповые, которые составляются из трех однофазных (в каждую фазу включают по трансформатору). Первичные и вторичные обмотки могут соединяться между собой звездой или треугольником. Процессы, происходящие в каждой фазе трехфазного трансформатора в принципе не отличаются от таковых в однофазных трансформаторах.
Кроме трехфазных, применяются (в основном для установок низкого напряжения) так называемые автотрансформаторы, у которых имеется только одна обмотка, часть которой является общей для первичной и вторичной цепи.
На судах применяются специальные типы судовых трансформаторов для установки на открытых палубах и в закрытых помещениях. Все судовые трансформаторы выпускаются в закрытых кожухах, снабженных лапами для крепления.
Трансформатор перед включением в цепь необходимо осмотреть и убедиться в отсутствии посторонних предметов, грязи, воды и масел на нем и вблизи вентиляционных отверстий.
АСИНХРОННЫЕ ДВИГАТЕЛИАсинхронными называются двигатели, у которых частота вращения ротора отстает от частоты вращения магнитного поля статора при прохождении в его обмотках трехфазного тока.
При прохождении в обмотках статора трехфазной машины трехфазного тока возникает вращающееся магнитное поле, под действием которого в роторе индуктируется электрический ток. В результате взаимодействия вращающегося магнитного поля статора с токами, индуктируемыми в проводниках ротора, возникает механическое усилие, действующее на проводник с током, которое и создает вращающий момент, приводящий в движение ротор. При этом частота вращения ротора у асинхронного двигателя всегда меньше частоты вращения вращающегося магнитного поля статора за счет скольжения ротора, которое у современных двигателей составляет примерно 2—5%.
Таким образом асинхронный двигатель получает энергию, подводимую к ротору вращающимся магнитным потоком (индуктивно), в отличие от двигателей постоянного тока, у которых энергия подводится по проводам. Асинхронные двигатели в отличие от синхронных возбуждаются переменным током.

Асинхронный двигатель, как и синхронный, состоит из двух основных частей: статора с обмотками фаз, по которым проходит трехфазный переменный ток, и ротора, ось которого уложена в подшипниках. Ротор может быть короткозамкнутым и фазным (рис. 170).
Короткозамкнутый ротор (рис. 170, в) представляет собой цилиндр, по окружности которого параллельно его оси расположены проводники, замкнутые между собой с обеих сторон ротора кольцами (в виде беличьего колеса).
Асинхронный двигатель с таким ротором называется короткозамкнутым. К его недостаткам относятся: малый пусковой момент и большой ток в обмотках статора при пуске. Если хотят увеличить пусковой момент или уменьшить пусковой ток, применяют асинхронные двигатели с фазным ротором (рис. 170, г). У этих двигателей на роторе размещают такую же обмотку, как и на статоре. При этом концы обмоток соединяют с контактными кольцами (рис. 170, д), расположенными на валу двигателя. Контактные кольца при помощи щеток соединяются с пусковым реостатом.
Для пуска двигателя в питающую цепь включают статор, после чего постепенно выводят из цепи ротора сопротивление пускового реостата. Когда двигатель пущен, контактные кольца при помощи контактов пускателя замыкаются накоротко,

Продольный разрез асинхронного электродвигателя с фазным ротором
На рис. 171 показан продольный разрез асинхронного двигателя с фазным ротором. В корпусе 6 статора помещена обмотка 5, уложенная в пазы 4 стали статора. В пазах 2 стали ротора лежит обмотка 3 ротора.
Пуск в ход электродвигателя с короткозамкнутым ротором может быть осуществлен непосредственным включением пускателя па полное рабочее напряжение цепи (способ прямого пуска). Однако вследствие резкого возрастания индуктируемой э. д. с. и пускового тока напряжение в цели в пусковой момент снижается, что отрицательно сказывается на работе приводного двигателя и других потребителей, питающихся от этой цепи.
В случае большого пускового тока для его уменьшения асинхронные двигатели с короткозамкнутым ротором обычно пускают двумя способами: переключением обмоток статора в момент пуска со звезды на треугольник, если обмотки статора при нормальной работе электродвигателя соединены треугольником, или включением электродвигателя через пусковой реостат (или автотрансформатор) в цепи статора.
Остановка электродвигателя производится выключением контактора. После остановки электродвигателя пусковой реостат или автотрансформатор полностью вводится. Частоту вращения асинхронных двигателей регулируют, изменяя сопротивление реостата, включенного в цепь ротора (у электродвигателей с фазным ротором), и переключая статорные обмотки для изменения числа пар полюсов (у электродвигателей с короткозамкнутым ротором).
Изменение направления вращения асинхронных электродвигателей достигается изменением направления вращающегося магнитного поля статора путем переключения любых двух из трех фаз обмотки статора (с помощью проводов, соединяющих зажимы статорной обмотки с цепью) при помощи обычного двухполюсного переключателя.
Асинхронные двигатели просты по конструкции, обладают по сравнению с двигателями постоянного тока меньшими размерами и массой, вследствие чего они значительно дешевле. Кроме того, они более надежны в эксплуатации, требуют меньшего внимания при обслуживании из-за отсутствия у них вращающегося коллектора и щеточного аппарата; они обладают более высоким к. п. д., аппаратура управления ими значительно проще и дешевле, чем у двигателей постоянного тока. Асинхронные двигатели работают без искрообразования, которое возможно в машинах постоянного тока с нарушенной коммутацией, поэтому они более безопасны в пожарном отношении.
Перечисленными основными преимуществами асинхронных двигателей объясняется современная тенденция повсеместного внедрения переменного тока на морских судах. Следует отметить, что в промышленности асинхронные двигатели давно завоевали господствующее положение по сравнению с другими типами электродвигателей.
Асинхронные двигатели строятся мощностью от долей киловатта до многих тысяч киловатт. На судах морского флота в основном применяются асинхронные двигатели с короткозамкнутым ротором, которые выпускаются в водозащищенном и брызгозащищенном исполнении и рассчитаны па напряжение 380/220 В.
Контрольные вопросы:1. В чем заключается принцип действия генератора постоянного тока?
2. Из каких основных частей состоит электрическая машина постоянного тока и каково их назначение?
3. Как разделяются машины постоянного тока по исполнению?
4. Каков принцип действия двигателя постоянного тока?
5. Каковы основные правила обслуживания электрических машин постоянного тока?
6. Какие машины называются синхронными и каков принцип их действия?
7. Для чего служат трансформаторы, каковы их устройство и принцип действия?
8. Какие двигатели называются асинхронными и каков принцип их действия?
9. Как подразделяются асинхронные двигатели по конструкции ротора?

ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЕ СУДОВЭлектрооборудование судна предназначено для обеспечения управления , радиосвязи , работы радиолокационных станций, условий обитаемости судна.
Электрооборудование - любого судна состоит из четырех обязательных элементов (рис. 1) — источников электроэнергии; распределительных устройств (распределительные щиты, управления электроустановками); электрических сетей; потребителей электроэнергии.

Рис. 1. Электроэнергетическая система судна (вариант): 1- основные (главные) турбогенераторы; 2- главный распределительный шит; 3 - резервные источники питания; 4 - групповые распределительные шиты; # 5 - потребители электроэнергии
Общая характеристика электрооборудования суднаИспользование электроэнергии многократно повысило возможности судна как транспортного средства. Сейчас немыслимо представить себе судно любого класса без приборов, комплексов средств связи, бытовых устройств и т.д., использующих электроэнергию. Даже плавание на парусном судне в XXI веке без использования электроэнергии - потенциально опасная вещь. Но с другой стороны, элементы судовой электроэнергетической системы любого судна при их неграмотном использовании несут опасность и людям, и самому судну.
На современных судах используется несколько родов тока: постоянный, переменный двухфазный и переменный трехфазный .
Выбор рода тока зависит от требований потребителей, из которых основными являются двигатели.
Известно, что двигатели постоянного тока характеризуются неоспоримыми преимуществами: простотой управления электроприводом; быстрым изменением направления вращения и плавным регулированием оборотов.
Но есть у них и крупный недостаток, не устраивающий конструкторов при проектировании судна, - большие весогабаритные характеристики, сложность. К тому же у двигателей постоянного тока довольно низкий КПД.
Двигатели переменного тока с пусковой аппаратурой выгодно отличаются тем, что они проще по конструкции и, естественно, надежнее в эксплуатации.
Очень важная характеристика судовой электроэнергетической системы — напряжение используемого электрического тока.
Применяется напряжение тока 12, 24, 127 и 220 В. Предпочтительно использование тока напряжением 12 В (переменного тока) И 12, 24 В (постоянного тока) как безопасных для человека. Частота переменного тока в судовых электросетях составляет 50 Гц при 220 В.
Очень большое значение имеет сопротивление изоляции двигателей, электрических приборов, кабелей. Если рассматривать судовую электроэнергетическую систему (см. рис. 32) в целом, то ню, что она главным образом складывается из генераторов постоянного или переменного тока; аккумуляторных батарей; распределительных устройств (главный распределительный щит, групповые распределительные щиты). Для повышения живучести энергосистемы может быть несколько распределительных щитов (ГРЩ-1, ГРЩ-2 и т.д.); К распределительным устройствам относятся приборы для управления работой электроустановок; электрических сетей — кабели, провода, передающие электроэнергию к потребителям; потребителей электроэнергии — электроприборы, преобразующие электроэнергию в другой вид — механическую, электромагнитную, тепловую, световую; элементов защиты от перегрузок и коротких замыканий (КЗ) – автоматические предохранители.
На судне генератор и аккумуляторная батарея «завязаны» в эл. схему как взаимозаменяющие друг друга источники электроэнергии, генераторы могут быть дизельные, паровые, навесные или валогенераторы (то есть вал генератора вращается от главного двигателя или гребного вала). Наиболее «живучи» дизель-генераторы, незаменимые при авариях. По назначению генераторы делятся на основные, стояночные, аварийные и резервные.
Необходимо кратко охарактеризовать электроаккумуляторы, как аварийный источник постоянного электрического тока. Прежде всего, это источник питания сети малого аварийного освещения, средств радиосвязи, ходовых и специальных огней, средств сигнализации внутри судна.
Применяются они в вынужденных ситуациях. По сравнению с судовыми генераторами аккумуляторные батареи обладают двумя основными недостатками — недолговечностью и низким КПД. Они также опасны из-за выделяемого из электролита водорода, что требует постоянного контроля.
Судовые устройства
Руль, аксиометр руля.
Подруливающее устройство
Якорные устройства
Швартовные устройства
Грузовые устройства
Рулевой привод - служит для передачи усилия рулевой машины баллеру. Существуют два вида приводов — электрогидравлический и секторно-румпельный.
Электрогидравлический рулевой привод представляет собой электрогидравлическую рулевую машину (рис. 8). На судах обычно устанавливают двух- или четырехцилиндровые машины с плунжерными или поршневыми гидроцилиндрами, с электроприводными регулируемыми аксиально-поршневыми насосами, которые снабжены устройствами, обеспечивающими возможность регулирования их управляющими элементами малой мощности.

Рис. 8. Двухцилиндровая рулевая машина: 1- баллер руля; 2 - румпель; 3 - ползун; 4 - шток; 5 - плунжер; 6 - гидроцилиндр; 7- трубопровод; 8 - перепускной клапан; 9 - насос; 10 - электродвигатель; 11 - пульт управления
В двухцилиндровой рулевой машине с плунжерными гидроцилиндрами на головку баллера руля / (см. рис. 8) жестко насажен румпель 2, на котором установлен ползун 5, имеющий с боков сферические углубления. В них входят и свободно упираются| штоки 4 от плунжеров 5 двух гидроцилиндров 6. Цилиндры соединены трубопроводами 7 с насосом 9, приводимым в действие электродвигателем 10, который управляется с пульта управляется вахтенным рулевым. Вся система заполняется маслом.
СУДОВЫЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ СТАНЦИИПод электрической станцией понимают совокупность ряда механизмов, машин, приспособлений и устройств. В состав электрической станции входят первичные двигатели, генераторы, главный распределительный щит со смонтированными на нем аппаратурой и различными вспомогательными устройствами. Обычно электрические станции на судах размещаются в машинных отделениях.
Источниками электрической энергии на судах служат генераторы как переменного, так и постоянного тока, приводимые в движение первичными двигателями (двигателями внутреннего сгорания, паровыми машинами или турбинами), и аккумуляторные батареи.
Генераторы вместе с первичными двигателями называют агрегатами и по роду первичного двигателя разделяют на парогенераторы, турбогенераторы и дизель-генераторы. Паро- и турбогенераторы устанавливают на судах с пароэнергетическими установками, дизель-генераторы—на всех теплоходах, а иногда и па пароходах.
Генераторы вместе с первичными двигателями называют агрегатами и по роду первичного двигателя разделяют на парогенераторы, турбогенераторы и дизель-генераторы. Паро- и турбогенераторы устанавливают на судах с пароэнергетическпми установками, дизель-генераторы—на всех теплоходах, а иногда и па пароходах.
По назначению судовые электростанции разделяются па следующие.
1. Электрические станции небольшой мощности, предназначенные преимущественно для освещения судна; мощность этих электростанций, как правило, не превосходит несколько десятков киловатт. Такие станции устанавливают на судах, где вспомогательные механизмы не электрифицированы, а имеют паровой привод (на пароходах с паровыми поршневыми машинами).
2. Электрические станции, предназначенные для обеспечения работы вспомогательных механизмов и устройств и для освещения судна; мощность этих электростанций может достигать нескольких сотен и даже тысяч киловатт. Такие электростанции устанавливают на судах с паротурбинными, дизельными и газотурбинными установками, где вспомогательные механизмы электрифицированы.
3. Электрические станции, предназначенные для обеспечения работы гребной электрической установки судна, привода вспомогательных механизмов и устройств и освещения судна; мощность таких электростанций достигает нескольких тысяч киловатт. Они устанавливаются па турбо- и дизель-электроходах.
Судовые электростанции устанавливают как постоянного, так н переменного тока в соответствии с Правилами Регистра. При применении постоянного тока обеспечивается возможность плавного регулирования частоты вращения электродвигателей в широких пределах, способность их к перегрузке и большой пусковой момент. При применении переменного тока обеспечивается простота и дешевизна исполнения двигателей, их небольшие масса и размеры, а также ряд других преимуществ. Кроме того переменный ток можно трансформировать на различные напряжения.
На судах морского флота применяют постоянный ток напряжением 6, 12, 24, 110, 220 В и переменный ток напряжением 6, 12, 24, 127, 220, 380 В. Для силовых цепей допускается применение напряжения до 380 В при переменном токе и до 220 В — при постоянном токе. Для цепей освещения независимо от рода тока применяется напряжение 220 или 110/127 В и для низковольтного освещения—6, 12 и 24 В. При этом для танкеров напряжение цепи освещения не применяют выше 110 В при постоянном токе и 127 В при переменном токе.
Кроме главной судовой электростанции, на подавляющем большинстве морских судов устанавливается аварийная электрическая станция, способная обеспечить питанием и необходимым освещением приборы управления судном. Аварийная электростанция имеет, как правило, свой распределительный щит, источниками питания которого могут быть дизель-генератор и реже — аккумуляторная батарея соответствующей емкости. Независимо от наличия аварийной электростанции суда определенной категории (наливные, пассажирские, а также суда с электрифицированными вспомогательными механизмами) должны быть оборудованы малым аварийным освещением с питанием от специальной аккумуляторной батареи, автоматически включающейся при прекращении тока в судовой цепи освещения.
РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНЫЕ УСТРОЙСТВА СТАНЦИИ. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О КОММУТАЦИОННЫХ, ЗАЩИТНЫХ, ЭЛЕКТРОИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ, ПУСКО-РЕГУЛ ИРОВОЧНЫХ И СИГНАЛЬНЫХ ПРИБОРАХВырабатываемая судовыми электростанциями электрическая энергия распределяется по потребителям через распределительные устройства, на которых сосредоточены необходимые для этой цели приборы и аппараты. К таким устройствам на судах относятся: главный распределительный щит, вторичные, групповые, отдельные и аварийные распределительные щиты.
При наличии на судне-всех этих устройств от главного распределительного щита электрическая энергия распределяется по вторичным щитам, от них — к групповым, от групповых — к отдельным, обеспечивающим электроэнергией те или иные потребители. На многих судах групповые и отдельные щиты питаются непосредственно от главного распределительного щита.
Все распределительные щиты состоят из металлического каркаса и прикрепленной к нему панели. По конструкции распределительные щиты бывают открытого и закрытого типа. На щитах открытого типа все приборы и аппараты располагаются на лице вой стороне; на щитах закрытого типа на лицевой стороне размещаются лишь электроизмерительные приборы, а от других приборов и аппаратов на лицевую сторону выводятся лишь рукоятки (маховики, ручки), сами же приборы, аппараты и все токоведущие части монтируются на задней стороне щита. Согласно Правилам Регистра на морских судах допускается установка щитов только закрытого типа.
Количество панелей на главном распределительном щите определяется числом генераторов электростанции и количеством судовых потребителей тока. Обычно предусматривают самостоятельную панель, называемую генераторной, для каждого генератора и для отдельных групп потребителей тока (силовая цепь, цепь рабочего освещения, цепь нагревательных приборов и т. д.).
Все генераторы присоединяются к общим сборным шинам главного щита. Эти шины при помощи специальных устройств могут разделяться на секции для возможности отключения и ремонта их при работающей электростанции.
Все приборы, устанавливаемые на главном распределительном щите и других распределительных устройствах, по своему назначению могут быть разделены на следующие группы: коммутационные, защитные, электроизмерительные, пускорегулировочные, сигнальные.
Коммутационные приборы служат для включения, выключения и переключения. К ним относятся: рубильники, выключатели и переключатели. С помощью этих приборов можно замыкать и размыкать электрические цепи. Все эти приборы рассчитываются на определенную силу тока.
Защитные приборы служат для защиты электрических машин и проводников от чрезмерной перегрузки током и от других нарушений нормальной работы электроустановок. К ним относятся: плавкие предохранители (пробковые, пластинчатые и трубчатые), автоматические выключатели и реле (максимального, минимального и обратного тока).
Действие плавких предохранителей (пробковых, пластинчатых и трубчатых) заключается в том, что в цепь последовательно включают предохранитель — проводник такой длины и такого поперечного сечения, чтобы при прохождении через него тока выше допустимых норм он расплавлялся и защищаемая им цепь размыкалась.
Практика показывает, что плавкие предохранители удовлетворительно защищают от коротких замыканий, а от перегрузок — не всегда. Кроме того, после срабатывания (расплавления) этих предохранителей требуется их полная или частичная замена. Поэтому устанавливают более совершенные аппараты — автоматические выключатели и реле, применяемые для защиты генераторов и электродвигателей от минимального, максимального и обратного тока.
Эти аппараты могут быть отрегулированы на определенный ток срабатывания и после срабатывания могут быть опять включены без замены каких-либо частей.
Электроизмерительные приборы служат для измерения значения проходящего по цепи тока (его силы, напряжения, сопротивления и др.). К основным электроизмерительным приборам относятся: амперметры, служащие для измерения силы тока; вольтметры, измеряющие напряжение; омметры и мегомметры, измеряющие сопротивление; ваттметры, измеряющие мощность; счетчики, измеряющие количество потребляемой энергии.
В качестве пускорегулировочных приборов наибольшее распространение на судах получили реостаты (пусковые, пускорегулировочные, регулировочные), представляющие собой резистор или набор резисторов с переключающим устройством. Пусковые реостаты служат для ограничения тока при пуске электродвигателей; пускорегулировочные — для ограничения тока при пуске электродвигателя и регулирования частоты его вращения; регулировочные — для регулирования напряжения генераторов постоянного и переменного тока, а также для регулирования частоты вращения электродвигателей постоянного тока.
Кроме реостатного управления, в зависимости от аппаратуры управление может быть контроллерным, контакторным и по системе генератор — двигатель, а по способу воздействия на аппаратуру — ручным, полуавтоматическим и автоматическим.
Сигнальная аппаратура служит для предупреждения обслуживающего персонала об отклонениях от нормального режима работы электрических машин, аварийных отключениях или неисправностях на определенных участках цепи. Простейшими и наиболее распространенными сигнальными приборами являются сигнальные электрические лампы, устанавливаемые на распределительных щитах.
Электрическая цепь. Параллельное и последовательное включение.Как уже говорилось выше, мы можем отключать нагрузку от генератора, мы можем подключать к генератору другую нагрузку, а можно подключить несколько потребителей одновременно. В зависимости от стоящих задач мы можем включить несколько нагрузок параллельно или последовательно. При этом меняется не только схема, но и характеристики цепи.
При параллельном подключении напряжение на каждой нагрузке будет одинаковой, и работа одной нагрузки не будет влиять на работу других нагрузок.

При этом, ток в каждой цепи будет разный и будет суммироваться в местах соединений.Iобщ=I1+ I2 + I3+…+ InПодобным образом подключается вся нагрузка в квартире, например лампы в люстре, конфорки  в электрической кухонной плите и т.п.
При последовательном включении, напряжение равными долями распределится между потребителями

В этом случае по всем включенным в цепь нагрузкам будет проходить суммарный ток и в случае выхода из строя одного из потребителей вся схема перестанет работать. Такие схемы используются в новогодних гирляндах. Кроме того, при использовании элементов разной мощности в последовательной цепи, слабые приемники просто перегорают.Uобщ = U1 + U2 + U3 + … + Un Мощность, при любом способе подключения, суммируется:Робщ = Р1 + Р2 + Р3 + … + Рn.
Расчет сечения проводов.
Ток, проходя по проводам, нагревает их. Чем тоньше проводник, и чем больше проходящий через него ток, тем сильнее нагрев. При нагреве плавится изоляция провода, что может привести к короткому замыканию и пожару. Расчет тока в сети не сложен. Для этого надо мощность прибора в ваттах разделить на напряжение: I=P/U. Все материалы имеют допустимую проводимость. Это значит, что такой ток они могут пропустить через каждый квадратный миллиметр (т.е. сечение) без особых потерь и нагрева (см. таблицу №7).
ТАБЛИЦА № 7
Сечение S 
(кв.мм.) Допустимый ток I
медь алюминий
0,75 7 4,5
1 10 6
1,2 12 8
1,5 15 10
2,0 19 13
2,5 21 16
3,0 25 18
4,0 27 21
5,0 30 24
6,0 34 26
10 50 38
16 70 55
25 85 65
35 100 75
Теперь, зная ток, мы без труда выбираем из таблицы нужное сечение провода и, если надо, рассчитываем диаметр провода, пользуясь простой формулой: S=πD2/4. Можно идти в магазин за проводом.
В качестве примера рассчитаем толщину проводов для подключения  бытовой кухонной плиты: Из паспорта или по табличке на оборотной стороне агрегата узнаем мощность плиты. Допустим, мощность (P) равна 11 кВт (11 000 Ватт).  Разделив мощность на напряжение сети (в большинстве регионов России это 220 Вольт) получим ток, который будет потреблять плита: I=P/U=11000/220=50А. Если использовать медные провода, то сечение провода S должно быть не менее 10 кв. мм. (см. таблицу).Силовые цепи. Цепи управления.
Мощность любого двигателя несоизмеримо выше мощности катушки реле. Поэтому провода к основной нагрузке толще, чем к управляющим аппаратам. Введём понятие силовых цепей и цепей управления. К силовым цепям относятся все ведущие к нагрузке ток части цепи (провода, контакты, измерительные и контролирующие приборы). На схеме они выделены цветом.

Все провода и аппаратура управления, контроля и сигнализации относятся к цепям управления. На схеме они выделены отдельно. Бывает что нагрузка не очень велика или особо не выражена. В таких случаях цепи условно делят по силе тока в них. Если ток превышает 5 Ампер – цепь силовая.
Реле. Контакторы.Важнейшим элементом, упоминавшегося уже аппарата Морзе является РЕЛЕ.Это устройство интересно тем, что на катушку можно подать относительно слабый сигнал, который преобразуется в магнитное поле и замыкает другой, более мощный, контакт, или группу контактов. Некоторые из них могут не замыкаться, а, наоборот, размыкаться. Это тоже нужно для разных целей. На чертежах и схемах это изображается так:

А читается следующим образом, при подаче питания на катушку реле - К контакты: К1, К2, К3, и К4 замыкаются, а контакты: К5,К6,К7 и К8 – размыкаются. Важно помнить, что на схемах показываются только те контакты, которые будут задействованы, не смотря на то, что реле может иметь большее количество контактов.На принципиальных схемах показывается именно принцип построения сети и её работы, поэтому контакты и катушка реле не рисуются вместе. В системах, где много функциональных устройств, основную трудность представляет то, как правильно найти соответствующие катушкам контакты. Но с приобретением опыта эта проблема решается проще.Как мы уже говорили ток и напряжение, разные материи. Ток, сам по себе, очень силен и, надо приложить немалые усилия, что бы его отключить. При отключении цепи (электрики говорят – коммутации) возникает большая дуга, которая может зажечь материал.При силе тока I=5А, возникает дуга длинной 2 см. При больших токах размеры дуги достигают чудовищных размеров. Приходится применять специальные меры, чтобы не расплавить материал контактов. Одна из таких мер - дугогасительные камеры'.Эти устройства ставят у контактов на силовых реле. Кроме того, контакты имеют другую, отличную от реле форму, это позволяет еще до возникновения дуги разделить ее пополам. Такое реле называется контактором. Некоторые электрики окрестили их пускателями. Это неправильно, но в точности передает суть работы контакторов.Все электроприборы производятся различных типоразмеров. Каждый размер говорит о способности выдержать токи определенной силы, поэтому, устанавливая аппаратуру необходимо следить за тем, чтобы типоразмер коммутирующего прибора соответствовал току нагрузки (таблица № 8) .

ТАБЛИЦА № 8
Величина, (условный номер типоразмера) Номинальный ток Номинальная мощность
1 10 4
2 23 10
3 40 17
4 56 28
5 115 55
6 140 75
Генератор. Двигатель.
Магнитные свойства тока интересны еще и тем, что они обратимы. Если с помощью электричества можно получить магнитное поле, то можно и наоборот. После не очень продолжительных исследований (всего то около 50 лет) было выяснено, что если проводник перемещать в магнитном поле, то по проводнику начинает течь электрический ток. Это открытие помогло человечеству преодолеть проблему запасания и хранения энергии. Теперь у нас на вооружении есть электрический генератор. Простейший генератор устроен не сложно. Виток провода вращается в поле магнита (или наоборот) и по нему течет ток. Остаётся только замкнуть цепь на нагрузку.Конечно же, предложенная модель сильно упрощена, но в принципе генератор отличается от этой модели не так уж и сильно. Вместо одного витка берутся километры проволоки, (это называется обмоткой). Вместо постоянных магнитов используются электромагниты, (это называется возбуждением). Наибольшую проблему в генераторах представляют способы отбора тока. Устройством для отбора вырабатываемой энергии является коллектор.При монтаже электрических машин необходимо следить за целостностью щеточных контактов и плотностью прилегания их к коллекторным пластинам. При замене щеток, их придется притирать.Имеется еще одна интересная особенность. Если у генератора не забирать ток, а, наоборот, подавать на его обмотки, то генератор превратится в двигатель. Это означает, что электрические машины полностью обратимы. То есть, не изменяя конструкцию и схему, мы можем использовать электрические машины, как в качестве генератора, так и в качестве источника механической энергии. Например, электропоезд при движении в горку потребляет электроэнергию, а под горку – выдает её в сеть. Таких примеров можно привести много.
Способы получения контактных соединений.Казалось бы, что нет ничего проще, чем соединить два провода между собой – скрутил и все. Но, как подтверждает опыт, львиная доля потерь в цепи приходится именно на места соединений (контакты). Дело в том, что атмосферный воздух, содержит КИСЛОРОД, который является самым мощным окислителем, имеющимся в природе. Любое вещество, вступая с ним в контакт, подвергается окислению, покрываясь сначала тончайшей, а со временем всё более толстой пленкой окисла, имеющей очень высокое удельное сопротивление. Кроме того, возникают проблемы при соединении проводников, состоящих из разных материалов. Такие соединение, как известно, представляет собой либо гальваническую пару (которая окисляется еще быстрей) либо биметаллическую пару (которая при перепаде температуры изменяет свою конфигурацию). Разработано несколько способов надёжных соединений.Сваркой соединяют железные провода при монтаже заземления и средств молниезащиты. Сварочные работы выполняются квалифицированным сварщиком, а электрики подготавливают провода.Медные и алюминиевые проводники соединяют пайкой.Перед пайкой с жил снимают изоляцию на длину до 35мм, зачищают до металлического блеска и обрабатывают флюсом в целях обезжиривания и для лучшего сцепления припоя. Для пайки алюминиевых однопроволочных жил 2,5-10кв.мм. используют паяльник. Скручивание жил выполняют двойной скруткой с желобком.При пайке жилы нагревают до начала плавления припоя. Потирая желобок палочкой припоя, лудят жилы и заполняют желобок припоем, сначала с одной, а затем с другой стороны. Для пайки алюминиевых жил больших сечений используют газовую горелку.Одно- и многопроволочные медные жилы спаивают луженой скруткой без желобка в ванночке с расплавленным припоем.Соединение алюминиевых жил с медными выполняют так же, как соединение двух алюминиевых жил, при этом алюминиевую жилу сначала лудят припоем «А», а затем припоем ПОССу. После остывания место пайки изолируют.Последнее время все чаще применяют соединительную арматуру, где провода соединяются болтами в специальных соединительных секциях.СУДОВЫЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ЦЕПИ И ОСВЕЩЕНИЕПод электрическими целями понимают соединенные в определенном порядке провода, кабели, распределительные устройства и токоприемники.
На судах морского флота применяются цепи двухпроводные (при постоянном и переменном токе) и трехпроводиые (при переменном токе). Применяющиеся на судах цепи разделяются по назначению на силовые, электрического освещения, аварийного освещения, низковольтного, слабого тока и др.
Судовая силовая цепь состоит из отдельных цепей (фидеров), идущих от главного распределительного щита либо непосредственно к электродвигателям или другим силовым установкам, либо к вторичным распределительным (групповым) щиткам, называемым также подстанциями (или станциями) и уже от них — к электродвигателям. От главного распределительного щита обычно питаются наиболее ответственные электродвигатели, такие, как рулевой привод, брашпиль, шпиль, вентиляционные устройства, мощные нагревательные приборы, насосы машинно-котельных
отделении. От вторичных распределительных щитков могут питаться электродвигатели однородных механизмов и различные токоприемники.
Судовые цепи электрического освещения различают первичные и вторичные. К первичной сети относятся фидеры, идущие от главного распределительного щита или подстанции освещения до групповых осветительных щитков. Вторичной цепью называют цепь, идущую от групповых щитков к приемникам.
Цепь аварийного освещения обычно питается от аварийного генератора или аккумуляторной батареи и служит для освещения наиболее ответственных участков судна в случае выхода из строя основной цепи освещения. К этим .участкам относятся приборы: управления судном, постов управления главных двигателей и котлов, рулевой и штурманской рубок, постов управления вспомогательными механизмами ответственного назначения и противопожарным оборудованием, распределительных щитов и т. д.
Цепь малого аварийного освещения, как правило, питается от аккумуляторных батарей и обеспечивает в течение 3 ч питание основных точек управления судном и энергетической установки, выходов из машинно-котельного отделения, помещения аварийной электростанции, штурманской рубки и радиостанции, коридоров жилых и служебных помещений, шлюпочной палубы, мест спуска спасательных шлюпок и т. д.
Цепь низковольтного переносного освещения служит для питания переносных ламп, используемых при осмотрах котлов, различных емкостей, энергетических установок, механизмов и пр. Напряжение этой цепи обычно не более 24 В. Цепь слабого тока служит для питания радиостанции, телефонной связи, телеграфа, пожарной и других видов сигнализации.
Все электрические цепи па судах выполняются проводами, кабелями и шнурами.
Проводом называется голая или изолированная проволока или жила, не покрытая тяжелой металлической или резиновой защитной оболочкой. Кабелем называется проводник из одной или нескольких изолированных жил, заключенных в тяжелую металлическую или резиновую оболочку. Шнуром называется проводник из двух или нескольких соединенных вместе изолированных гибких жил. На судах применяются только изолированные проводники. Каждый изолированный проводник (провод, шнур и кабель) состоит из проводящей ток медной жилы (одной или нескольких), изоляции и защитного покрова, предохраняющего проводник с изоляцией от механических повреждений и от воздействия окружающей среды. Материалом для таких проводов служат: свинец, резиновая смесь, капроновая и хлопчатобумажная пряжа, ленточное железо и железная оцинкованная проволока (в бронированных кабелях).
Основным источником света на судах являются электрические лампы накаливания. Эти лампы в большинстве своем имеют вольфрамовые нити накала, помещенные в стеклянную колбу с инертным газом (газонаполненные лампы) или сильно разреженные (пустотные лампы). Лампы мощностью более 60 Вт изготавливают обычно газонаполненными.
Кроме ламп накаливания, в настоящее время широко применяются люминесцентные лампы (или так называемые лампы дневного света). У этих ламп внутренняя сторона стеклянной колбы покрывается специальными веществами (люминофорами), которые излучают свет при возникновении в лампе (обычно наполненной смесью газа аргона и паров ртути) газового разряда.
На судах источники света (лампы) монтируются в специальной арматуре в виде колпаков, абажуров. Эта арматура служит для придания определенного направления световому потоку, устранения слепящего действия нити накала на глаза, а также для обеспечения защиты лампы от механических повреждений и атмосферных влиянии.
Совокупность лампы и арматуры называется светильником. К арматуре светильника относятся: корпус, приспособления для крепления или подвеса арматуры, светорассеивающие (они же защитные) стекла, отражающие устройства, а также устройства для защиты ламп от механических повреждений. Кроме того, арматура является защитным средством в противопожарном отношении, отделяя токоведущие части от окружающего пространства. К арматуре относится и патрон — прибор, служащий для присоединения лампы к проводам, подводящим к ней электрическую энергию.
Применяемые на судах светильники в зависимости от назначения и мест установки могут быть: негерметичного (открытого., защищенного, брызгозащищенного), водозащищенного и взрывозащищенного типа. Наибольшее распространение получили светильники открытого, защищенного и водозащищенного типов.


Взрывозащищенные светильники применяются лишь в специальных случаях (для установки в насосных отделениях танкеров и аккумуляторных отделениях).
В открытых светильниках источники света не защищены от попадания посторонних предметов и от механических повреждений (различного типа бра, надкоечные светильники, настольные лампы). Эти светильники применяют для местного освещения (у зеркал, умывальников, в изголовьях коек) в каютах и некоторых местах общего пользования.
Защищенные светильники имеют средства защиты (плафоны) источника света от сырости, а обслуживающего персонала— от случайного прикосновения к токоведущим частям, но не имеют специальных уплотнений от попадания воды. Эти светильники устанавливают для освещения жилых кают и судовых общественных помещений (ресторанов, салонов, кают-компаний, столовых, красных уголков).
Некоторые типы каютных светильников приведены па рис. 172.
Брызгозащищенные светильники применяются для освещения палуб, кладовых, камбузов, производственных и технических помещений, в качестве переносных ламп, употребляемых при ремонтах, при уборке и грузовых работах. Один из видов брызгозащищенного светильника изображен на рис. 173, а.
К водозащищенным светильникам относятся отличительные сигнальные огни (бортовые, топовые, гакабортиые и сигнальный клотиковый); общий вид светильников приведен на рис. 173, б, в, г.
Взрывозащищенные светильники не допускают взрыва даже при попадании внутрь из окружающей среды взрывоопасного газа. Поэтому они применяются в насосных отделениях танкеров и газовозов, в аккумуляторных и других специальных помещениях.
Кроме светильников, на судах применяются мощные дуговые ламповые навигационные прожекторы с направленным лучом дальнего действия (предназначенные для навигационных целей — движения в тумане, маневрирования, прохода узких мест) и прожекторы заливающего света, предназначенные для освещения больших пространств грузовых палуб и рабочих площадок на причалах ночью.
На рис. 174, а приведен общий внешний вид прожектора, а на рис. 174, б — конструктивная схема прожектора без трубы.
В качестве источников света применяют: в прожекторах дальнего действия кинопроекционные и прожекторные лампы мощностью 300—1000 Вт. а в прожекторах заливающего света — нормальные газонаполненные лампы мощностью до 2000 Вт.

ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ ЭЛЕКТРОИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ ПРИБОРОВ И ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ИЗМЕРЕНИЯВсе электроизмерительные приборы по принципу действия разделяются на электромагнитные, магнитоэлектрические, электродинамические, тепловые и электростатические. Измерение тока, напряжения, сопротивления и мощности в большей части электроизмерительных приборов сводится к определению силы тока по результатам его взаимодействия с магнитным полем проводника или по удлинению проводника вследствие его нагрева при прохождении тока.
Так, принцип действия электромагнитных приборов, можно уяснить из рис. 175, а. При пропускании измеряемого тока через катушку 1 сердечник из мягкой листовой стали 2 будет втягиваться в катушку, поворачивая стрелку 3, сидящую на оси, скрепленной с сердечником. Отклонение стрелки покажет величину измерения на шкале, соответственно проградуированной. Воздушный тормоз 4 (демпфер) служит для успокоения колебаний стрелки. Электромагнитные приборы могут применяться для измерений в цепях как переменного, так и постоянного тока.
Принцип действия магнитоэлектрических приборов легко уясняется из рис. 175, б; он аналогичен принципу работы электродвигателя. При пропускании измеряемого тока через рамку (несколько витков изолированной проволоки), помещенную между полюсами постоянного магнита, магнитные поля их взаимодействуют, и рамка, и сидящая на одной оси с ней стрелка поворачиваются на определенный угол, пропорциональный току или напряжению. Эти приборы дают точные показания, но без дополнительных устройств могут применяться для измерения небольших значений и только для постоянного тока.

В электродинамических пpибоpах, в отличие от магнитоэлектрических, магнитное поле, в котором поворачивается рамка, создается не постоянным магнитом, а катушкой с током. У этих приборов (рис. 175, в) имеются две катушки: неподвижная 1 и подвижная II (рамка, жестко соединенная со стрелкой). На рис. 175, в справа показана схема соединения катушек при измерении тока. При пропускании измеряемого тока через катушки их поля взаимодействуют, в результате чего подвижная катушка, связанная со стрелкой, отклоняется и показание снимается по шкале, соответственно проградуированной. Эти приборы применяют для измерений переменного и постоянного тока.
Принцип работы тепловых приборов основан на удлинении проводников, нагреваемых измеряемым током. Они могут применяться как для постоянного, так и переменного тока.
Электростатические приборы измеряют напряжение в цепи по силе взаимного притяжения пластин конденсатора.
Все электроизмерительные приборы, в зависимости от ошибок (погрешностей), которые получаются при измерении, разделяются по классу точности. В России выпускаются приборы семи классов:
0,1; 0,2; 0,5; 1; 1,5; 2,5 и 4. Цифры показывают класс точности прибора и означают отношение в процентах максимальной основной абсолютной погрешности к максимальному значению измеряемой данным прибором величины.
На судах находят широкое применение следующие приборы:
1) для измерения силы тока в цепи — амперметры, включаемые в цепь последовательно;
2) для измерения напряжения тока в цепи — вольтметры, включаемые параллельно тому участку, на концах которого измеряется напряжение;

3) для измерения сопротивления участка цепи — омметры;
4) для измерения мощности — ваттметры.
При постоянном токе мощность измеряют, пользуясь амперметром и вольтметром, включенными в цепь (рис. 176, а). Произведение показаний этих приборов в какой-либо момент времени даст мощность в ваттах. Ваттметры показывают величину мощности в ваттах на специально отградуированной шкале. Схема включения ваттметра в сеть приведена на рис. 176, б. Измерительные приборы.Одним из самых опасных факторов, связанных с эксплуатацией электричества является то, что наличие тока в цепи можно определить, только очутившись под его воздействием, т.е. соприкоснувшись с ним. До этого момента электрический ток ничем не выдает своего присутствия. В связи с таким поведением возникает острая необходимость его обнаружения и измерения. Зная магнитную природу электричества, мы можем не только определить наличие/отсутствие тока, но и измерить его.Существует много приборов для измерения электрических величин. Многие из них имеют обмотку магнита. Ток, протекая по обмотке, возбуждает магнитное поле и отклоняет стрелку прибора. Чем сильнее ток, тем больше отклоняется стрелка. Для большей точности измерений применяется зеркальная шкала, чтобы взгляд на стрелку был перпендикулярен измерительной панели.Для измерения тока используется амперметр. Он включается в цепь последовательно. Чтобы измерить ток, величина которого больше номинального, чувствительность прибора уменьшают шунтом (мощным сопротивлением).Напряжение измеряют вольтметром, к цепи он подключается параллельно.Комбинированный прибор  для измерения и тока и напряжения называют авометром.Для замеров сопротивления используют омметр или мегомметр. Этими приборами часто прозванивают цепь, чтобы найти обрыв или удостовериться в ее целостности.Измерительные приборы должны проходить периодическое тестирование. На крупных предприятиях специально для этих целей создаются измерительные лаборатории. После тестирования прибора лаборатория ставит на его лицевую сторону свое клеймо. Наличие клейма говорит о том, что прибор работоспособен, имеет допустимую точность (погрешность) измерения и, при условии правильной эксплуатации, до следующей поверки его показаниям можно верить.Счетчик электроэнергии тоже является измерительным прибором, в который добавлена еще и функция учета используемой электроэнергии. Принцип действия счётчика предельно прост, как и его устройство. Он имеет обычный электродвигатель с редуктором, подключенным к колесикам с циферками. При увеличении силы тока в цепи двигатель крутится быстрей, быстрее перемещаются и сами цифры.В быту мы пользуемся не профессиональной измерительной техникой, но в силу отсутствия необходимости очень точного измерения это не столь существенно.
ПРАВИЛА УХОДА ЗА ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЕМ МОРСКИХ СУДОВНормальная эксплуатация энергетической установки и судна в целом во многом зависит от технического состояния и работы судового электрооборудования. Электрооборудование при надлежащем уходе за ним всегда находится в исправном состоянии. Под обслуживанием электрооборудования подразумевают все действия, связанные с его пуском, наблюдением за ним во время работы и его остановкой.
Обслуживание судового электрооборудования производится по инструкциям заводов-изготовителей в соответствии с действующими Правилами технической эксплуатации судового электрооборудования Министерства морского флота.
При обслуживании электрооборудования регулярно проводят его осмотры, выполняют необходимые включения « переключения, следят за его работой и работой контрольно-измерительных приборов, выполняют необходимые контрольные измерения. При этом по возможности сразу же устраняют обнаруженные неисправности, поддерживая в нормальном рабочем состоянии электрические машины, пускорегулировочную аппаратуру и различные устройства. Систематически проверяют состояние и действие распределительных устройств, электрических цепей и прочего, обеспечивающих безаварийную работу электрооборудования.
К обслуживанию электрооборудования также относятся: управление работой генераторов (пуск, остановка, регулировка, включение на параллельную работу), включение в выключение электродвигателей и других потребителей, наблюдение за показаниями приборов, поддержание электрооборудования в чистоте.
-
Контрольные вопросы:1. Что понимают под судовой электрической станцией, что в нее входит? Как судовые электростанции разделяются по назначению?
2. Какой ток и напряжение применяют на судах морского флота?
3. Как устроены электрораспределительные щиты и какая аппаратура на них устанавливается?
4. Какие приборы применяют на судах для измерения силы тока, напряжения, сопротивления и мощности?
5. Что понимают под электрическими цепями и как они разделяются по назначению?
6. Какие типы судовых светильников Вы знаете и где они применяются?

АВТОМАТИЧЕСКОЕ РЕГУЛИРОВАНИЕ. СИСТЕМЫ ЗАШИТЫ И АВАРИЙНО-ПРЕДУПРЕДИТЕЛЬНОЙ СИГНАЛИЗАЦИИАВТОМАТИЧЕСКОЕ РЕГУЛИРОВАНИЕ.
Автоматическое регулирование работы судовых силовых установок (ССУ) и автоматическое управление ими повышает производительность и облегчает условия труда членов машинной команды судна.
Автоматическое регулирование увеличивает надежность работы ССУ и их экономичность.
РЕГУЛЯТОРЫ.
С помощью устройства, которое называется РЕГУЛЯТОРОМ, поддерживается заданное значение какого-либо параметра: температуры циркуляционного масла, охлаждающей воды, числа оборотов двигателя, давления пара в котле, уровня воды в котле и т. д.
Регулятор состоит из следующих основных элементов:
1 - чувствительного элемента (иначе - измерителя, датчика);
2 - усилителя;
3 исполнительного механизма;
4 - регулирующего органа.
Чувствительные элементы можно подразделить на:
а) чувствительные элементы давления;
б) чувствительные элементы - расхода;
в) чувствительные элементы уровня;
г) чувствительные элементы - температуры;
д) чувствительные элементы - скорости (числа оборотов).
Различают регуляторы ПРЯМОГО и НЕПРЯМОГО действия. На рис. I показана схема регулятора числа оборотов действия.

От вала двигателя через коническую зубчатую передачу вращение передается измерителю (центробежному чувствительному элементу). При установившемся режиме работы двигатели центробежная сила, развиваемая грузами 2, уравновешивается натяжением пружины 1. Топливная рейка 5, связанная рычагом 4 с шарнирной муфтой 3, будет неподвижна. Количество подаваемого топлива соответствует нагрузке двигателя и обороты двигателя равны заданному значению.
При увеличении нагрузки на двигатель обороты его будут уменьшаться. Центробежная сила грузов будет уменьшаться, и под действием пружины муфта будет перемешаться вниз. При перемещении муфты топливная рейка будет передвиганья в сторону увеличения подачи топлива, восстанавливая обороты двигателя. В результате наступит равновесие при новом установившемся режиме, соответствующем новой нагрузке двигателя.
В этом регуляторе регулирующий орган - топливная рейка - перемещается в результате прямого воздействия на нее усилия,
развиваемого измерителем, поэтому регулятор называется регулятором ПРЯМОГО ДЕЙСТВИЯ.
На рис. 2 показана схема РЕГУЛЯТОРА НЕПРЯМОГО ДЕЙСТВИЯ. В таких регуляторах между чувствительным элементом и регулирующим органом имеется УСИЛИТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО (УСИЛИТЕЛЬ) и ИСПОЛНИТЕЛЬНЫЙ МЕХАНИЗМ (СЕРВОМОТОР). Усилителем здесь является гидравлический золотник 4, а исполнительным механизмом - гидравлический поршневой сервомотор 5. Сервомотор связан с регулирующим органом - топливной рейкой 6. К усилительному золотнику подводится масло под давлением и от него к верхней и нижней полостям сервомотора 5. Когда обороты двигателя равны заданному значению, окна золотника усилителя, сообщающие его с полостями сервомотора, перекрыты и поршень сервомотора неподвижен. В этом установившемся режиме количество подаваемого топлива соответствует нагрузке двигателя. При уменьшении нагрузки на двигатель обороты будут увеличиваться. В результате этого грузы 2 центробежного измерителя начнут расходиться, сжимая пружину 1, и через муфту 3 и рычаг будут опускать золотник 4. Через открывающееся нижнее окно усилителя масло начнет поступать в полость под поршнем 5 серво мотора, перемещая его вниз, а топливную рейку 6 в направлении уменьшения подачи топлива. Одновременно с этим масло из-под поршня сервомотора через открытое верхнее окно усилителя будет выходить на слив. Когда обороты уменьшатся до первоначального значения, золотник 4, возвращаясь вверх, закроет окна усилителя, и перемещение поршня сервомотора прекратится. Топливной рейкой будет установлена уменьшенная подача топлива, соответствующая меньшей нагрузке двигателя. В новом равновесном режиме обороты двигателя вновь станут заданными.

РЕГУЛЯТОРЫ С ОБРАТНОЙ СВЯЗЬЮ.
Обратная связь оказывает стабилизирующее воздействие, заданное значение регулируемой величины поддерживается более точно, с меньшими колебаниями. Обратная связь может быть ЖЕСТКОЙ или ГИБКОЙ.
На рис. 3 показана схема центробежного регулятора НЕПРЯМОГО действия с ЖЕСТКОЙ обратной связью.

В отличие от регулятора без обратной связи (рис. 2) здесь шток сервомотор 2 при помощи рычага ЖЕСТКО соединен с золотником усилителя 1.
При изменении нагрузки и, как следствие, числа оборотов двигателя центробежный измеритель повернет рычаг ABC вокруг точки С, что приведет к перемещению точки В и с ней золотника усилителя I. Масло начнет поступать в соответствующую полость сервомотора 2. Двигаясь, поршень сервомотора будет изменять, перемещая рейку 3, количество подаваемого топлива и одновременно перемещать точку С, а вместе с ней и рычаг ABC вокруг точки А в противоположном направлении. В результате точка В возвратится в исходное положение и золотник перекроет подачу масла к сервомотору. Поршень сервомотора и рейка установятся в новое положение так, что количество подаваемого топлива будет соответствовать новой нагрузке.
При уменьшении нагрузки рычаг ABC займет положение А1ВС1, при увеличении нагрузки - А2ВС2.
Регуляторы с жесткой обратной связью редко применяются на дизелях из-за недостаточной точности регулирования.

На рис. 4 показана схема центробежного регулятора НЕПРЯМОГО действия с ГИБКОЙ обратной связью. Между поршнем сервомотора 7 и рычагом 3 обратной связи находится ИЗОДРОМ
5, представляющий собой цилиндр с поршнем. Обе полости цилиндра заполнены маслом и сообщены между собой через игольчатый клапан
6, Цилиндр изодрома жестко связан со штоком сервомотора
7, поршень изодрома - с рычагом 3 обратной связи, конец которого подвешен на пружине 4 изодрома. Эта пружина, работающая как на сжатие, так и на растяжение, при установившемся режиме всегда разгружена.
При уменьшении нагрузки число оборотов двигателя увеличивается. Муфта 1 центробежного измерителя числа оборотов, перемещаясь вверх и поворачивая рычаг ABC вокруг точки С, поднимет золотник усилителя 2. Масло начнет поступать в верхнюю полость сервомотора 7, и его поршень, опускаясь, будет перемещать топливную рейку 8 в направлении уменьшения подачи топлива. Одновременное поршнем сервомотора будет перемещаться вниз и цилиндр изодрома 5. В начальный момент благодаря вязкости масла и малому проходному сечению дроссельного клапана 6 поршень и цилиндр изодрома перемещаются как одно целое, поворачивая рычаг ABC вокруг точки А по часовой стрелке и растягивая пружину 4. Золотник усилителя 2 придет в среднее положение и поршень сервомотора остановится. Однако гак как пружина изодрома в данный момент растянута, то под действием ее силы упругости поршень изодрома начнет перемешаться вверх. 11ри этом рычаг ABC получает дополнительное перемещение вокруг точки А - на этот раз против часовой стрелки. Золотник усилителя поднимается вверх и подает дополнительную порцию масла для опускания поршня сервомотора и дальнейшего уменьшения подачи топлива. Число оборотов двигателя уменьшается до первоначального значения, муфта регулятора отпускается, рычаг ABC возвращается в исходное положение и золотник прекращает подачу масла к сервомотору. Переходный процесс заканчивается, когда вся система приходит в равновесие на новом установившемся режиме.
11родолжительноегь переходного процесса зависит от величины открытия дроссельного клапана изодрома. Если закрыть дроссельный клапан, то получится регулятор с жесткой обратной связью: если клапан открыть полностью, то получится регулятор непрямого действия без обратной связи.
Регуляторы с гибкой обратной связью применяют для регулирования любых объектов с быстро изменяющейся нагрузкой, требующих высокой точности поддержания регулируемой величины.
Такие регуляторы используют для автоматического регулирования числа оборотов дизель-генераторов, где требуется поддерживать постоянное чисто оборотов при изменении нагрузки, а также для регулирования вязкости топлива, давления пара в котлах и т.д.
Режим работы главного двигателя зависит от сопротивления движению судна. Если регулятор будет поддерживать постоянные обороты при увеличении сопротивления, двигатель может быть перегружен. Если сопротивление уменьшается, может быть превышено число оборотов (крайний случай - оголение винта на волне, потеря винта). Поэтому на главных двигателях ограничивается подача топлива и число оборотов двигателя. Воздействием на регулятор изменяется режим работы двигателя (малый, средний, полный ход). Поэтому центробежные регуляторы главных двигателей имеют дополнительные устройства и называются ВСЕРЕЖИМНО-ПРЕДЕЛЬНЫМИ.
Выше на примере центробежных регуляторов числа оборотов были показаны принципы действия регуляторов ПРЯМОГО и НЕПРЯМОГО действия, с ЖЕСТКОЙ и ГИБКОЙ обратной связью.
ЧУВСТВИТЕЛЬНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ.
Чувствительные элементы также называют измерителями, что лучше определяет их роль в регуляторе. В измерителе вырабатывается импульс, зависящий от параметров регулируемого объекта, и этот импульс вызывает действие последующих элементов и устройств рс1улятора, что в конечном счете приводит к перестановке в новое положение регулирующего органа, например, перепускного клапана в системе охлаждения.
ЧУВСТВИТЕЛЬНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ ДАВЛЕНИЯ.
МЕМБРАННЫЙ чувствительный элемент (рис. 5а). Под действием давления диск со штоком перемещается, перемещение передается следующему элементу регулятора. Применяются для измерения разряжения, давления, разности давлений воздуха или газов от 0 до 1600 мм вод. ст.
СИЛЬФОНЫ (рис. 56) - гофрированные металлические тонкостенные цилиндры. Сильфон соединяется с донышком и корпусом пайкой. Применяются для измерения давления от 0,1 до 125 кг/см2. В зависимости от измеряемого давления и необходимой величины хода сильфоны делают одно-, двух-, трех- и четырехсложными.
МАНОМЕТРИЧЕСКИЕ ТРУБЧАТЫЕ (рис. 5в) - трубки эллиптического или овального сечения, изогнутые по дуге окружности и запаянные с одной стороны. Запаянный конец трубки свободен, и его перемещения (угол до 10°), передаваемые следующему элементу регулятора, пропорциональны величине измеряемого давления.
Применяются для измерения давления от I до 500 кг/см2 и более..

ЧУВСТВИТЕЛЬНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ УРОВНЯ (рис. 6а, б, в, г).
ПОПЛАВКОВЫЕ чувствительные элементы (рис. 6а) имеют большую нечувствительность, в условиях качки лают ложные срабатывания; применяются главным образом в регуляторах прямого действия.
ТЕРМОСТАТИЧЕСКИЙ чувствительный элемент (рис. 66) представляет собой установленную наклонно металлическую трубку 2. Нижний коней трубки укреплен жестко и соединен с водяным объемом барабана неизолированной трубкой. Верхний конец, соединенный с паровым объемом хорошо изолированной трубкой, свободен и воздействует на рычаг 1, передающий сигнал следующему элементу. На его работу влияет температура окружающей среды.

ТЕРМОГИДРАБЛИЧЕСКИЙ чувствительный элемент (рис. 6в) состоит из ребристой трубки 1, внутри которой помешена трубка 2, соединенная с паровым и водяным пространствами пароводяного барабана котла. Кольцевое пространство между трубками, а также трубка 3, соединяющая его с мембранным исполнительным механизмом, заполняется дистиллированной водой. При изменении уровня в барабане и трубке 2 изменяется давление в межкольцевом пространстве, которое воздействует на мембрану исполнительного механизма.
МЕМБРАННЫЙ чувствительный элемент (рис. 6г) изготавливается из тонкого прорезиненного полотна. Принцип действия основан на сравнении измеряемого уровня с постоянным уровнем в конденсационном сосуде 1. Элемент имеет хорошую чувствительность (1 мм вод. ст. при площади мембраны 80 см2), безынерционный, на него не влияет температура окружающей среды.
ЧУВСТВИТЕЛЬНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ ТЕМПЕРАТУРЫ. На рис. 7 показано устройство регулятора температуры прямого действия с ВСТРОEHНЫМ ПАРОЖИДКОСТНЫМ чувствительным элементом. Такие регуляторы применяются в системах охлаждения и смазки дизелей разной мощности.
В корпусе 7 расположен термобаллон 4 с припаянными к нему верхним и нижним клапанами 5. Внутри термобаллона находится сильфон 6. Пространство между стенками термобаллона и сильфоном заполнено кипящей при низкой температуре жидкостью и ее паром. Шток 3 жестко соединен с донышком сильфона гайкой 1 и упирается во втулку 8 со стержнем 9. Пружина 2 прижимается к нерабочему торцу нижнего клапана.
При увеличении температуры отходящих от дизеля воды или масла давление в полости между стенками термобаллона 4 и сильфоном 6 повышается. Это давление воздействует на нижний торец термобаллона, и термобаллон с клапанами перемешается вниз. В результате этого увеличивается поток к холодильнику. При уменьшении температуры подъем термобаллона происходит за счет упругости возвратной пружины 2.
Настройка регулятора производится вращением головки 10. Если необходимо снизить температуру, то вращением головки перемещают стержень 9 и с ним шток 3 сильфона вниз. Благодаря этому давление в термобаллоне повышается и термобаллон 4 с клапанами перемещается вниз.
Ручное управление при необходимости осуществляется головкой 10.
На рис. 8 показано устройство регулятора температуры ПРЯМОГО ДИСТАНЦИОННОГО действия с ЖИДКОСТНЫМ чувствительным элементом. Применяются в системах охлаждения, смазки дизелей.
По сравнению с парожидкостными жидкостные чувствительные элементы создают большее перестановочное усилие.
Регулятор состоит из чувствительного элемента, исполнительного механизма и регулирующего органа (клапана), соединенных между собой. Термобаллон 7 заполнен глицерином и соединен капилляром 6 с корпусом 4 исполнительного механизма. В обойме 3 перемещается поршень 10, который связан со штоком 15 регулирующего органа - клапана 17. Пружины 13 и 16 являются возвратными. Место выхода штока из области высокого давления уплотняется сальником 12, нагруженным пружиной 11. Фиксатор 14 служит для разборки регулятора.
При повышении температуры охлаждающей воды глицерин в термобаллоне расширяется, что вызывает перемещение поршня 10 вниз. Вместе с ним, преодолевая сопротивление пружин, опускается шток 15 и закрепленный на нем регулирующий клапан 17. В результате этот количество воды, направляемое в холодильник (полость А), увеличивается, а мимо холодильника (полость Б) - уменьшается. При понижении температуры объем глицерина уменьшается и за счег силы упругости пружин 13 и 16 регулирующий клапан поднимается, уменьшая поток воды, идущей к холодильнику.
Для компенсации усилий, возникающих при перегреве термобаллона, когда регулирующий клапан уже упирается в нижнее седло, но происходит дальнейшее расширение глицерина, служит пружина 8. При этом начинает перемещаться вверх обойма 3 вместе со стаканом 9 и крышкой 5, пружина 8 будет сжиматься, воспринимая возникшее от расширения глицерина усилие. Сила упругости пружины X больше, чем пружин 13 и 16.
Регулировка температуры воды может производиться в диапазоне 40 90° вращением крышки 5. При этом обойма 3 вместе с поршнем 10 перемешается вверх или вниз, и меняя зазор между поршнем и промежуточным штоком. Температура устанавливается по шкале с указателем I. Неравномерность регулятора 10°С.
Ручное аварийное управление осуществляется вращением крышки S или с помощью специального приспособления.


На рис. 9 показано устройство регулятора температуры НЕПРЯМОГО ДЕЙСТВИЯ для регулирования температуры воды и масла главных двигателей.
Регулятор состоит из блока управления, куда входит чувствительный элемент, усилителя (мембранного сервомотора и регулирующего органа (двухседельного клапана). В качестве вспомогательной энергии применяется сжатый воздух давления М 4 кг/см2 или жидкость (вода, масло) давлением 1,5 - 10 м/ см*.
Термобаллон 17 заполнен расширяющейся жидкостью. К донышку сильфона 16 прикреплен шток 14, перемени пи которого через рычаг 15 изменяет затяг пружины 13. Пружина 13 прижимает мембрану 18 к соплу 19 трубопровода слива. Воздух поступает по трубопроводу 9 в камеру золотника усилителя 21 и одновременно через дроссель 10 в камеру 11 блока управления 12. В зависимости от величины зазора между мембраной 18 и соплом 19 изменяется количество воздуха, стравливаемого в атмосферу, и, соответственно, давление командного воздуха, поступающего по трубопроводу 20 в усилитель 21. Давление командного воздуха, воздействующей) на мембрану 7 усилителя, уравновешивается силой упругости пружины 6. При изменении давления командного воздуха золотник 8, связанный с мембраной 7, перемещается, изменяя проходное сечение канала, по которому рабочий воздух из камеры золотника 8 стравливается в атмосферу. От этого зависит давление в рабочей полости 4 сервомотора и положение регулирующего органа 1. Через сектор 5 изменяется затяг пружины 6 обратной связи.
При повышении температуры увеличивается объем жидкости в термобаллоне 17, за счет чего шток 16 перемешается вверх. Через рычаг 15 ослабляется затяг пружины 13, в связи с чем увеличивается количество воздуха, стравливаемого в атмосферу. Давление командного воздуха в полости под мембраной 7 уменьшается, и золотник 8 перемещается вправо, стравливая воздух из полости 4 сервомотора. Под действием пружины шток, а с ним и регулирующий орган 1, поднимаются, увеличивая проток воды, направляемой в холодильник. Одновременно через сектор 5 ослабляется затяг пружины 6 обратной связи. Когда сила упругости пружины 6 уравновесится давлением командного воздуха на мембрану 7, перемещение регулирующего органа прекратится.
В случае понижения температуры произойдет увеличение давления командного воздуха над мембраной 3, что вызовет перемещение вниз регулирующего органа и уменьшение количества воды, идущей на холодильник.
Настройка регулятора на требуемую температуру производится вращением штока 14, что изменяет объем жидкости в термобаллоне 17. Регулировка неравномерности может производиться в пределах 6 - 12°С. Ручное аварийное управление регулятором осуществляется с помощью рукоятки 2. При этом воздух на регулятор должен быть закрыт.
УСИЛИТЕЛИ.
Усилители вырабатывают усилие, необходимое для перестановки регулирующего органа. Усилитель состоит из СЕРБОМОТОРА (исполнительного механизма) и УПРАВЛЯЮЩЕГО УСТРОЙСТВА (ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ).
На рис. 10 показана схема пневматического преобразователя типа сопло-заслонка, работающего по принципу дросселирования. Заслонка перемещается под воздействием измерителя. К преобразователю подводится рабочий воздух с постоянным давлением Рвх — 4 кг/см2.

При удалении заслонки от сопла увеличивается количество выпускаемого в атмосферу воздуха и уменьшается давление на выходе Рвых. С уменьшением зазора между соплом и заслонкой давление Рвых будет увеличиваться. Воздух давлением Рвых поступает к сервомотору, который производит необходимую перестановку исполнительного органа (напр., клапана) в соответствии с импульсом, полученным от измерителя.
Величина командного (выработанного преобразователем давления) изменяется от 0,2 до 1,0 кг/см2 .
Повысить точность поддержания регулируемого параметр I можно введением в преобразователь сильфонной обратной связи, воздействующей на заслонку в сторону, обратную действию измерителя (рис. 11). Сигнал действительное значения регулируемого параметра воздействует на один конец рычажной заслонки, преодолевая при этом затяжку пружины регулирующего устройства, по которой определяется заданное значение сигнала. На другой конец рычажной заслонки передается воздействие от сильфонной обратной связи и сопла.

Если под действием измерителя заслонка приближается к соплу, то значение Рвых увеличивается. Увеличивается при этом и давление воздуха в сильфоне обратной связи, благодаря чему возникает противодействие перемещению заслонки к соплу, что приводит к ограниченному перемещению заслонки относительно сопла, т. е. обратная связь отрицательная. Равновесие системы наступает при изменении Рвых на меньшее значение.
СЕРВОМОТОРЫ - ИСПОЛНИТЕЛЬНЫЕ МЕХАНИЗМЫ (рис. 12).
Сервомоторы, или исполнительные механизмы, по виду используемой среды бывают гидравлическими, пневматическими и электрическими. Гидравлические и пневматические сервомоторы бывают поршневые, одно — (рис. 12а) и двустороннего действия (рис. 126, в), а также мембранные (рис. 12г) и электрические (рис. 12д).
ВРЕМЯ СЕРВОМОТОРА - время, необходимое для перемещения регулирующего органа из одного крайнего положения в другое при максимальном воздействии управляющего устройства, когда поршень сервомотора перемешается с максимальной скоростью; обычно составляет для гидравлических сервомоторов от долей до десятков секунд, для пневматических 5 сек, для электрических - от 10 до 120 сек.

СИСТЕМА РЕГУЛИРОВАНИЯ температуры охлаждающей воды дизеля (рис. 13).
С помощью трехпроточного клапана, установленного на трубопроводе охлаждающей воды, обеспечивается подключение обводного контура водоохладителя. Водоохладитель прокачивается нерегулируемым потоком забортной воды. Сигнал, пропорциональный температуре охлаждающей воды на выходе из двигателя, поступает к регулятору. В регуляторе этот сигнал сравнивается с заданным значением и при наличии рассогласования появляется выходной сигнал, который поступает к трехпроточному регулируемому клапану.
Если температура начнет повышаться, то меньшее количество воды будет перепускаться, минуя охладитель, увеличится расход воды через охладитель, и температура будет уменьшаться.

СИСТЕМЫ СИГНАЛИЗАЦИИ И ЗАЩИТЫ.В зависимости от назначения системы сигнализации подразделяются на ИСПОЛНИТЕЛЬНУЮ, АВАРИЙНУЮ и ПРЕДУПРЕДИТЕЛЬНУЮ.
ИСПОЛНИТЕЛЬНАЯ СИГНАЛИЗАЦИЯ извещает обслуживающий персонал о включении или выключении определенных механизмов, а также о достижении крайних положений ("Открыто", "Закрьгго") различными регулирующими органами. Сигнализация осуществляется преимущественно световым сигналом белого или зеленого цвета.
АВАРИЙНАЯ СИГНАЛИЗАЦИЯ двигателя срабатывает при достижении контролируемым параметром предельно допустимого значения, при котором дальнейшая работа двигателя может привести к аварии. Аварийный звуковой сигнал подается ревуном, световой сигнальной лампой красного цвета. Если центральный пост управления (ЦПУ) машинного отделения (МО) закрытый, в ЦПУ сигнал подается зуммером и мигающей лампой красного цвета. В МО сигнал подается ревуном и вращающимся красным фонарем. После квитирования сигнала оператором ревун и фонарь в МО, зуммер в ЦПУ отключаются, красная лампа в ЦПУ горит ровным светом.
При срабатывании аварийной сигнализации необходимо немедленно остановить двигатель (если двигатель не останавливается автоматически) или, если это допустимо, снизить его нагрузку
и электромагнит 2 перебрасывает подвижные контакты 3 и 4 вниз. Цепь зеленой лампы 5 размыкается и на щите загорается красная лампа 6. При замыкании контактов 3 получает питание электромагнит 12, который замыкает контакты 11. В результате этого подаются звуковые сигналы ревуном 9 и зуммером 8 и загорается красная лампа 7 (зуммер 8 и лампа 7 находятся в каюте вахтенного механика).
В качестве устройств, измеряющих значения контролируемых параметров и при их отклонении от заданных значений воздействующих на исполнительные механизмы системы сигнализации, применяются реле давления, температуры, уровня, числа оборотов и т.п.
На рис. 15 показано РЕЛЕ ДАВЛЕНИЯ со снятой крышкой. Измеряемая среда подводится через штуцер 8 в корпус сильфона 7 и сжимает сильфон. Через толкатель усилие передается трехплечему рычагу 6, повороту которого против часовой стрелки препятствует растянутая пружина 1. При падении давления ниже заданного значения пружина 1 повернет трехплечий рычаг 6 по часовой стрелке, и среднее плечо рычага замкнет контакты микровыключателя MB.
Настройка реле на заданное давление осуществляется по шкале 3 при помощи винта 4. При вращении винта 4 каретка 5 с указателем 2 перемещается, изменяя натяжение пружины 1.

В РЕЛЕ ТЕМПЕРАТУРЫ (рис. 16) термобаллон 1, капилляр 2 и полость между сильфоном 3 и его корпусом заполнены жидкостью, кипящей при низкой температуре. При повышении температуры контролируемой среды давление в корпус! сильфона увеличивается. Сильфон сжимается и через толкатель. 10 поворачивает трехплечий рычаг 9 вокруг оси 8 против часовой стрелки. Этому препятствует пружина 5, натяжение которой регулируется винтом 4. Когда температура повысится до заданного значения, среднее плечо 7 трехплечего рычага освободит микровыключатель 6 и его контакты замкнутся.
РЕЛЕ УРОВНЯ (рис. 17) состоит из поплавковой и контактной частей, совершенно отделенных друг от друга Благодаря этому измеряемая среда (топливо, вода и т. п.) не может проникнуть к электрическим контактам.
При снижении уровня поплавок 1 опускается, поворачивая вокруг оси 2 магнит 3 вверх. Находящийся в контактной коробке 4 другой магнит 5, за счет взаимодействия с магнитом 3, поворачивается вокруг оси 6 по часовой стрелке. В результате замыкаются нижние контакты 7. Оба магнита находятся в кожухах из немагнитного металла.

СИСТЕМА ЗАЩИТЫ предназначена для автоматическом остановки или снижения нагрузочного режима двигателя при отклонении контролируемого параметра ниже или выше заданного предельно допустимого значения. Число параметров, по которым производится защита двигателя, зависит от степени автоматизации ССУ.
Система защиты обычно объединяется с системой аварийной сигнализации и имеет с ней общие реле-датчики. При срабатывании реле сигнал подается на исполнительный механизм, который прекращает или снижает подачу топлива топливными насосами. В качестве исполнительных механизмов используются пневматические, гидравлические сервомоторы и электромашинные устройства.
Кроме специальных систем защиты на дизелях применяются различного рода блокирующие и защитные устройства. Чтобы исключить возможность ошибок при управлении двигателями, предусматривается блокировка пускового, реверсивного механизмов. Блокировочный механизм валоповорошого устройства предотвращает возможность пуска двигателя при включенном валоповоротном устройстве. Блокировка реверсивно-пускового устройства с машинным телеграфом исключает возможность ошибок при управлении двигателем.
Для защиты двигателя при падении давления масла применяются масляные автоматы-выключатели (рис. 18).
В корпусе 1 на общем штоке закреплены воздушный и масляный 5 поршни. Выходящий из корпуса конец штока находится против торца тяги топливных насосов. Полость "а" через маслоподводящий канал 6 сообщена с масляной магистралью. При нормальном давлении масла оба поршня находятся в крайнем левом положении, и шток не воздействует на топливную тягу.

В случае снижения давления масла под действием пружины 4 поршни I перемещается вправо, и шток поставит топливную тягу в положение нулевой подачи.
В период пуска двигателя сжатый воздух поступает в полость 6 и, воздействуя на поршень 2, перемещает шток влево, освобождая тягу топливных насосов. Невозвратный шариковым клапан 3 препятствует выходу воздуха из полости 6 сразу после пуска двигателя, так как давление масла может быть еще недостаточным. Стравливание воздуха происходит постепенно через неплотности. За это время давление масла достигает нормальной величины. Масло, просачивающееся в полость зa поршнем 5, удаляется через отверстие 7, которое одновременно является декомпрессионным.
ДИСТАНЦИОННЫЙ КОНТРОЛЬ позволяет вахтенному в ЦПУ получать данные о параметрах работы двигателя: давлении масла, температуре масла и воды, температуре выпускных газом и т. д.
В местах контрольных точек расположены датчики, преобразующие значения контролируемых параметров в электрические сигналы, которые передаются на приборы в ЦПУ или на центральный вычислительный центр и регистрируются.
ОСНОВЫ ЭЛЕКТРОНИКИПОЛУПРОВОДНИКОВЫЕ ПРИБОРЫ и ИНТЕГРАЛЬНЫЕ МИКРОСХЕМЫ
Электроника — область науки и техники, изучающая физические явления в полупроводниковых и электровакуумных приборах, электрические характеристики и параметры этих приборов, а также свойства устройств и систем с их использованием.
Примерно до 50-х годов в устройствах электроники (усилителях, генераторах, выпрямителях и т.д) в качестве основного элемента применяли электронные лампы, возможности которых были весьма ограничены большим потреблением энергии, значительными габаритами и массой, небольшим сроком службы, что в свою очередь сказывалось на характеристиках и надежности самих устройств Это привело к разработке электронных приборов с другим принципом действия, которые по своим функциональным возможностям могли бы заменить электронные лампы. Ими стали экономичные и надежные полупроводниковые приборы, имеющие малую массу, высокий КПД и очень большой срок службы.
В настоящее время устройства с использованием электронных полупроводниковых приборов нашли исключительно широкое применение практически во всех областях науки и техники, электроэнергетике, медицине, быту Они используются для автоматического управления различными объектами и технологическими процессами, в системах получения, передачи, обработки, хранения и использования информации, в бытовой радиоэлектронной аппаратуре и т.д.
Работа полупроводниковых приборов основана на использовании электрических свойств материалов, называемых полупроводниками.
По электропроводности полупроводники занимают промежуточное положение между металлами и диэлектриками. Удельное электрическое сопротивление полупроводников при комнатной температуре лежит в пределах 1(Г3 —1010 Ом см В качестве полупроводниковых веществ используются кремний, германий (элементы IV группы периодической системы Менделеева), а также селен, арсенид галлия, фосфид галлия и др.
Электропроводность чистых однородных полупроводников при температуре, отличной от абсолютного нуля, обусловлена попарным образованием (генерацией) свободных носителей заряда — электронов и дырок.
На основе использования полупроводниковых материалов с различным типом электропроводности создают полупроводниковые диоды, транзисторы, тиристоры и другие приборы. В частности, из полупроводника, равномерно легированного примесями, изготавливают полупроводниковые резисторы. В зависимости от типа примесей и конструкции получают линейные резисторы, сопротивление которых остается практически постоянным в широком диапазоне напряжений и токов, либо резисторы, сопротивление которых зависит от таких управляющих параметров, как напряжение (варисторы), температура (терморезисторы), освещенность (фоторезисторы), механические деформации (тензорезисторы), магнитное иоле (магниторезисторы) и др.
ПОЛУПРОВОДНИКОВЫЕ ДИОДЫ
Полупроводниковым диодом называют полупроводниковый прибор с одним p-n-переходом и двумя выводами.
В основе работы полупроводникового диода лежат электрические свойства p-n перехода, который создается технологически при изготовлении диода.
Выпрямительные диоды. Это полупроводниковые диоды, предназначенные для выпрямления переменного тока. Как правило, это плоскостные диоды средней и большой мощности. Для работы в маломощных цепях (высокочастотные и импульсные цепи электронных устройств) используются точечные диоды.
Полупроводниковые стабилитроны. Стабилитроны, или опорные диоды предназначены для стабилизации напряжений.
Варикапы. Это полупроводниковые диоды, используемые в качестве емкостного элемента, управляемого электрическим напряжением. Емкость p-n перехода, включенного в обратном направлении, зависит от ширины перехода, а следовательно, от приложенного обратного напряжения.
ТРАНЗИСТОРЫ
Бипопярные транзистором называют полупроводниковый электропреобразовательный прибор, состоящий из трех областей с чередующимися типами электропроводности, пригодный для усиления электрической мощности.
Полевым транзистором называют полупроводниковый электропреобразовательный прибор, ток которого управляется электрическим полем и который предназначен для усиления электрической мощности.
ТИРИСТОРЫ
Тиристором называют полупроводниковый прибор с тремя (или более)/ p-n -переходами, вольт-амперная характеристика которого имеет участок с отрицательным дифференциальным сопротивлением и который используется для коммутаций в электрических цепях.
В настоящее время выпускаются тиристоры на токи до 3000 А и напряжения включения до 6000 В.
Тиристоры как управляемые переключатели, обладающие выпрямительными свойствами, нашли широкое применение в управляемых выпрямителях, инверторах, коммутационной аппаратуре.
Сравнительно недавно был создан новый и весьма перспективный управляемый переключающий прибор, получивший название биполярный транзистор с изолированным затвором (IGBT — insulated gale bipolar transistor). Этот прибор сочетает в себе достоинства биполярных и полевых МДП-транзисторов и способен коммутировать значительные токи при высоком быстродействии, малой мощности управляющей цепи и высоких значениях обратных напряжений. Полупроводниковая структура прибора похожа на тиристорную (см.рис.2.21), но со свойствами управляемого усилителя. Ток управления задается МДП-транзистором, который в свою очередь управляется напряжением. Вся полупроводниковая часть прибора выполнена в одном кристалле полупроводника. Прибор позволяет коммутировать токи до 400 А при напряжениях до 1600 В, а его быстродействие составляет десятые доли микросекунды.
ПОЛУПРОВОДНИКОВЫЕ ФОТОЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ПРИБОРЫ
Фотоэлектрическими приборами называют преобразователи энергии оптического излучения в электрическую энер1 ию.
К оптическим относят ультрафиолетовое, видимое и инфракрасное излучения с длиной волны от десятков нанометров до десятых Долей миллиметра. Как известно, видимое излучение лежит в диапазоне длин волн 0,38 — 0.76 мкм.
Работа полупроводниковых фотоэлектрических приборов основана на так называемом внутреннем фотоэффекте — ионизации квантами света атомов кристаллической решетки.
Фоторезисторы. Фоторезистором называют полупроводниковый прибор с двумя выводами, электрической проводимостью которого можно управлять с помощью оптического излучения.
Фотодиоды. Фотодиодом называют полупроводниковый фотоэлектрический прибор с двумя выводами, имеющий один p-n переход.
Фотодиоды могут работать в одном из двух режимов — без внешнего источника электрической энергии (режим фотогенерапюра) либо с внешним источником электрической энергии (режим фотопреобразователя).
Фототранзисторы. Фототранзистором называют полупроводниковый фотоэлектрический прибор с двумя p-n-переходами
Фототиристором называют полупроводниковый фотоэлектрический прибор с тремя чередующимися p-n-персходами, имеющий участок вольт-амперной характеристики, соответствующий отрицательному дифференциальному сопротивлению и используемый в качестве управляемого ключа для переключения токов.
ИНТЕГРАЛЬНЫЕ МИКРОСХЕМЫ
Интегральная микросхема (ИМС) представляет собой сложное микроэлектронное изделие в миниатюрном корпусе с электрическими выводами, включающее в себя множество простейших элементов (транзисторов, диодов, резисторов, конденсаторов), электрически соединенных между собой по заданной схеме, и реализующее определенную функцию преобразования электрических сигналов. Отдельные элементы микросхемы не имеют внешних выводов и не могут рассматриваться как самостоятельные изделия, однако в состав микросхем могут включаться компоненты, имеющие самостоятельное конструктивное оформление — навесные бескорпусные транзисторы, другие микросхемы, дроссели и т.д.
Создание и непрерывное совершенствование технологии интегральных микросхем связано с быстрым развитием информационной и вычислительной техники и значительным в связи с этим усложнением электрических и электронных схем приборов и устройств. Применение ИМС как самостоятельных функциональных узлов кардинальным образом решает проблемы уменьшения габаритов, снижения потребляемой энергии, повышения надежности и быстродействия приборов и устройств и в особенности электронных вычислительных машин.
Важными характеристиками интегральных микросхем в числе прочих являются степень интеграции и тотность упаковки. Степень интеграции характеризует количество элементов в микросхеме. ИМС первой степени интеграции имеют до 10 элементов, второй — до 10-элементов и т.д. Под плотностью упаковки понимают количество элементов и компонентов в I см3 объема микросхемы. В современных полупроводниковых ИМС степень интеграции достигает шести, а плотность упаковки принципиально может быть доведена до 10^ эл/см3 и выше, линейные размеры отдельных элементов могут быть менее I мкм. Площадь полупроводникового кристалла обычной микросхемы составляет в зависимости от сложности 0,3 — 6 мм2 Площадь кристалла микросхем, применяемых в ЭВМ. может достигать 40 мм2 и выше. Дальнейшее увеличение площади кристалла нецелесообразно в связи с возрастающей вероятностью наличия в кристаллической решетке дефектов, делающих непригодной всю микро-схему.
По технологии изготовления различают гибридные и полупроводниковые интегральные микросхемы. В гибридных микросхемах используется так называемая пленочная технологии, пассивные элементы (резисторы, конденсаторы, дроссели) и проводники выполняют в них в виде проводящего проводника. В отдельных случаях при производстве микросхем используют совмещение обеих технологий.
Производство интегральных микросхем — сложный процесс, состоящий из ряд;» многократно повторяющихся, детально разработанных технологических операций, некоторые из которых рассмотрены ниже
По своему функциональному назначению интегральные микросхемы подразделяются на линейно-импульсные и логические
К линейно-импульсным микросхемам относят микросхемы, которые обеспечивают примерно пропорциональную зависимость между входными и выходными сигналами. Входным сигналом чаще всего является входное напряжение, реже входной ток, выходным сигналом — выходное напряжение. Простейшим примером линейно-импульсной микросхемы является широкополосный усилитель постоянного тока.
Логические интегральные микросхемы, как правило, представляют собой устройства с несколькими входами и выходами. В них как входные, так и выходные напряжения могут принимать лишь определенные значения, при этом выходное напряжение зависит от наличия или отсутствия напряжений на различных входах устройства.
ОПТОЭЛЕКТРОННЫЕ ПРИБОРЫ
Оптоэлектроника использует оптические и электронные явления в веществах и их взаимные связи для передачи, обработки и хранения информации. Элементной базой оптоэлсктроникн являются огггоэлектронные приборы — оптроны.
Оптроном называется устройство, состоящее из связанных между собой оптически (посредством светового луча) свстоизлучатсля и фотоприемника и служащее для управления и для передачи информации.
ПОЛУПРОВОДНИКОВЫЕ И ЖИДКОКРИСТАЛЛИЧЕСКИЕ ИНДИКАТОРЫ
Индикаторы служат выходными устройствами электронных приборов и устройств для визуального графического отображения информации, представляемой в форме цифр, букв, знаков, геометрических фигур, мнемонических (удобных для распознавания и запоминания) схем, диаграмм, графиков и т п
Информация в электронных системах представляется электрическими сигналами (напряжением, током). Индикаторные приборы преобразуют эти сигналы в видимую форму Индикаторы подразделяются на активные, в которых электрический сигнал преобразуется в световое излучение, и пассивные, в которых пол воздействием электрического сигнала локально изменяются оптические свойства среды, в результате чего создастся контрастное относительно общего фона индикатора изображение, видимое лишь при наличии внешнего светового потока
По способу формирования видимого изображения наибольшее распространение получили матричные и сегментные индикаторные приборы В матричных индикаторах изображение формируется из отдельных светящихся или контрастных точечных элементов В сегментных индикаторах изображение составляется из отдельных элементов — полосок.
Полупроводниковые индикаторы. Этот тип индикаторов относится к активным и выполняется на основе светоизлучающих диодов — светодиодов.

Приложенные файлы

  • docx 5755672
    Размер файла: 9 MB Загрузок: 0

Добавить комментарий