В исследовательском проекте по физике на тему "Квартирная электропроводка" учащийся дает определение понятия "электропроводка", изучает способы ее расчета и монтажа в жилом помещении, квартире. В проекте описаны все составляющие электропроводки и принцип их выбора.

Подробнее о работе:

В данной исследовательской работе по физике на тему "Квартирная электропроводка" учащийся второго курса колледжа рассматривает теоретическую базу об электрической проводке, определяет все элементы квартирной проводки в отдельности. В проекте представлено развернутое определение понятия "квартирная электропроводка". Ученик назвал инструменты и материал для монтажа квартирной проводки и правила, как обеспечить пожарную безопасность электропроводки в квартире и доме.

Автор в своем индивидуальном исследовательском проекте по физике о квартирной электропроводке привел основные сведения, связанные с тем, как рассчитать количество необходимых элементов для монтажа электропроводки в квартире. В рамках проекта рассмотрены принципы выбора таких составляющих квартирной проводки, как вводный автомат, групповые автоматы, распределительная проводка, счетчик, розетки, цоколь, выключатель. Также учащийся предоставил разработанную схему соединения электрических устройств изделий.

Оглавление

Введение
1. Определение квартирной электропроводки.
2. Элементы квартирной электропроводки.
3. Проводка.
3.1. Вводный автомат.
3.2. Три групповых автомата.
3.3. Распределительная коробка.
3.4. Счетчик.
3.5. Розетки.
3.6. Цоколь.
3.7. Выключатель.
3.8. Инструменты и материал для монтажа квартирной проводки.
3.9. Как обеспечить пожарную безопасность электропроводки в квартире и доме.
3.10. Меры, обеспечивающие пожарную безопасность электропроводки на стадии проектирования.
4. Схема соединения электрических устройств изделий.          
5. Исследовательская работа.
Заключение                             
Список источников информации                                         

Комфортность жизни современного человека напрямую зависит от наличия надежного источника электрической энергии. На нее завязано практически все – освещение помещений, приготовление пищи и хранение продуктов, отопление помещений и подогрев воды, кондиционирование и вентиляция, средства коммуникации и доступа к информации, десятки других приборов и устройств, без которых уже трудно представить свое существование.

Поставщики электроэнергии в наше время работают стабильно, без серьезных и продолжительных сбоев, и если потребитель своевременно оплачивает услуги, то он может рассчитывать на полный доступ к имеющимся «благам цивилизации». Но вот только энергоснабжающие компании гарантируют подачу напряжения до «водораздела» — до счетчика потребленной энергии.

А дальше начинается зона ответственности хозяина жилья, и в его праве расположить все точки освещения и подключения к электросети в оптимальном количестве, с его точки зрения, и в удобном для пользования месте. Но как подойти к решению данного вопроса? Будет ли монтироваться проводка в квартире своими руками, или же целесообразнее все же воспользоваться услугами специалистов-электриков?

Объект исследования: Квартирная электропроводка

Предмет исследования: Элементы и сбор квартирной электропроводки

Цель исследования: Научиться монтажу квартирной электропроводки.

Задачи исследования:

1. Изучить основные элементы квартирной электропроводки
2. Изучить последовательный монтаж квартирной электропроводки
3. Произвести последовательный монтаж квартирной  электропроводки,  используя полученные знания.

Методы исследования: Изучение теоретических основ темы элементов квартирной электропроводки с последующим прикреплением фотографий, изучение последовательности действий при монтаже, эксперименты, фотографирование, анализ результатов.

Гипотеза исследования: При монтаже квартиры электропроводки надо четко следовать схеме, чтобы не совершить ошибку, из-за которой может случиться пожар.

Квартирная электропроводка - это система электрических проводов (реже кабелей), по которым электрический ток от распределительного щита (как правило, расположенного на лестничной клетке) поступает к потребителям электроэнергии в квартире. От автоматических выключателей, установленных на распределительном щите, в квартиру идут обычно 2 провода под напряжением (называемые фазными) и один общий провод (т. н. нулевой) без напряжения.

В домах с электроплитами прокладывают 3 фазных провода. По одному из фазных проводов ток подводится к потолочным светильникам, по другому – к штепсельным розеткам, по третьему -  к электроплите. Нулевой провод подводится к каждому потребителю, образуя электрическую цепь: фазный провод – выключатель – потребитель электроэнергии – нулевой провод. Между фазным и нулевым проводами действует  опасное для человека напряжение 220 В.

Выключатель  обычно ставят в разрыв фазного провода. Определить фазный провод можно, измерив с помощью вольтметра напряжение между проводом и каким - либо заземлённым предметом. Если напряжение есть, то проверяемый провод является фазным. Некоторые потребители электроэнергии должны иметь надёжно заземлённый корпус (напр., стиральные машины, электроплиты). К потребителям такого рода,  кроме фазного и нулевого, подводится ещё и третий провод, имеющий надёжное заземление.

В этом случае электрические вилки и розетки имеют три контакта: фазный, нулевой и земляной. Электропроводка может быть проложена по поверхности стен (наружная проводка) или в толще стены либо в пространстве между навесным и основным потолками (скрытая проводка). При замене электропроводки или прокладке новых её участков используют провода, сечение которых соответствует мощности питаемых электроприборов.

Типичные неисправности электропроводки: короткое замыкание между фазным проводом и нулевым, замыкание фазного провода на «землю», плохой контакт в соединениях, обрыв проводов. Плохие контакты в выключателях, патронах, розетках и др., а также некачественное соединение проводов приводят в лучшем случае к снижению напряжения питания электроприбора (проявляется напр., в пониженной яркости ламп накаливания или прерывистой работе электроприбора), а в худшем – могут привести к опасному разогреву места соединения проводников, что нередко является причиной пожара.

Проводка — это система электрических проводов (реже кабелей), по которым электрический ток от распределительного щита (как правило, расположенного на лестничной клетке) поступает к потребителям электроэнергии в квартире. (рис.1),(рис.2.)

Вводной автомат — это обязательное устройство, предназначенное для защиты всей электропроводки от перегрузки и токов короткого замыкания, а также общего отключения электропитания объекта. Вводной автомат должен обеспечить защиту проводов и кабелей от перегрева, способного вызвать их разрушение или пожар.

Причинами перегрева могут быть длительные перегрузки или значительные токи короткого замыкания. Вводной автомат необходим для обесточивания всего электропитания в здании для проведения ремонтных работ или во время аварии в сети. Для предотвращения перегрева проводов используют вводной автоматический выключатель (автомат защиты), который содержит тепловой и электромагнитный расцепитесь (рис.3.), (рис.4.).

Каждая групповая линия однофазного потребителя должна защищаться своим однофазным автоматическим выключателем, сюда же входят групповые линии рабочего и аварийного освещения, линии, питающие общие шкафы управления отдельных электроустановок объединённых общим технологическим процессом. 4

Допускается запитывать группу электроприемников общей электроустановки технологически связанных в технологическом процессе от общего автомата, отключение которого не повлечет за собой технологическую аварию при отключении. Запитывать 3-х фазные нагрузки (например, 3-х фазные электродвигатели) с использованием однофазных выключателей категорически запрещено. При отключении или срабатывании защиты все полюсы 3-х фазной цепи должны отключаться одновременно.

Распаечные (распределительные, разветвительные) коробки - это те, в которых происходит разветвление кабелей, а установочные (стаканы, подрозетники) нужны для установки розеток, диммеров или выключателей. Всё чаще в продаже можно встретить универсальные варианты, имеющие съёмные крышки и подходящие для обеих задач.

Электрическая распределительная коробка представляет собой контейнер для электрических соединений, основной целью которого является сокрытие разветвлений проводов. Обычно эти изделия выполняются из стали, алюминия, пластика или стеклопластика и имеют круглую, квадратную или прямоугольную форму. Крышка или передняя панель позволяет получить доступ к содержимому.

Она может быть утоплена в переднюю часть коробки и сниматься полностью или открываться как дверца, или вся облицовка может скользить вверх и вниз, чтобы открыть доступ к стыкам проводов внутри устройства. В себе такие коробки иногда содержат встроенные клеммы для присоединения проводов. Во многих домах коробка утоплена в стену, оставляя видимой только переднюю панель, открывающуюся для просмотра.

Над ней можно повесить картину и полностью скрыть из поля зрения. Если она выполнена для поверхностного монтажа, то устанавливается в основном на потолках, стенах, у пола или под ним, а также на кабельных лотках, особенно в муниципальных, промышленных и коммерческих зданиях. (рис.6)

Счётчик электрической энергии (электрический счётчик) — прибор для измерения расхода электроэнергии переменного или постоянного тока.

Принцип работы

Для учёта активной и реактивной электроэнергии переменного тока служат индукционные одно- и трёхфазные приборы, для учёта расхода электроэнергии постоянного тока (электрический транспорт, электрифицированная железная дорога) — электродинамические счётчики. Количество электроэнергии, пропорциональное числу оборотов подвижной части прибора, регистрируется счётным механизмом.

В электрическом счётчике индукционной системы подвижная часть (алюминиевый диск) вращается во время потребления электроэнергии, расход которой определяется по показаниям счётного механизма. Диск вращается за счёт вихревых токов, наводимых в нём магнитным полем катушки счётчика, — магнитное поле вихревых токов взаимодействует с магнитным полем катушки счётчика.

В электрическом счетчике электронного типа, переменный ток и напряжение воздействуют на твердотельные (электронные) элементы для создания на выходе импульсов, число которых пропорционально измеряемой активной энергии. (Рис.7), (Рис.8).

Электрическая розетка представляет собой устройство безопасной передачи электроэнергии с бытовой сети к электрическому прибору. Конструкция розетки включает в себя корпус, контактные разъемы и фиксирующее гнездо для электрической вилки.

Внутренний механизм может быть керамическим или пластиковым. Керамический блок розетки стойкий к высокой температуре и служит радиатором для отвода тепла. Минусом является хрупкость керамики. В свою очередь, пластиковый механизм выполнен из поликарбоната и не подвергается возгоранию. Однако высокие температуры могут привести к плавлению конструкции. Разъемы розетки, которые обеспечивают передачу электричества, могут быть выполнены с латуни или бронзы. Подключение проводов к токопроводящим разъемам выполняется с помощью винтового зажима. Также, существуют розетки с быстрозажимным механизмом.(рис.9), (рис.10)

Электрический патрон, по сути является передаточным звеном, которое передает энергию электрического тока на устройство, генерирующее свет. Кроме того, патрон несет и монтажную функцию – именно в нем крепится само это устройство для генерации света. Добавим, он может иметь и эстетическое назначение, быть красивым, декоративным и радовать наш глаз.

Самым распространенным типом патронов является винтовой, для ламп с типом цоколя Е, где буква Е напоминает нам об изобретателе лампы накаливания, гениальном американском самоучке Томасе Альве Эдисоне. Edison screw type, то есть винт Эдисона. Лампы в данный вид патронов могут вкручиваться и выкручиваться. После буквы Е указывается диаметр цоколя лампы в мм. Например, существуют следующие патроны Е5, Е10, Е14, Е27 и Е40. Наиболее распространенными в быту являются патроны Е14 и Е27. Патроны Е40 в основном рассчитаны на мощные источники света и находят свое применение в уличном освещении.

Каждый патрон маркируется информацией о его характеристиках, которая наносится на его корпус. Патроны для цоколей Е14 имеют рабочий ток не более 2 А, номинальной мощностью 440 Вт, Е27 – не более 4 А, 880 Вт; Е40 – не более 16 А, 3500 Вт. Маркировка, наносимая на корпус патрона, зависит от производителя и как правило выглядит так 4А 250В, 4-250, 4/250. Максимальное  напряжение, подаваемое на патрон составляет 250 В.

Устройство данного патрона достаточно просто: он состоит из трех элементов – корпуса, цилиндрической формы, где располагается гильза с резьбой Эдисона, керамического вкладыша и двух медных или латунных контактов для подвода электрического тока к лампе. Подсоединение проводов к самому патрону может осуществляться тремя способами: винтовым соединением к керамическому вкладышу со смонтированными на нем латунными контактами, при помощи клеммных колодок и безвинтовым способом (для патронов из пластика).

При подсоединении проводов к патрону, фаза должна подключаться к центральному контакту цоколя лампочки. При таком подключении при вкручивании и выкручивании лампочки вероятность поражения электрическим током минимальна.

Выключатель — это двухпозиционный коммутационный аппарат с нормально-разомкнутыми контактами, предназначенный для работы в сетях с напряжением до 1000 вольт, не предназначенный для отключения токов короткого замыкания, без специальных устройств дугогашения, местного управления, с ручным приводом. Остальные характеристики этого выключателя, такие как рабочий ток, степень влаго-, пыле- и взрывозащищённости (IP), климатическое исполнение, способ установки, материал контактов — определяются производителем и зависят от конкретной модели.

Более того, для бытового выключателя актуально конструктивное исполнение — для внутренней установки (встраиваемым в стену, для скрытой проводки) или для внешней установки (устанавливаемым на стену, для открытой проводки). В основном применяются для включения и выключения освещения (люстр, плафонов). Для этой же цели в продаже появились выключатели с плавным управлением освещённости: светорегуляторы, диммеры, триммеры.

1. Диэлектрические перчатки;
2. Разные отвертки;
3. Шуруповёрт;
4. Плоскогубцы или пассатижи;
5. Бокорезы;
6. Стяжки из нейлона;
7. Штангенциркуль;
8. Специальные инструменты чтобы очистить провода от изоляции;
9. Приспособления для соединения проводов;
10. Защита для концов проводов;
11. Гаечные ключи;
12. Отвёртки с индикатором;
13. Дрель с насадками и свёрлами;
14. Индикация низкого напряжения;
15. Мультиметр;
16. Набор коронок;
17. Штроборез.

Согласно любым, даже самым поверхностным исследованиям, неисправная электропроводка в доме или квартире опасна, прежде всего, не из-за риска поражения электрическим током, а из-за перспективы возникновения пожара.

Нет, конечно, опасность удара током не исключается, но пожар не менее вероятен, а при своем возникновении он способен разом унести не одну жизнь и принести большие разрушения. Поэтому при проектировании, монтаже и эксплуатации электрической проводки необходимо не забывать о некоторых мерах, способных обеспечить пожарную безопасность и оградить людей от беды.

Меры, обеспечивающие пожарную безопасность электропроводки на стадии проектирования

Выбор марки кабелей и проводов, предписываемых к использованию в монтаже. Для стационарного монтажа в жилых и нежилых крытых помещениях рекомендуется использование медных кабелей ВВГнг либо NYM. Для переносных электроприемников и удлинителей подойдут кабели ПВС и ШВВП.

Изоляция этих кабелей не распространяет горение и даже в случае перегрева не может стать причиной пожара. Алюминиевый кабель к использованию в монтаже не допускается, поскольку контакты с участием алюминиевых проводников более склонны к потере надежности и к образованию электрической дуги, которая может вызвать возгорание.

Сечение должно подбираться по максимальной загрузке жилы с учетом допустимой нормы максимального длительного тока. Причем норма эта не является величиной постоянной, она зависит от количества жил в кабеле, типа изоляции и способа прокладки кабеля. Конкретные значения для самых ходовых сечений медных кабелей в поливинилхлоридной или резиновой изоляции приведены ниже.

Кабель сечением 1,5 кв. мм
Проложенный открыто (вне зависимости от количества жил) – 23 ампера;
Проложенные скрыто, два одножильных – 19 ампер;
Проложенные скрыто, три одножильных – 17 ампер;
Проложенные скрыто, четыре одножильных – 16 ампер;
Проложенный скрыто, один двухжильный – 18 ампер;
Проложенный скрыто, один двухжильный – 15 ампер;

Кабель сечением 2,5 кв. мм
Проложенный открыто (вне зависимости от количества жил) – 30 ампер;
Проложенные скрыто, два одножильных – 27 ампер;
Проложенные скрыто, три одножильных – 25 ампер;
Проложенные скрыто, четыре одножильных – 25 ампер;
Проложенный скрыто, один двухжильный – 25 ампер;
Проложенный скрыто, один двухжильный – 21 ампер;

Кабель сечением 4 кв. мм
Проложенный открыто (вне зависимости от количества жил) – 41 ампер;
Проложенные скрыто, два одножильных – 38 ампер;
Проложенные скрыто, три одножильных – 35 ампер; Проложенные скрыто, четыре одножильных – 30 ампер;
Проложенный скрыто, один двухжильный – 32 ампер;
Проложенный скрыто, один двухжильный – 27 ампер;

Кабель сечением 6 кв. мм
Проложенный открыто (вне зависимости от количества жил) – 50 ампер;
Проложенные скрыто, два одножильных – 46 ампер;
Проложенные скрыто, три одножильных – 42 ампер;
Проложенные скрыто, четыре одножильных – 40 ампер;
Проложенный скрыто, один двухжильный – 40 ампер;
Проложенный скрыто, один двухжильный – 34 ампер.

Если есть подозрения, что условия эксплуатации будут способствовать повышенному нагреву, жил, то указанные нормы можно занизить. Но увеличивать их нежелательно, так как это может привести к перегреву изоляции. Правильный выбор номиналов аппаратов максимально-токовой защиты.

Этот выбор осуществляют по сечению жилы кабеля. Для 1,5 кв. мм. – не более 16 ампер, для 2,5 кв. мм. – не более 25, для 4 кв. мм. – не более 40, а для 6 кв. мм – не более 50. Но все же необходимо учитывать и токовый номинал потребителей, которые включаются в линию. Ведь потребляя ток, превышающий собственную норму, бытовой прибор может не только выйти из строя, но и загореться, а для кабеля и автоматического выключателя это будет штатный режим работы.

Поэтому если в линии установлена лишь одна розетка на 16 ампер, то и автомат не должен быть более чем на 16 ампер, даже если кабель линии имеет сечение 2,5 кв. мм. Правильный выбор способа прокладки кабеля Основное правило здесь такое – кабель не должен непосредственно проходить по сгораемым конструкциям. Самый яркий пример – деревянные стены, открытую проводку по которым можно выполнять только на роликах или подложив металлическую полосу под кабель на всем его протяжении.

Можно спрятать кабель в гофре или пластиковый кабель-канал. Еще хуже, когда кабель прячут под деревянной обшивкой – тут уж прямая опасность возникновения пожара. Скрытая проводка в деревянных домах должна выполняться в трубах. Устройство в помещении настоящей, работающей охранно-пожарной сигнализации – мера отнюдь не лишняя, особенно в деревянных больших домах, где огонь может распространяться быстро, а заметить его вовремя не всегда возможно.

Схема квартирной электропроводки

1. Цоколь на центральный контакт приходит фаза на боковой ноль.
2. Выключатель ставится в разрыв фазы, он производит коммутацию. На неподвижный контакт как правило приходится присоединение фазы.
3. Розетка включается фаза и ноль, может служить распределительной коробкой.
4. Для повышения надежности и уменьшения потребления напряжения групповые линии штабелях розеток выполняют по кольцевой схеме.
5. Групповые линии квартир выполняются однофазном напряжении 220 вольт по радиальной или кольцевой схеме питания.

Тема: Монтаж квартирной электропроводки.

Материал и оборудование: провода, вводный автомат, три групповых автомата, распределительная коробка, счетчик, выключатель, розетки, диэлектрические перчатки, разные отвертки, плоскогубцы или пассатижи, специальные инструменты чтобы очистить провода от изоляции (ножик), изолента, мультиметр.

Цель: научиться последовательному собору квартирной электропроводки.

Ход работы:

1. Берём провод, который будет фазой, ведём его к вводному автомату.
2. С водного автомата ведем провод к первому контакту счётчика, выводим провод со второго контакта счетчика.
3. Счётчика ведём фазу на три групповых автомата соединяемых последовательно перемычкой, с трёх групповых автоматов выходит три провода их заводим в распределительная коробка.
4. От трёх групповых автоматов одна фаза идёт на выключатель (фаза на разрыв), а с выключателя уже идёт на цоколь (фаза на центральная контакт цоколя), также с бокового контакта цоколя выходит уже ноль и заходит обратно в распределительную коробку.
5. Вторая фаза выходит из распределительной коробки и идет на общие розетки, от розеток идёт ноль и заходит в распределительную коробку.
6. Третья фаза идёт на кухонную розетку, ноль выходит и идёт в распределительную коробку.
7. Ноль скручивается в один провод и идёт на третий контакт счётчика, выходит с четвёртого контакта и идет на стояк.
8. Все скрутки проводятся только в распределительная коробки каждую скрутку замотать изолентой.
9. Подсоединить фазу и ноль к сети, проверить мультиметром замкнута ли цепь.
10. Если всё же цепь не замкнулась, выявляем мультиметром неисправность и устраняем её.

Вывод по проекту по физике "Квартирная электропроводка": научился последовательному сбору квартирной электропроводки.

В современном мире электрическая энергия играет одну из важнейших ролей, ежедневно мы являемся её потребителями. Нам приходится иметь дело с ней, как в быту, так и на производстве. Так, приходя домой, мы включаем свет, разогреваем пищу, смотрим телевизор, всё это даёт нам электроэнергия.

Но, чтобы мы могли ей воспользоваться, необходимо обеспечить подключение потребителей к сети. Для этого необходимы знания свойств и соблюдение ряда правил. Так, при монтаже проводки в квартире должны быть соблюдены определённые этапы. Начиная с проектирования, и заканчивая проверкой качества монтажа и материалов, а также элементов включённых в сеть, нести определённую нагрузку. Все этапы по доведению электроэнергии до потребителя должны быть направлены на её безопасное использование человеком.

Для написания данной исследовательской работы и проекта по физике на тему "Квартирная электропроводка" были использованы ресурсы Сети Интернет.