Электрофорная машина: принцип действия, как работает, конструкция, устройство и применение

Что такое электрофорная машина и как она работает?

Генератор Вимшурста или электрофорная машина — это индукционный электростатический прибор, созданный как непрерывный источник электрической энергии. В XXI веке используется как вспомогательная техника для демонстрации физических опытов, касающихся различных электрических эффектов и явлений.

Немного из истории изобретения

В 1865 г. физик-экспериментатор из Германии Август Теплер разработал итоговые чертежи электрофорной машины. Одновременно с этим было сделано второе независимое открытие подобного агрегата немецким ученым Вильгельмом Хольцем. Главным отличием прибора была возможность получать большую мощность и разность потенциалов. Хольц считается создателем источника постоянного электрического тока.

Простая начальная конструкция применения электрофорной машины в 1883 г. была усовершенствована Джеймсом Уимсхерстом из Англии. Его модификация используется во всех физических лабораториях для наглядной демонстрации опытов.

Конструкция электрофорной машины

2 соосных диска вращаются друг против друга, неся при этом простейшие конденсаторы из алюминиевых секторов. Благодаря случайным процессам в первичный момент на участке одного из сегмента образуется заряд. Вызывается явление процессом трения о воздух. Из-за симметричности конструкции нельзя заранее предсказать итоговый знак.

В конструкции используются 2 лейденовские банки. Они создают из последовательно включенных конденсаторов единую систему. Это влияет на двойное уменьшение требований к рабочему напряжению в каждой емкости. Следует подбирать одинаковые номиналы, это залог равномерного распределения рабочего напряжения.

Снять напряжение призваны индукционные нейтрализаторы. Вся конструкция напоминает металлический гребень, парящий на некотором расстоянии над диском. В точку съема заряда приходят оба диска с эквивалентными знаками внешней поверхности. Нейтрализаторы спарены. После осуществления разгрузки сильно снижается заряд сегментов. В дополнительных конструкциях щетка легко соприкасается с краем диска.

Оператор за счет силы электрического привода либо собственной рукой насильно сближает отталкивающиеся элементы системы. Взаимодействующие друг с другом заряды стараются расположиться как можно дальше. Процесс способствует резкому росту поверхностной плотности зарядов во всех точках съема.

Электричество собирается в лейденовских банках с гребней нейтрализаторов. Происходит быстрый рост напряжения. Избежать выхода из строя системы помогает разрядник, прикрепленный к 2 электродам. Возможно получение дуги различно силы при регулировании дистанции между ними. Существует взаимосвязь: чем сильнее напряженность поля между 2 разрядниками, тем более шумный эффект сопровождает процесс опустошения банок Лейдена.

Сегменты остаются опустошенными после точки съема заряда. По течению движения устанавливаются уравнители потенциала или нейтрализаторы по принципу действия. Каждая противоположная сторона диска уже отдала заряд у различных щеток. В момент прохождения точки съема и после нее остаточные знаки заряда являются различными.

Отрезок толстой проволоки из меди с щетками из тончайших проволочек, парящих на небольшой высоте или трущих сегменты, способствует замыканию указанных противоположностей. Результат — заряды на обоих сегментах приравниваются к нулю, вся энергия превращается согласно закону Джоуля-Ленца в тепло, образующееся на утолщенной медной жиле.

Что такое банки Лейдена

Первым электрическим конденсатором, созданным учеными из Голландии Питером ван Мушенбруком, была лейденская банка. Изобретенный конденсатор имеет форму цилиндра с широким или средним горлом разного диаметра. Лейденскую банку делают из стекла. Изнутри и снаружи она оклеена специальным листовым оловом. Прикрывается изделие деревянной крышкой. Главной функцией изобретения является накопление и хранение больших зарядов.

Стимулировало создание такой банки широкое изучение электричества, общей скорости его распространения, а также свойств проводимости электроэнергии различных материалов. Благодаря ей получилось впервые добыть электрическую искру искусственным путем. Сейчас банки Лейдена применяются только как неотъемлемая часть электрофорных машин.

Каков принцип работы электрофорной машины

Из силы оператора берется энергия для смены знаков. Уже между уравнителями и щетками диски двигаются со взаимным отталкиванием навстречу друг другу. Свою роль играет количество оборотов в минуту. Повышена плотность заряда. Сильнейший заряд противолежащих дисков выталкивает остатки через отрезки медной проволоки. Из этого вытекает энергия, достаточная для смены знака.

Электрофорная машина

Электрофо́рная маши́на (генератор Уимшерста (Вимшурста) (англ. Wimshurst )) — демонстрационный вспомогательный прибор по теме «электричество». Использует явление электростатической индукции, при этом на полюсах машины (лейденских банках) накапливаются электрические заряды, разность потенциалов на разрядниках достигает нескольких сотен тысяч вольт.

Содержание

Описание работы

Машина состоит из двух соосных дисков (А и В) из изолирующего материала, на которые нанесены проводящие сегменты (см. схему). Диски приводятся во встречное вращение с равной угловой скоростью. Предположим, что сегмент A1 вначале несёт небольшой избыточный положительный заряд, а сегмент B1 — отрицательный. Когда A1 движется влево, а B1 — вправо, их потенциалы растут за счёт работы, выполняемой против силы их электростатического притяжения.

Двигаясь дальше, A1 касается щётки Z и частично разряжается во внешнюю цепь (нагрузкой может быть, например, лейденская банка). При последующем вращении дисков, А1 касается щётки X, которая связана проводником со щёткой X1, и снова получает заряд, на этот раз отрицательный, который отталкивается отрицательно заряженным сегментом B2 (находящимся в этот момент напротив сегмента на диске А, контактирующего со щёткой X1). Таким образом, положительный заряд переносится справа налево верхней частью диска А, а отрицательный слева направо его нижней частью.

История

Электрофорная машина была создана в 1865 немецким физиком-экспериментатором Августом Тёплером (англ.). Одновременно с Тёплером и независимо от него электрофорную машину изобрёл другой немецкий физик Вильгельм Гольц (англ.) (1836—1913). Машина Гольца по сравнению с машиной Тёплера позволяла получать большую разность потенциалов и могла использоваться в качестве источника постоянного электрического тока. В то же время она имела более простую конструкцию [1] . Между 1880 и 1883 годом её усовершенствовал английский изобретатель Джеймс Вимшурст. Используемые в настоящее время для демонстраций электрофорные машины представляют собой модификации машины Вимшурста.

См. также

Примечания

↑ Электрофорная машина Гольца [1]

Ссылки

Викифицировать статью.
Найти и оформить в виде сносок ссылки на авторитетные источники, подтверждающие написанное.

Wikimedia Foundation . 2010 .

Электрофорез в полиакриламидном геле
Электроэнегетика РФ

Полезное

Смотреть что такое “Электрофорная машина” в других словарях:

электрофорная машина — elektrostatinės indukcijos mašina statusas T sritis fizika atitikmenys: angl. influence machine vok. Influenzmaschine, f rus. электростатическая машина, f; электрофорная машина, f pranc. machine à influence, f; machine électrostatique à influence … Fizikos terminų žodynas

Электрофорная машина — см. Электрическая машина … Энциклопедический словарь Ф.А. Брокгауза и И.А. Ефрона

электростатическая машина — elektrostatinės indukcijos mašina statusas T sritis fizika atitikmenys: angl. influence machine vok. Influenzmaschine, f rus. электростатическая машина, f; электрофорная машина, f pranc. machine à influence, f; machine électrostatique à influence … Fizikos terminų žodynas

Электрический генератор — Основная статья: Электрогенераторы и электродвигатели Электрогенераторы в начале XX века Электрический генератор это устройство, в котором неэлектрические ви … Википедия

Электрогенератор — Электрогенераторы в начале XX века Электрический генератор это устройство, в котором неэлектрические виды энергии (механическая, химическая, тепловая) преобразуются в электрическую энергию. Содержание 1 История … Википедия

электрофор — а, м. électrophore m. Простейший электростатический прибор для получения электрических зарядов путем индукции. БАС 1. Приборы, служащие для возбуждения электричества: электрофор. Энц. Дельфина. Прибор для сохранения электрического напряжения;… … Исторический словарь галлицизмов русского языка

Influenzmaschine — elektrostatinės indukcijos mašina statusas T sritis fizika atitikmenys: angl. influence machine vok. Influenzmaschine, f rus. электростатическая машина, f; электрофорная машина, f pranc. machine à influence, f; machine électrostatique à influence … Fizikos terminų žodynas

elektrostatinės indukcijos mašina — statusas T sritis fizika atitikmenys: angl. influence machine vok. Influenzmaschine, f rus. электростатическая машина, f; электрофорная машина, f pranc. machine à influence, f; machine électrostatique à influence, f … Fizikos terminų žodynas

influence machine — elektrostatinės indukcijos mašina statusas T sritis fizika atitikmenys: angl. influence machine vok. Influenzmaschine, f rus. электростатическая машина, f; электрофорная машина, f pranc. machine à influence, f; machine électrostatique à influence … Fizikos terminų žodynas

machine à influence — elektrostatinės indukcijos mašina statusas T sritis fizika atitikmenys: angl. influence machine vok. Influenzmaschine, f rus. электростатическая машина, f; электрофорная машина, f pranc. machine à influence, f; machine électrostatique à influence … Fizikos terminų žodynas

Электрофорная машина принцип действия

Электрофорная машина
Электрофо́рная маши́на

(генератор Уимсхёрста (неправильно: Вимшёрста) (англ. Wimshurst)) — электростатический генератор, электрическая машина для генерирования высокого напряжения, разработана между 1880 и 1883 британским изобретателем Джеймсом Уимсхёрстом (англ.) (1832–1903). Использует явление электростатической индукции, при этом на полюсах машины (лейденских банках) накапливаются электрические заряды, разность потенциалов на разрядниках достигает нескольких сотен тысяч вольт. Работает с помощью механической энергии.

Описание работы

Схема электрофорной машины Уимсхёрста
Машина состоит из двух соосных дисков (А и В) из изолирующего материала, на которые нанесены проводящие секторы (см. схему). Диски приводятся во встречное вращение с равной угловой скоростью. Предположим, что сектор A1 вначале несёт небольшой избыточный положительный заряд, а сектор B1 — отрицательный. Когда A1 движется влево, а B1 — вправо, их потенциалы растут за счёт работы, выполняемой против силы их электростатического притяжения.

Когда A1 достигает положения напротив сектора B2 пластины B, который в этот момент контактирует со щёткой Y, он будет под высоким положительным потенциалом и, таким образом, вызовет разделение заряда в проводнике, соединяющем Y и Y1, перенеся большой отрицательный заряд на B2 и большой положительный заряд на удалённый сектор, которого в этот момент касается щётка Y1.

Двигаясь дальше, A1 касается щётки Z и частично разряжается во внешнюю цепь (нагрузкой может быть, например, лейденская банка). При последующем вращении дисков, А1 касается щётки X, которая связана проводником со щёткой X1, и снова получает заряд, на этот раз отрицательный, который отталкивается отрицательно заряженным сектором B2 (находящимся в этот момент напротив сектора на диске А, контактирующего со щёткой X1). Таким образом, положительный заряд переносится справа налево верхней частью диска А, а отрицательный слева направо его нижней частью.

Схема работы электрофорной машины. Секторы представлены движущимися квадратами, контактные щётки — стрелками. Красным цветом обозначен положительный заряд, зелёным — отрицательный.

§2 Устройство и принцип работы машины

Электрофорная машина двойного вращения состоит из двух встречно вращающихся дисков. На обоих дисках находятся проводящие сегменты, которые изолированы друг от друга. Две обкладки с обеих сторон дисков вместе образуют по одному конденсатору. Из-за этого ее еще иногда называют – конденсаторной машиной. На каждом диске находятся также по нейтрализатору, который отводит заряд щетками с двух противоположных сегментов диска на землю. С левой и правой стороны дисков находятся коллекторы. В них поступают сгенерированные заряды снятые гребенками с краев. как переднего, так и заднего диска. В большинстве случаев заряды собираются в конденсаторы, такие как, например, Лейденская банка для произведения более сильных искр. Перед началом эксплуатации необходимо наэлектризовать оправы разноименными зарядами (например, р +, а р’ -). Эти оправы (полоски) в соответствии с явлением индукции будут действовать на вращающийся диск В, а через него на гребенки О и О’, при этом р, обладая положительным зарядом, вызовет через влияние появление отрицательного заряда в части m диска В и притянет тот же заряд из гребенки О, который отложится в части m’ диска В.

Таким образом, диск В электризуется отрицательно на обеих своих сторонах в m и m’, в то время как гребенка О и кондуктор Сг заряжаются положительно. По мере вращения диска m и m’ перемещаются к окну F’, где поверхность m’ усиливает влияние полоски р’, притягивая из гребенки С’ положительный заряд, заряжая гребенку О’ и кондуктор С’г’ отрицательно. В свою очередь m, оказывая индуктивное воздействие на полоску р’, притягивает положительный заряд, поддерживая ее в отрицательном состоянии. Затем части m и m’ снова проходят перед окном F и т.д., повторяя последовательно описанный процесс.

Для начала нужно посмотреть из чего состоит электрофорная машина:

Машина состоит из двух соосных дисков (А и В) из изолирующего материала, на которые нанесены проводящие сегменты (рисунок 1). Диски приводятся во встречное вращение с равной угловой скоростью. Предположим, что сегмент A1 вначале несёт небольшой избыточный положительный заряд, а сегмент B1 — отрицательный. Когда A1 движется влево, а B1 — вправо, их потенциалы растут за счёт работы, выполняемой против силы их электростатического притяжения.

Когда A1 достигает положения напротив сегмента B2 пластины B, который в этот момент контактирует со щёткой Y, он будет под высоким положительным потенциалом и, таким образом, вызовет разделение заряда в проводнике, соединяющем Y и Y1, перенеся большой отрицательный заряд на B2 и большой положительный заряд на удалённый сегмент, которого в этот момент касается щётка Y1.
рисунок 3
Двигаясь дальше, A1 касается щётки Z и частично разряжается во внешнюю цепь (нагрузкой может быть, например, лейденская банка). При последующем вращении дисков, А1 касается щётки X, которая связана проводником со щёткой X1, и снова получает заряд, на этот раз отрицательный, который отталкивается отрицательно заряженным сегментом B2 (находящимся в этот момент напротив сегмента на диске А, контактирующего со щёткой X1). Таким образом, положительный заряд переносится справа налево верхней частью диска А, а отрицательный слева направо его нижней частью.

История

Электрофорная машина была разработана в 1865 году немецким физиком-экспериментатором Августом Тёплером. Одновременно с Тёплером и независимо от него электрофорную машину изобрёл другой немецкий физик Вильгельм Хольц. Машина Хольца по сравнению с машиной Тёплера позволяла получать большую разность потенциалов и могла использоваться в качестве источника постоянного электрического тока. В то же время она имела более простую конструкцию[1]. Между 1880 и 1883 годами её усовершенствовал английский изобретатель Джеймс Уимсхёрст (англ.). Используемые в настоящее время для демонстраций электрофорные машины представляют собой модификации машины Уимсхёрста.

§1. Конструкция электрофорной машины

Первая электростатическая машина появилась около 1650 г. Ее сконструировал немецкий ученый, бургомистр Магдебурга Отто фон Герике. Работа этой машины основывалась на явлении электризации тел трением. В дальнейшем было создано большое количество разнообразных конструкций электрических машин трения, но все они имели общий существенный недостаток: работа с такими машинами требовала приложения очень больших физических усилий.

Электрофорная машина была создана в 1865 немецким физиком-экспериментатором Августом Теплером. Одновременно с Теплером и независимо от него электрофорную машину изобрёл другой немецкий физик Вильгельм Гольц (1836-1913). Машина Гольца по сравнению с машиной Теплера позволяла получать большую разность потенциалов и могла использоваться в качестве источника постоянного электрического тока. В то же время она имела более простую конструкцию. Между 1880 и 1883 годом её усовершенствовал английский изобретатель Джеймс Вимшурст. Используемые в настоящее время для демонстраций электрофорные машины представляют собой модификации машины Вимшурста.

Электростатика – раздел электродинамики изучающей взаимодействие неподвижных электрических зарядов. В процессе изучения этой науки в качестве демонстрационного вспомогательного прибора используют электрофорную машину или генератор Вимшурста. Она предназначена для получения больших зарядов и высоких разностей потенциалов. Используя явление электромагнитной индукции, на полюсах машины накапливаются электрические заряды, а разность потенциалов на разрядниках достигает нескольких сотен тысяч вольт. Ее прототип был создан в 1865 году. Машина состоит и двух вращающихся в противоположные стороны дисков. На стойках двух лейденских банок. Внешние обкладки банок соединены между собой по средствам подвижной пластины расположенной между двумя зажимами, внутренние соединены с отдельными кондукторами. Ручки кондукторов изолированы во избежание удара током при изменении положение кондукторов относительно друг друга. На внешней стороне дисков нанесены аллюминивые секторы. В соприкосновение с ними входят счетки. Диски приводятся в движение непосредственно при помощи ременной передачи. Все части машины смонтированы на пластмассовых стойках, которые вместе с лейденскими банками укреплены на общей деревянной подставке. При вращении дисков один из секторов несет некий положительный заряд, а противоположный ему сектор отрицательный. Когда секторы движутся в разные стороны, их потенциалы растут за счет работы выполняемой против сил их электростатического притяжения. При вращении дисков происходит разделение заряда. Между кондукторами мы видим разряд и слышим треск. Сила тока зависит от быстроты вращения дисков. Она не велика, но напряжение огромно. Поэтому не допускается контакт с кондукторами.
Электрофорная машина
— демонстрационный вспомогательный прибор по теме «электричество». Использует явление электростатической индукции, при этом на полюсах машины (лейденских банках) накапливаются электрические заряды, разность потенциалов на разрядниках достигает нескольких сотен тысяч вольт. Электрофорная машина была создана в 1865 году немецким физиком-экспериментатором Августом Тёплером. Одновременно с Тёплером и независимо от него электрофорную машину изобрёл другой немецкий физик Вильгельм Гольц (
англ.
) (1836—1913). Машина Гольца по сравнению с машиной Тёплера позволяла получать большую разность потенциалов и могла использоваться в качестве источника постоянного электрического тока. В то же время она имела более простую конструкцию. Между 1880 и 1883 годом её усовершенствовал английский изобретатель Джеймс Вимшурст. Используемые в настоящее время для демонстраций электрофорные машины представляют собой модификации машины Вимшурста.

Электрофорная машина — электростатический генератор для экспериментов и классов физики PEG-20

Вниманию юных техников и физиков, а так же учителей физики рады представить электрофорную машину — электростатический генератор для экспериментов и классов физики PEG-20. Данный прибор это генератор статического заряда, состоящий из двух колес, вращающихся во взаимно противоположных направлениях. В наше время очень часто данное устройство используется учителями на уроках физики для демонстрации силы электрической дуги. Данный прибор представляет собой современный вариант генератор Вимшурста и является индукционной электростатической машиной. В ней статический заряд образуется не с помощью трибоэлектричества, когда присутствует трение, а через индуцирование зарядов. Прибор выполнен из пластика и металлических элементов и имеет размер 24 х 28,5 х 20 см. Принцип использования очень прост, достаточно просто начать крутить за соответствующую ручку и прибор начинает работать. При вращении рукоятки диски начинают двигаться в противоположных направлениях. Щетки начинают контактировать то с одними, то с последующими металлическими полосками. С каждым оборотом начинает накапливаться всё больший и больший заряд, что обеспечивает увеличение потенциала на контактах. Как только накопленный заряд достигает максимального значения дальнейший рост заряда прекращается. Для лучшего накопления используют конденсаторы в виде лейденских банок. После накопления заряда, приблизив контакты достаточно близко друг к другу, происходит «разрядка» которую прекрасно видно, после чего рост заряда вновь продолжается.

В быту, в таком виде данный прибор не используется, а служит лишь историческим экспонатом, иллюстрирующим историю возникновения и развития научно-технического прогресса и инженерной мысли. Лабораторная демонстрация показывает различные явления и эффекты электричества. Если Вы учитель физики или директор учебного заведения, где ученикам наглядно демонстрируют те или иные физические явления, тогда данная электрофорная машина — электростатический генератор для экспериментов и классов физики PEG-20 станет для Вас просто незаменимым инструментом в области знакомства с электричеством.

Меры предосторожности:

Не допускайте к машине и не давайте играть с данным генератором детям
Используйте данный генератор только будучи хорошо знакомым с ее возможностями и с мерами предосторожности
Поскольку машина генерирует высокое напряжение, не прикасайтесь к металлическим частям во время работы с машиной.
Не забудьте разрядить электроды металлической ручкой «Y» после завершения эксперимента.
Не поворачивайте ручку слишком сильно, так как система шкивов может быть повреждена.
Если искра не видна или не слышна, проверьте машину на предмет попадания влаги в щетки. Высушить машину можно подержав на солнце или рядом с нагревательным прибором (до удаления влаги).

Спецификация:

Возможность использования для демонстрации экспериментов в классах физики
Материал: металл, пластик
Размер: 24 х 28,5 х 20 см
Вес: 1,4 кг.

Комплектация:

Электрофорная машина — электростатический генератор для экспериментов и классов физики PEG-20 – 1 шт.

Описание работы электрофорной машины

При вращении рукоятки диски начинают двигаться в противоположных направлениях. Щетки, которые обычно выполняются в виде мишуры начинают контактировать то с одними, то с последующими металлическими полосками. С каждым оборотом начинает накапливаться всё больший и больший заряд, что обеспечивает увеличение потенциала на контактах 6 и 7. Для лучшего накопления используют конденсаторы в виде лейденских банок.

Как только накопленный заряд достигает максимального значения для используемой конструкции машины Вимшурста, дальнейший рост заряда прекращается. Чем больше диаметра дисков и чем больше скорость вращения, тем больший заряд способна выработать электрофорная машина.

Вращающиеся электрические машины

Вращающаяся электрическая машина

— электротехническое устройство, предназначенное для преобразования энергии на основе электромагнитной индукции и взаимодействия магнитного поля с электрическим током, содержащее, по крайней мере, две части, участвующие в основном процессе преобразования и имеющие возможность вращаться или поворачиваться относительно друг друга [2].

Вращающаяся машина постоянного тока

, или машина постоянного тока — вращающаяся электрическая машина, основной процесс преобразования энергии в которой обусловлен потреблением или генерированием только постоянного электрического тока.

Вращающаяся машина переменного тока

— вращающаяся электрическая машина, основной процесс преобразования энергии в которой обусловлен потреблением или генерированием переменного электрического тока.

Что такое электрофорная машина и как она работает? Принцип действия электрофорной машины Электрофорная машина из cd

Немного из истории изобретения

Начальная разность потенциалов в электрофорной машине

Приветствую, дорогие друзья. На связи Тимур Гаранин. На моём канале есть ролик, посвященный электростатической индукции и работе электрофорной машины.

Один пользователь в комментариях под этим роликом задал вопрос, откуда берется начальный заряд, для того чтобы электрофорная машина запустила процесс разделения зарядов. Я решил ему ответить, объяснил, что сперва нас интересует не столько заряд сколько разность потенциалов между секторами. В машине отсутствует механизм уравновешивания потенциалов, на практике невозможно создать условий, когда у нас на секторах одинаковое количество положительных и отрицательных зарядов, более того невозможно создать условия, когда ёмкость всех секторов является одинаковой.

И не будем забывать про то, что носители заряда являются дискретными, и кроме того распределение заряда по поверхности проводника неравномерно.

Дал этому человеку ссылку на плейлист «электростатика» на моём втором канале, где даны исчерпывающие объяснения и демонстрации электростатической индукции, распределения заряда по поверхности проводника, распределение потенциала, и так дальше. Короче, дал человеку достаточно материала, чтобы он гарантированно разобрался, как происходит умножение разности потенциалов в машине Уимсхёрста.

И, что Вы думаете, он мне ответил? Он зачем-то написал мне, что он физик-теоретик, которому военный НИИ предлагал 100 млн за работу. А потом и вовсе назвал меня идиотом и послал к чёрту.

В общем, персонаж оказался сказочный. Но зато у меня возникла идея сделать вот этот ролик, в котором я объясню, откуда берётся начальная разность потенциалов между секторами, и почему машину Уимсхёрста не нужно специально электризовать перед работой.

Начнем с того, что количество положительных и отрицательных зарядов на секторах всегда будет разным. В реальных условиях невозможно сделать так, чтобы количество элементарных зарядов на секторах было одинаковым. Но кроме того, есть еще такая вещь как дискретность носителя заряда. Электрон не может поделиться пополам. Это означает, что когда мы начнём вращать диски, размыкать и замыкать сектора, электроны обязательно начнут перескакивать из одних секторов в другие сектора, тем самым увеличивая неравенство заряда.

Это очевидная причина, и она не единственная. Нас в конечном счете интересует не заряд на секторах, а разность потенциалов между ними. А потенциал объекта относительно системы измерения зависит от ёмкости этого объекта. Представьте себе что мы заряжаем зарядом одна миллионная Кулона относительно Земли шар диаметром 1м, и в таком случае его потенциал относительно Земли будет весьма невелик. А теперь мы заряжаем этим же зарядом шарик диаметром 1 см. Его потенциал относительно Земли будет очень высок.

Либо мы просто можем шар диаметром 1М сжать до диаметра 1 см, в результате чего этот шарик станет гораздо более высоковольтным. Подробнее про зависимость потенциала и напряжения от величины емкости Я уже рассказывал о своем курсе электричество, и даже здесь на YouTube есть ролик посвященный этой теме.

Так вот в электрофорной машине мало того, что у нас сектора изначально имеют разную площадь поверхности, замыкая и размыкая сектора диагональным проводником, мы всё время изменяем емкость системы секторов. Это постоянно изменяет потенциал и заставляет заряды перетекать в проводниках под действием сил электрического поля.

Вспомним ещё про одну вещь. Распределение заряда по поверхности проводника. Если бы сектора были шарообразные, то заряд распределялся бы равномерно по всей поверхности секторов. Но сектора то в реальности плоские, а это означает что весь заряд собирается по краям секторов. Если кто-то не понимает как это работает, советую посмотреть соответствующие ролики в плейлисте электростатика.

Так вот, просто проводя контактом диагонального проводника от края к центру и от центра к краю, мы уже заставляем заряды перетекать из сектора или в сектор.

Но даже если представить, что наш прибор создан какими-то непостижимым высшими силами, и у него абсолютно одинаковые сектора, с абсолютно одинаковой емкостью и соотношением элементарных зарядов, диагональные проводники не имеют ёмкости вообще, и распределение заряда по сектору каким-то образом уравновешенно, то всё равно, при первом же вращении дисков, машина начнет умножать разность потенциалов. Но откуда же взялась эта разность потенциалов?

Наш прибор не находится в абсолютной пустоте. Он находится в окружении других объектов, которые имеют свою емкость и свой заряд. Даже банально приближение человека к машине приведет к перераспределению заряда в проводниках под действием поля человека. И как только этот человек начнёт вращать ручку, первое же прохождение сектора приведёт к умножению этого неравенства.

А дальше разность потенциалов будет умножаться в геометрической прогрессии. Как вы помните из предыдущего ролика, на каждый сектор на первом диске своим полем воздействует сразу несколько секторов на втором диске. Поэтому разность потенциалов растет не линейно, а в геометрической прогрессии.

Давайте сделаем выводы из всего вышесказанного:

1. Поддерживать равенство потенциалов между секторами в электрофорной машине в реальных условиях невозможно

2. Благодаря тому, что заряд в проводниках начинает перемещаться под действием малейшей разности потенциалов, машина Уимсхёрста не нуждается в том, чтобы ее предварительно электризовали. В этом её большое преимущество перед машиной Бонетти, которая металлических секторов не содержит и нуждается в предварительной электризации.

На этом я закругляюсь. Надеюсь вам было интересно, и я смог донести, чем обусловлено начальное разделение зарядов в электрофорной машине.

Пишите в комментариях свои вопросы и предложения, всем удачи!

Конструкция электрофорной машины

Каков принцип работы аппарата?

Электрофорная машина с момента ее изобретения (а это начало восемнадцатого века) пережила много изменений. Но основная идея осталась. Основой конструкции машины являются диски с наклеенными обкладками Приложив определенную механическую силу с помощью их можно вращать в разные стороны, противоположные друг другу. На обкладке одного диска возникает положительный заряд. Он притянет к себе другой заряд (отрицательный). Положительный уйдет через проводник со щетками (нейтрализатор), который касается противоположной обкладки. Поворачивая диски, получаем заряды, аналогичные исходным. Но они уже будут влиять на другие обкладки. Учитывая то, что диски вращаются в противоположные стороны, заряды стекаются к коллекторам. У такого демонстрационного аппарата, как электрофорная машина, принцип работы основан именно на этом моменте. На щетках обоих дисков, которые не касаются их поверхности и находятся по краям, заряды в какой-то момент становятся настолько огромными, что в воздушном пространстве возникает пробой, и проскакивает электрическая искра. Именно поэтому к коллекторам можно присоединять дополнительные конденсаторы разных емкостей, что придаст большую красоту эффекту возникновения разряда.

Принцип работы генератора статического электричества (ещё их называют электрофорные машины) заключается в том, что диски вращаются относительно друг друга в противоположные стороны и создают положительные и отрицательные заряды. При вращении дисков по мере накопления зарядов происходит разряд — молния между электродами.

Что такое банки Лейдена

Каков принцип работы электрофорной машины

За счет повышения показателей поверхностной плотности происходит съем заряда в приборе. В единичной точке делаются энергетические запасы в банке Лейдена, другое место служит для изменения знака. Индукционные нейтрализаторы практически не имеют отличий. Они оба выполняют общую функцию нейтрализации энергии. Общая схема:

Существует 2 типа конденсаторов в конструкции: банки Лейдена, где заряд накапливается, и комбинация сегмента обоих дисков с диэлектриком и алюминиевой обкладкой.
Понижением заряда алюминиевых сегментов занимаются 2 вида нейтрализаторов. Первый используется для смены знака или поляризации, второй для зарядки лейденовской банки.

Вся энергия поступает не от трения алюминия и меди или электризации воздуха. Она создается за счет принудительных наполнений конденсаторов силой кручения диска. Все процессы выполняются благодаря резкому повышению в точках съема поверхностной плотности зарядов.

Читайте также:

Утепление стен в бане из пеноблоков

На чем основана работа электрофорной машины?

Использование взаимного усилия обоих дисков — именно этот принцип является основным в данном устройстве. Эффект возникновения разности потенциалов, а затем разрядов и искр достигается правильным расположением секторов. Конечно, существуют разработки, использующие и чистые диски, но подобный они не выдают. Такие конструкции часто применяются в небольших учебных учреждениях. Расстояние между дисками у такого прибора, как электрофорная машина, играет важнейшую роль и оказывает существенное влияние на достижение необходимого напряжения на конденсаторах.

Применение электрофорной машины

С 70-х гг. машина Вимшурста не используется для непосредственной добычи электрической энергии. Сегодня она выступает историческим экспонатом, иллюстрирующим историю возникновения и развития научно-технического прогресса и инженерной мысли. Лабораторная демонстрация, для чего создают электрофорную машину, показывает различные явления и эффекты электричества.

Допустимо использование индукционных нейтрализаторов, снимая заряды с жидких диэлектриков, например нефти. На любом производстве в воздухе получить искру опасно, это может привести к пагубным последствиям, задымлению и даже взрыву.

Электробезопасность

Электробезопасность — система организационных мероприятий и технических средств, предотвращающих вредное и опасное воздействие на работающих от электрического тока и электрической дуги. Электробезопасность включает в себя правовые, социально-экономические, организационно-технические, санитарно-гигиенические, лечебно-профилактические, реабилитационные и иные мероприятия. Правила электробезопасности регламентируются правовыми и техническими документами, нормативно-технической базой. Знание основ электробезопасности обязательно для персонала, обслуживающего электроустановки и электрооборудование.

Содержание

Методы защиты

Методами защиты является ряд мероприятий по снижению вероятности до нуля получения травм и/или повреждений при использовании электрооборудования.Л.Г

Проектирование

Проектирование осуществляется лицом, обладающим необходимой на проектировку электросистем документацией (компетентностью) или же квалифицированным лицом под руководством компетентного лица. При проектировании учитываются все возможные риски при использовании электроэнергии и применяются методы избежания опасностей. При проектировании всегда исходят из самых худших условий эксплуатации с учётом 100 % вероятности всех рисков. Перед сдачей проекта в эксплуатацию, в зависмости от степени опасности проектируемого объекта, он должен пройти согласование в соответствующих инстанциях.

Снижение напряжения прикосновения

== Заземление

Заземление, т. е. преднамеренное в целях электробезопасности электрическое соединение с заземляющим устройством металлических частей, нормально не находящихся под напряжением, применяется в сетях с изолированной нейтралью. Чем меньше сопротивление защитного заземления, тем меньше напряжение на этих частях при пробое изоляции. При проектировании одним из важных элементов является доведение разности потенциалов между различными металлическими частями до безопасного для человека и животных значения. Для этого используется заземление и выравнивание потенциалов: все открытые металлические части электрически соединяются на главной шине заземления, таким образом разность потенциалов между ними не должна представлять угрозу для человека или животных при касании между двумя частями металлоконструкций.

Использование сверхнизких напряжений

Для электроснабжения объектов повышенной влажности, используют сверхнизкие напряжения (до 50 вольт или 3-й класс защиты), которые сами по себе не являются источником опасности для человека и при протекании не вызывают спазмы или какие-либо ещё опасные электротравмы. Наибольшая степень безопасности достигается при напряжениях до 10 В. В производстве чаще используют сети напряжением 12 В и 36 В. Для создания таких напряжений используют понижающие трансформаторы. Ещё одним преимуществом использования сверхнизкого напряжения является отсутствие надобности в использовании защитного заземления. Помимо влажных помещений, сверхнизкое напряжение нашло применение и во взрывоопасной среде.

Сверхнизкое напряжение различают на:

SELV — safety extra-low voltage
PELV — protected extra-low voltage
FELV — functional extra-low voltage

Возможность оперативного снятия напряжения

В случае возникновения опасных ситуаций, всегда должны иметься возможность как можно быстрее снять напряжение и освободить тем самым попавших под напряжение людей. Для этих целей на входе в электрощит используют выключатель нагрузки — рубильник. В случае попадания людей под напряжение, отключение входного рубильника обесточит сразу все цепи, освободив тем самым попавших под напряжение людей — процесс снятия напряжения в этом случае произойдёт намного быстрее чем поиск группового предохранителя, тем самым сильно повысив шансы на спасение пострадавших. Рубильник подбирается по количеству фаз и номинальному току. Выбор номинального тока рубильника может происходить на основании двух фактов:

совпадать с номинальным током предохранителя, защищающем питающую линию данного электрощита
по сумме номинальных токов всех групповых предохранителей (нежелательно)
в случае, если питающий кабель является магистральным и снабжает электроэнергией сразу несколько электрощитов, то в качестве входного коммутационного аппарата устанавливается предохранитель

Цепи электродвигателей

Во избежании механических травм в снабжённых электродвигателями аппаратуре используется кнопка экстренной остановки, т. н. «кнопка-гриб». Как правило, это фиксирующаяся в устойчивом положении кнопка с нормально-замкнутыми контактами, включаемая в цепь управления электродвигателем последовательно контактору. В случае нажатия на эту кнопку, механизм фиксируется в «утопленном» положении, тем самым удерживая цепь управления в разомкнутом состоянии; а поскольку катушка контактора больше не получает электропитания, то контактор разводит пары контактов, разрывая при этом цепь и прекращая снабжение электродвигателя. По прекращении подачи электропитания на электродвигатель, происходит его остановка и освобождение человека от механического воздействия крутящихся механических частей электродвигателя.

Пожарная безопасность

При проектировании, одной из целей является недопущение опасных режимов работы, при которых может произойти перегрев проводки и пожар. Электросистема должна быть спроектирована таким образом, чтобы исключить работу при аварийных режимах, ведущих к повреждению чрезмерной температурой или пожару. Иными словами, вся выделяющаяся при эксплуатации тепловая энергия должна рассеиваться в окружающую среду без повреждения каких-либо частей электрооборудования.

Электрическое разделение сетей

Разветвленная электрическая сеть большой протяженности имеет значительную емкость и небольшое сопротивление фаз относительно земли. В этом случае даже прикосновение к 1 фазе является очень опасным. Если единую сеть разделить на ряд небольших сетей такого же напряжения, то опасность поражения резко снижается. Обычно разделение сетей осуществляется путем подключения отдельных электроустановок через разделительные трансформаторы. Защитное разделение сетей допускается лишь для сетей до 1000 В.

При проведении электроработ

При проведении электроработ рассматривается обеспечение недоступности к токоведущим частям (как во время работ, так и после) для сведения к минимуму рисков или вовсе исключение опасности прикосновения к токоведущим частям электрооборудования. Это достигается посредством ограждения и расположения токоведущих частей на недоступной высоте или в недоступном месте. Ограждения применяют сплошные и сетчатые с размером ячейки сетки 25×25 мм. Сплошные ограждения в виде кожухов и крышек применяются в электроустановках до 1000 В.

Ответственность

наличие юридически-ответственного за электроработы лица (производителя электроработ), обладающего необходимой документацией (компетентностью) на проведение электроработ данного вида
наличие у исполнителей электроработ достаточной квалификации для безопасного исполнения электроработ
обладание необходимыми инструментами и прочим оборудованием для безопасного проведения электроработ

Место проведения электроработ

Перед началом электроработ, подготавливают место:

для исключения опасностей, место проведения электроработ огораживается от посторонних
для безопасности самих рабочих, ликвидируются те или иные источники опасности, представляющие опасность для самих рабочих и/или угрожающие безопасному проведению работ

Снятие напряжения

Во избежание создания опасных ситуаций, перед началом работ снимается напряжение на задействованном участке электроцепи и коммутационный аппарат помечается соответствующими предупреждающими знаками. В промышленных электроустановках используются заземляющие ножи, закорачивающие фазные провода на стороне потребителя при снятии напряжения на землю: в случае ошибочного возвращения напряжения произойдёт короткое замыкание и срабатывания предохранителя, работающие в электроустановке люди при этом не пострадают. При электроработах в жилом хозяйстве чаще всего ограничиваются отключением предохранителя — таким образом случайный возврат напряжения поставит под угрозу жизни работающих в электроустановке людей. Для воздушных линий используется переносное заземление.

Проверка отсутствия напряжения

Проверка отсутствия напряжения на оголённых проводниках проверяется исключительно двухполюсным пробником. Перед работой сам пробник проверяется на исправность в том месте, где есть напряжение (электрики зачастую используют карманный фонарь, поскольку в диапазон измерения многих современных пробников входит как напряжение карманного фонаря, так и напряжение бытовой сети). После проверки пробника на исправность, им проверяют отсутствие напряжение между фазами, затем между каждой фазой и нулевым проводником и между каждой фазой и защитным проводником (7 измерений).

Инструменты

При проведении работ в электроустановке допускается использование только изолированных инструментов, имеющих изолированную рукоятку на отведённое напряжение. Во избежание поражения электрическим током или ожогов из-за короткого замыкания, строго запрещается работать в электроустановке слесарными инструментами.

Работа под напряжением

Работа под напряжением представляет собой риски:

поражение электрическим током ввиду большой площади открытых проводников
получения ожогов из-за возможности создания случайного короткого замыкания

До 400 вольт

При невозможности снять напряжение, рабочие используют спецоборудование: диэлектрические перчатки и защиту лица от ожогов. Перед началом работ тщательно взвешиваются возможные риски и ликвидируются источники потенциальной опасности для самих рабочих.

«Одна рука»

Допускается только при напряжении свыше 35 киловольт, когда провода находятся на достаточно большом друг от друга расстоянии и тело человека физически не может оказаться между проводами. При проведении таких работ работающее лицо «заземляется» на тот провод, над которым оно осуществляет работу (разность потенциалов между проводом и человеком должна быть

0 вольт), при этом исключая возможность касания земли.

Установка

Главной целью установки является сведение к минимуму рисков, связанных с использованием электроэнергии. Например, все аппараты контроля и управления должны быть скрыты в панель, доступ к находящимся под опасным напряжением проводящим частям должен быть надёжно закрыт от случайного прикосновения, степень защиты электрооборудования должна соответствовать среде эксплуатации.

Окончание работ

По окончании работ, место работы приводится в порядок, мусор утилизируется и перед возвращением напряжения работа принимается ответственным за проведение электроработ лицом (производитель электроработ) или же обладающим соответствующими полномочиями инспектором органов технического надзора. На момент возвращения напряжения, электроустановка должна быть полностью пригодна для использования: все рабочие должны покинуть место проведения электроработ (ввиду завершённости) и проводящие части должны быть тщательно закрыты от посторонних.

При бытовом использовании электроэнергии

Своевременное обслуживание
Своевременный контроль изоляции и заземления
Отказ от искусственного создания опасных ситуаций самим бытовым пользователем

Электрическая изоляция

Слой диэлектрика, которым покрывают поверхность токоведущих элементов, или конструкция из непроводящего материала, с помощью которой токоведущие части отделяются от остальных частей электрооборудования. Выделяют следующие виды изоляции:

рабочая — электрическая изоляция токоведущих частей электроустановки, обеспечивающая ее нормальную работу и защиту от поражения электрическим током;
дополнительная — электрическая изоляция, предусмотренная дополнительно к рабочей изоляции для защиты от поражения электрическим током в случае повреждения рабочей изоляции;
двойная — изоляция, состоящая из рабочей и дополнительной изоляции;
усиленная — улучшенная рабочая изоляция, которая обеспечивает такую же защиту от поражения электрическим током, как и двойная изоляция;
сопротивление изоляции должно быть не менее 0.5 МОм.

Каждый используемый в быту электроприбор имеет определённый класс защиты. Каждому классу защиты соответствует своя степень изоляции:

Класс 0 — прибор имеет только рабочую изоляцию (на сегодняшний день не выпускаются);
Класс 1 — прибор имеет только рабочую изоляцию, но при этом имеет контакт для присоединения защитного провода;
Класс 2 — прибор имеет рабочую и дополнительную изоляцию или же усиленную и тем самым не требует заземления;
Класс 3 — прибор питается безопасным для человека напряжением и не требует усиленных мер предосторожности

Группы допуска по электробезопасности

В соответствии с ПТЭЭП (Правила Технической Эксплуатации Электроустановок Потребителя) и ПТБ для персонала, обслуживающего (работающего) электроустановки, установлено 5 квалификационных групп по электробезопасности:

– I квалификационная группа присваивается неэлектротехническому производственному персоналу: операторам ПК, обслуживающему электропечи и т.п.
– II квалификационная группа присваивается квалификационной комиссией неэлектротехническому персоналу, обслуживающему установки и оборудование с электроприводом, электросварщики (без права подключения), термисты установок ТВЧ, машинисты грузоподъемных машин, передвижные машины и механизмы с электроприводом, работающим с ручными электрическими машинами и другими переносными электроприемниками и т.д.
– III квалификационная группа присваивается только электротехническому персоналу. Эта группа дает право единоличного обслуживания, осмотра, подключения и отключения электроустановок от сети напряжения до 1000 В. Присваивается только по достижении 18-летнего возраста.
– IV квалификационная группа присваивается только лицам электротехнического персонала. Лица с квалификационной группой не ниже IV имеют право на обслуживание электроустановок напряжением выше 1000 В. Для инженера по охране труда необходим стаж работы на производстве (не важно на какой должности) не менее 3 лет.
– V квалификационная группа присваивается лицам, ответственным за электрохозяйство, и другому инженерно-техническому персоналу в установках напряжением выше 1000 В. Для инженера по охране труда для получения данной группы необходим стаж работы не менее 5 лет.

Лица с V квалификационной группой имеют право отдавать распоряжения и руководить работами в электроустановках напряжением как до 1000 В, так и выше.

Общие положения электробезопасности

Требования электробезопасности изложены в ряде нормативных документов, основными из которых являются:

Правила устройства электроустановок (издание седьмое), утвержденные приказом Минэнерго РФ от 08.07.2002 N 204;
Правила технической эксплуатации электроустановок потребителей, утвержденные приказом Минэнерго РФ от 13.01.2003 N 6;
Правила по охране труда при эксплуатации электроустановок, утвержденные приказом Минтруда России от 5.12.2020 N 903н;
Инструкция по применению и испытанию средств защиты, используемых в электроустановках, утвержденная приказом Минэнерго России от 30 июня 2003 N 261 и др.

Названные нормативные документы распространяются на работников из числа электротехнического, электротехнологического и неэлектротехнического персонала, а также на работодателей (физических и юридических лиц независимо от форм собственности и организационно-правовых форм), занятых техническим обслуживанием электроустановок, проводящих в них оперативные переключения, организующих и выполняющих строительные, монтажные, наладочные, ремонтные работы, испытания и измерения.

В организациях должен осуществляться контроль за соблюдением требований электробезопасности и инструкций по охране труда, контроль за проведением инструктажей по электробезопасности. Нарушение требований электробезопасности влечет за собой ответственность в соответствии с действующим законодательством.

Государственный надзор за соблюдением требований электробезопасности осуществляется органами федерального государственного энергетического надзора.

Основные понятия электробезопасности

Электробезопасность – система организационных и технических мероприятий и средств, обеспечивающих защиту людей от вредного и опасного воздействия электротока, электродуги, электромагнитного поля и статического электричества.
Электроустановка – совокупность машин, аппаратов, линий и вспомогательного оборудования (вместе с сооружениями и помещениями, в которых они установлены), предназначенных для производства, преобразования, трансформации, передачи, распределения электрической энергии и преобразования ее в другой вид энергии.
Персонал электротехнический – административно-технический, оперативный, оперативно-ремонтный, ремонтный персонал, организующий и осуществляющий монтаж, наладку, техническое обслуживание, ремонт, управление режимом работы электроустановок.
Персонал электротехнологический – персонал, у которого в управляемом им технологическом процессе основной составляющей является электрическая энергия (например, электросварка, электродуговые печи, электролиз и пр.), использующий в работе ручные электрические машины, переносной электроинструмент и светильники, и другие работники, для которых должностной (производственной) инструкцией или инструкцией по охране труда установлено знание правил по охране труда при эксплуатации электроустановок (где требуется II или более высокая группа по электробезопасности).

Обязанности работодателя по обеспечению электробезопасности

Работодатель обязан обеспечить:

содержание электроустановок в работоспособном состоянии и их эксплуатацию в соответствии с требованиями нормативно-технических документов;
своевременное и качественное проведение технического обслуживания, планово-предупредительного ремонта, испытаний, модернизации и реконструкции электроустановок и электрооборудования;
подбор электротехнического и электротехнологического персонала, периодические медицинские осмотры работников, проведение инструктажей по безопасности труда, пожарной безопасности;
обучение и проверку знаний электротехнического и электротехнологического персонала;
надежность работы и безопасность эксплуатации электроустановок;
охрану труда электротехнического и электротехнологического персонала;
охрану окружающей среды при эксплуатации электроустановок;
учет, анализ и расследование нарушений в работе электроустановок, несчастных случаев, связанных с эксплуатацией электроустановок, и принятие мер по устранению причин их возникновения;
представление сообщений в органы госэнергонадзора об авариях, смертельных, тяжелых и групповых несчастных случаях, связанных с эксплуатацией электроустановок;
разработку должностных, производственных инструкций и инструкций по охране труда для электротехнического персонала;
укомплектование электроустановок защитными средствами, средствами пожаротушения и инструментом;
учет, рациональное расходование электрической энергии и проведение мероприятий по энергосбережению;
проведение необходимых испытаний электрооборудования, эксплуатацию устройств молниезащиты, измерительных приборов и средств учета электрической энергии;
выполнение предписаний органов государственного энергетического надзора.

Меры безопасности обслуживающего персонала и посторонних лиц

Безопасность обслуживающего персонала и посторонних лиц должна обеспечиваться выполнением следующих мероприятий:

соблюдение соответствующих расстояний до токоведущих частей или путем закрытия, ограждения токоведущих частей;
применение блокировки аппаратов и ограждающих устройств для предотвращения ошибочных операций и доступа к токоведущим частям;
применение предупреждающей сигнализации, надписей и плакатов;
применение устройств для снижения напряженности электрических и магнитных полей до допустимых значений;
использование средств защиты и приспособлений, в том числе для защиты от воздействия электрического и магнитного полей в электроустановках, в которых их напряженность превышает допустимые нормы.

Работодатель в зависимости от местных условий может предусматривать дополнительные меры безопасности труда, не противоречащие действующим правилам по охране труда при эксплуатации электроустановок. Эти меры безопасности должны быть внесены в соответствующие инструкции по охране груда, доведены до персонала в виде распоряжений, указаний, инструктажа.

Электроустановки должны находиться в технически исправном состоянии, обеспечивающем безопасные условия труда.

Требования к работникам для выполнения работ в электроустановках

Работники, принимаемые для выполнения работ в электроустановках, должны иметь профессиональную подготовку, соответствующую характеру работы. Электротехнический (электротехнологический) персонал обязан пройти проверку знаний норм и правил работы в электроустановках в пределах требований, предъявляемых к соответствующей должности или профессии, и иметь соответствующую группу по электробезопасности. Работнику, прошедшему проверку знаний по охране груда при эксплуатации электроустановок, выдается удостоверение установленного образца, в которое вносятся результаты проверки знаний.

Работники, обладающие правом проведения специальных работ, должны иметь об этом запись в удостоверении. Под специальными работами в данном случае следует понимать:

верхолазные работы;
работы под напряжением на токоведущих частях, обмыв и замена изоляторов, ремонт проводов, контроль измерительной штангой изоляторов и соединительных зажимов, смазка тросов;
испытания оборудования повышенным напряжением (за исключением работ с мегаомметром).

Перечень специальных работ может быть дополнен указанием работодателя с учетов местных условий.

Организационные мероприятия по обеспечению безопасного проведения работ в электроустановках

Организационными мероприятиями, обеспечивающими безопасность работ в электроустановках, являются:

оформление наряда, распоряжения или перечня работ, выполняемых в порядке текущей эксплуатации;
выдача разрешения на подготовку рабочего места и на допуск к работе, в режиме, определенном Правилами по охране труда при эксплуатации электроустановок;
допуск к работе;
надзор во время работы;
оформление перерыва в работе, перевода на другое место, окончания работы.

Работники, ответственные за безопасное ведение работ в электроустановках

Работниками, ответственными за безопасное ведение работ в электроустановках, являются:

выдающий наряд, отдающий распоряжение, утверждающий перечень работ, выполняемых в порядке текущей эксплуатации;
выдающий разрешение на подготовку рабочего места и на допуск в случаях, определенных Правилами по охране труда при эксплуатации электроустановок;
ответственный руководитель работ;
допускающий;
производитель работ;
наблюдающий;
члены бригады.

Присвоение групп по электробезопасности

Присвоение группы по электробезопасности является необходимым условием для получения допуска к обслуживанию и эксплуатации действующих электроустановок. Это требование относится и к лицам неэлектротехнического персонала, работающим в электроустановках.

Электротехнический персонал в организации подразделяется на следующие категории:

административно-технический;
оперативный;
ремонтный;
оперативно-ремонтный;
электротехнологический.

В соответствии с Правилами технической эксплуатации электроустановок потребителей для персонала, обслуживающего электроустановки (работающих на них), установлено пять квалификационных групп по электробезопасности.

I группа по электробезопасности

I квалификационная группа по электробезопасности присваивается неэлектротехническому персоналу, выполняющему работы, при которых может возникнуть опасность поражения электрическим током. Перечень должностей и профессий, требующих присвоения персоналу I группы по электробезопасности, определяет руководитель Потребителя.

Персоналу, усвоившему требования по электробезопасности, относящиеся к его производственной деятельности, присваивается группа I с оформлением в журнале установленной формы. Удостоверение не выдается.

Присвоение группы I по электробезопасности производится путем проведения инструктажа, который, как правило, должен завершаться проверкой знаний в форме устного опроса и (при необходимости) проверкой приобретенных навыков безопасных способов работы или оказания первой помощи при поражении электрическим током.

Присвоение I группы по электробезопасности проводит работник из числа электротехнического персонала данного Потребителя с группой по электробезопасности не ниже III.

Присвоение I группы по электробезопасности проводится с периодичностью не реже 1 раза в год.

II группа по электробезопасности

II квалификационная группа по электробезопасности присваивается квалификационной комиссией электротехническому персоналу, обслуживающему установки и оборудование с электроприводом, – электросварщики (без права подключения), термисты установок ТВЧ, машинисты грузоподъемных машин, передвижные машины и механизмы с электроприводом, работающим с ручными электрическими машинами и другими переносными электроприемниками и пр.

Также II группа допуска (до 1000 В) присваивается молодым электромонтерам, электромонтажникам, и сотрудникам, кто просрочил продление группы допуска более, чем на 6 месяцев.

III группа по электробезопасности

III квалификационная группа по электробезопасности присваивается только электротехническому персоналу. Эта группа дает право единоличного обслуживания, осмотра, подключения и отключения электроустановок от сети напряжением до 1000 В.

IV группа по электробезопасности

IV квалификационная группа по электробезопасности присваивается только лицам электротехнического персонала. Лица с квалификационной группой не ниже IV имеют право на обслуживание электроустановок напряжением выше 1000 В.

IV квалификационная группа по электробезопасности (до 1000 В) необходима лицам (ИТР) для назначения ответственным лицом за электрохозяйство в организации. Также присваивается оперативному персоналу для обучения молодого поколения на рабочем месте.

V группа по электробезопасности

V квалификационная группа по электробезопасности присваивается лицам, ответственным за электрохозяйство, и другому инженерно-техническому персоналу в установках напряжением выше 1000 В.

Лица с V группой по электробезопасности имеют право отдавать распоряжения и руководить работами в электроустановках напряжением как до 1000 В, так и выше.

Электробезопасность

Электробезопасность – это система организационных и технических мероприятий и средств, обеспечивающих защиту людей от вредного и опасного воздействия электрического тока, электрической дуги, электромагнитного поля и статического электричества.

Опасное и вредное воздействия на людей электрического тока, электрической дуги и электромагнитных полей проявляются в виде электротравм и профессиональных заболеваний.

Степень опасного и вредного воздействия на человека электрического тока, электрической дуги и электромагнитных полей зависит от:

рода и величины напряжения и тока;
частоты электрического тока;
пути тока через тело человека;
продолжительности воздействия электрического тока или электромагнитного поля на организм человека;
условий внешней среды.

Способы обеспечения электробезопасности

Электробезопасность должна обеспечиваться:

конструкцией электроустановок;
техническими способами и средствами защиты;
организационными и техническими мероприятиями.

Электроустановки и их части должны быть выполнены таким образом, чтобы работающие не подвергались опасным и вредным воздействиям электрического тока и электромагнитных полей, и соответствовать требованиям электробезопасности.

Технические способы и средства защиты, обеспечивающие электробезопасность, должны устанавливаться с учетом:

номинального напряжения, рода и частоты тока электроустановки;
способа электроснабжения (от стационарной сети, от автономного источника питания электроэнергией);
режима нейтрали (средней точки) источника питания электроэнергией (изолированная, заземленная нейтраль);
вида исполнения (стационарные, передвижные, переносные);
условий внешней среды: особо опасные помещения, помещения с повышенной опасностью, помещения без повышенной опасности, территории открытых электроустановок;
возможности снятия напряжения с токоведущих частей, на которых или вблизи которых должна производиться работа;
характера возможного прикосновения человека к элементам цепи тока: однофазное (однополюсное) прикосновение, двухфазное (двухполюсное) прикосновение, прикосновение к металлическим нетоковедущим частям, оказавшимся под напряжением;
возможности приближения к токоведущим частям, находящимся под напряжением, на расстояние меньше допустимого или попадания в зону растекания тока;
видов работ: монтаж, наладка, испытание, эксплуатация электроустановок, осуществляемых в зоне расположения электроустановок, в том числе в зоне воздушных линий электропередачи;
возможности возникновения электрической дуги в результате случайных факторов (в том числе в аварийной ситуации) и связанных с этим рисков поражения термическим действием электрической дуги, а также потенциальный уровень мощности электрической дуги;
возможности прикосновения работающих к элементам электроустановок, находящихся под наведенным напряжением, вызванным электромагнитным влиянием электроустановок, находящихся под рабочим напряжением [двухцепные воздушные линии (ВЛ) электропередачи, грозозащитные тросы ВЛ, кабельные линии, волоконно-оптические линии связи (ВОЛС) и контактная сеть железных дорог переменного тока].

Обеспечение электробезопасности техническими способами и средствами

Для обеспечения защиты от случайного прикосновения к токоведущим частям необходимо применять следующие способы и средства:

защитные оболочки;
защитные ограждения (временные или стационарные);
защитные барьеры;
безопасное расположение токоведущих частей;
изоляция токоведущих частей (основная, дополнительная, усиленная, двойная);
изоляция рабочего места;
малое напряжение;
защитное отключение;
электрическое разделение;
предупредительная сигнализация, блокировки, знаки безопасности.

Для обеспечения защиты от поражения электрическим током при прикосновении к металлическим нетоковедущим частям, которые могут оказаться под напряжением в результате повреждения изоляции, применяют следующие способы:

защитное заземление;
зануление;
выравнивание потенциалов;
защитное экранирование;
систему защитных проводов;
защитное отключение;
изоляцию нетоковедущих частей;
электрическое разделение сети;
простое и защитное разделения цепей;
малое напряжение;
контроль изоляции;
компенсацию токов замыкания на землю;
электроизоляционные средства;
средства индивидуальной защиты.

Технические способы и средства применяют раздельно или в сочетании друг с другом так, чтобы обеспечивалась оптимальная защита при нормальном функционировании электроустановок и при возникновении аварийных ситуаций.

Для обеспечения защиты от поражения термическим действием электрической дуги при работах в закрытых и открытых электроустановках (оборудование электрических сетей, станций и подстанций, контактная сеть железных дорог) со снятием и без снятия напряжения дополнительно следует применять специальные защитные термостойкие комплекты, включающие одежду, обувь, средства защиты головы и рук.

Для защиты от поражения электрическим током при прикосновении работающих к элементам электроустановок, находящихся под наведенным напряжением, вызванным электромагнитным влиянием электроустановок, находящихся под рабочим напряжением (двухцепные ВЛ электропередачи, грозозащитные тросы ВЛ, кабельные линии, ВОЛС и контактная сеть железных дорог переменного тока), дополнительно следует применять шунтирующие (электропроводящие) комплекты, включающие одежду, обувь, средства защиты головы и рук.