Проектная работа по предмету «Основы электротехники» Электробезопасность моего дома.
проект на тему
ВВЕДЕНИЕ.
В наше время участились пожары из-за неисправности электропроводки. Меня заинтересовала эта тема, и мне стало интересно, а электропроводка в моем доме соответствует электробезопасности или необходим срочный демонтаж и ремонт.
Область исследования: основы электротехники.
Объект исследования: электробезопасность моего дома.
Предмет исследования: электропроводка моего дома.
Цель исследования: Используя знания, полученные на уроках физики, а также в ходе самостоятельного изучения отдельных вопросов электротехники, оценить электробезопасность своего дома.
Задачи исследования:
1. Провести расчет мощности потребителей электроэнергии моего дома и составить схему электропроводки.
2. Рассчитать силу тока для выбора электропроводки и устройств защитного отключения.
3. Проанализировать безопасность электропроводки. Если сила тока в цепи будет слишком велика, то разбить цепь на несколько ветвей.
4. Рассчитать силу тока и мощность в каждой ветви и составить схемы данных ветвей.
5. Провести эксперимент, показывающий опасность перегрева цепи из-за использования «жучков».
Методы исследования:
· поиск информации с целью получения новых знаний об объекте исследования, дальнейший анализ и систематизация полученных знаний.
· Наблюдение за объектом исследования в различных ситуациях.
· Моделирование различных электрических схем.
· Эксперимент с целью выявления опасности перегрева проводки.
· Математические методы: расчеты необходимых величин по формулам
Скачать:
Вложение | Размер |
---|---|
proektnaya_rabota_po_predmetu_osnovy_elektrotehniki.docx | 76.63 КБ |
Предварительный просмотр:
Государственное автономное профессиональное образовательное учреждение Саратовской области «Базарно-Карабулакский техникум агробизнеса» Вольский филиал.
Проектная работа по предмету «Основы электротехники»
Электробезопасность моего дома.
Фадеев Валерий
Студент группы 2А-В
Руководитель: Ширманова Татьяна Геннадьевна
учитель общепрофессиональных дисциплин ГАПОУ СО «БТА»
2017
ВВЕДЕНИЕ.
В наше время участились пожары из-за неисправности электропроводки. Меня заинтересовала эта тема, и мне стало интересно, а электропроводка в моем доме соответствует электробезопасности или необходим срочный демонтаж и ремонт.
Область исследования: основы электротехники.
Объект исследования: электробезопасность моего дома.
Предмет исследования: электропроводка моего дома.
Цель исследования: Используя знания, полученные на уроках физики, а также в ходе самостоятельного изучения отдельных вопросов электротехники, оценить электробезопасность своего дома.
Задачи исследования:
- Провести расчет мощности потребителей электроэнергии моего дома и составить схему электропроводки.
- Рассчитать силу тока для выбора электропроводки и устройств защитного отключения.
- Проанализировать безопасность электропроводки. Если сила тока в цепи будет слишком велика, то разбить цепь на несколько ветвей.
- Рассчитать силу тока и мощность в каждой ветви и составить схемы данных ветвей.
- Провести эксперимент, показывающий опасность перегрева цепи из-за использования «жучков».
Методы исследования:
- поиск информации с целью получения новых знаний об объекте исследования, дальнейший анализ и систематизация полученных знаний.
- Наблюдение за объектом исследования в различных ситуациях.
- Моделирование различных электрических схем.
- Эксперимент с целью выявления опасности перегрева проводки.
- Математические методы: расчеты необходимых величин по формулам
Работа с источниками информации: Одним из основных источников в работе с информацией по теме исследовательского проекта послужил мой учебник физики для профессий и специальностей технического профиля, В.Ф. Дмитриевой.
Многое для своей работы я подчеркнул из интернет- уроков по теме: «Электричество» на сайте: http://interneturok.ru/. Так как изучал темы, связанные с электричеством по физике, а так же по электротехнике, и некоторые справочники по электротехнике. Список ресурсов приведен в конце работы.
Актуальность данной проблемы на лицо. Вопросы электробезопасности очень важны в наше время, в жилых домах и квартирах увеличиваются нагрузки на электропроводку из-за большого количества электроприборов, которыми пользуется современный человек. Большинство людей живут в «старых» домах и квартирах, которые имеют «старую» электропроводку, рассчитанную на меньшие мощности. Поэтому каждому человеку нужно задуматься об электробезопасности своего дома, чтобы избежать беды, о которой они задумываются часто уже очень поздно.
И так, какой же уровень электробезопасности в моем доме?
Основная часть моего исследования.
Решение основной проектной задачи
«Электропроводка моей квартиры – основа электробезопасности моего дома».
Чтобы правильно и грамотно провести электропроводку в квартире, необходимо решить следующие задачи:
- Расчет мощности потребителей
- Анализ материалов и сечения кабеля
- Устройства защитного отключения
- Заземление
Задача 1. Расчет мощности потребителей.
Расчет мощности потребителей очень важен. Он позволит рассчитать нам силу тока и правильно выбрать устройства защитного отключения, материал и сечение кабеля, построить схему электропроводки.
Зачастую мы живем в домах и квартирах постройки двадцатилетней давности и даже старше. В наше время изменилась энергоемкость приборов и их количество, но при этом не изменилась электропроводка, рассчитанная на мощность приборов тех лет.
Потребляемая мощность увеличилась во много раз, соответственно увеличилась и нагрузка на электропроводку.
Например, кухонный блок представляет собой целую сеть электроприборов, и каждый из них очень энергоемкий. Поэтому правильно рассчитать мощность и силу тока в цепи просто необходимо.
Для того чтобы рассчитать общую мощность потребителей достаточно обратиться к паспорту электроприборов.
Общую мощность найдем следующим образом:
Pобщ = P1 + P2 + P3 + … + Pn (Вт), где Pобщ – общая мощность, Pn – мощность отдельных потребителей.
Для расчета токовой нагрузки электрогруппы потребителей вводится коэффициент спроса. Коэффициент спроса (Кс) определяет вероятность одновременного включения всех потребителей в группе в течение длительного промежутка времени. Значение Кс=1 соответствует одновременной работе всех электроприборов группы. Для определения коэффициента спроса воспользуемся таблицей (см. приложение №1).
Рассчитываем приведенную мощность с учетом коэффициента спроса по формуле:
Рпр = Робщ * Кс, где: Pобщ – общая мощность, Рпр – приведенная мощность, Кс – коэффициент спроса.
Приведем пример расчета общей и приведенной мощности.
Дано Си Решение:
P1 = 1 кВт 1000Вт Pобщ = P1 + P2 = 1000Вт + 2000Вт = 3000Вт
P2 = 2 кВт 2000Вт Рпр = Pобщ * Кс =3000 Вт * 0,8 = 2400Вт
U = 220 В
Кс = 0,8
Найти: Ответ: 3000Вт; 2400Вт.
Pобщ, Рпр - ?
Зная мощность потребителей, мы можем высчитать силу тока (I) по формуле: Р=I*U → I=P/U, где I – сила тока (А), U – напряжение (В), P – мощность (Вт).
Расчеты приведенной мощности электроприборов моего дома.
В следующих таблицах приведена номинальная мощность потребителей нашего дома. Таблица 1 «Моя комната и зал»
Название | Номинальная мощность (Вт) | |
1 | Телевизор | 220 |
2 | Ресивер | 22 |
3 | Обогреватель | 2500 |
4 | Люстра | 80 |
5 | Люстра | 60 |
6 | Светильник | 25 |
7 | Телевизор | 138 |
8 | Компьютер | 770 |
9 | Консоль | 90 |
Итого | 3905 |
Таблица 2. «Кухня»
Название | Номинальная мощность (Вт) | |
1 | Электрочайник | 1000 |
2 | Кофеварка | 600 |
3 | Мультиварка | 860 |
4 | СВЧ печь | 800 |
5 | Термопот | 1600 |
6 | Люстра | 60 |
7 | Холодильник | 250 |
Итого | 5170 |
Таблица 3 «Остальные потребители»
Название | Номинальная мощность (Вт) | |
1 | Люстра | 60 |
2 | Ресивер | 25 |
3 | Обогреватель | 1500 |
4 | Светильник | 20 |
5 | Насос | 1000 |
6 | Нагреватель | 1500 |
7 | Стиральная машина | 1850 |
8 | Телевизор | 240 |
9 | Уличное освещение | 60 |
Итого | 6255 |
Таблица 4.
Название | Номинальная мощность (Вт) | |
1 | Электроплита | 5000 |
Рассчитаем общую мощность, приведённую мощность и силу тока, исходя из данных таблиц 1-4.
Pобщ = 3905 Вт + 5170 Вт + 6255 Вт + 5000 Вт = 20330 Вт.
Рпр = 20330 Вт * 0,65 = 13214,5 Вт.
I = 13214 Вт / 220 В = 60 А.
:
Рассчитав общую мощность и силу тока, мы пришли к выводу, что нагрузка на цепь велика. Чтобы ее разгрузить, разобьем ее на несколько ветвей со своими устройствами защитного отключения, что позволит:
- Обезопасить отдельные ветви от перегрузки и скачков напряжения
- Создать удобство при монтаже и ремонте.
Данные таблицы и расчеты показывают мощность и силу тока на отдельных ветвях цепи.
Цепь №1
Название | Номинальная мощность (Вт) | |
1 | Телевизор | 220 |
2 | Ресивер | 22 |
3 | Обогреватель | 2500 |
4 | Люстра | 80 |
5 | Люстра | 60 |
6 | Светильник | 25 |
7 | Телевизор | 138 |
8 | Компьютер | 770 |
9 | Консоль | 90 |
Итого | 3905 |
Рпр = 3905 Вт * 0,8 = 3124 Вт
I = 3124 Вт / 220В = 14,2 А
Цепь №2
Название | Номинальная мощность (Вт) | |
1 | Электрочайник | 1000 |
2 | Кофеварка | 600 |
3 | Мультиварка | 860 |
4 | СВЧ печь | 800 |
5 | Термопот | 1600 |
6 | Люстра | 60 |
7 | Холодильник | 250 |
Итого | 5170 |
Рпр = 5170 Вт * 0,8 = 4136 Вт
I = 4136 Вт / 220В = 18,8 А
Цепь №3
Название | Номинальная мощность (Вт) | |
1 | Люстра | 60 |
2 | Ресивер | 25 |
3 | Обогреватель | 1500 |
4 | Светильник | 20 |
5 | Насос | 1000 |
6 | Нагреватель | 1500 |
7 | Стиральная машина | 1850 |
8 | Телевизор | 240 |
9 | Уличное освещение | 60 |
Итого | 6255 |
Рпр = 6255 Вт * 0,8 = 5004 Вт
I = 5004 Вт / 220В = 22,7 А
Цепь №4
Название | Номинальная мощность (Вт) | |
1 | Электроплита | 5000 |
Рпр = 5000 Вт * 0,8 = 4000 Вт
I = 4000 Вт / 220В = 18,2 А
Данные расчеты позволили нам снизить нагрузку на общую цепь.
На основе полученных данных, построим схемы электропроводки нашего дом (см. приложение 3).
Задача 2. Устройство защитного отключения (УЗО)
Выбор и установка устройства защитного отключения необходим для защиты цепи от перегрузок, которые могут привести к перегреву электрического кабеля, разрушению изоляции, короткому замыканию. Принцип работы устройств защитного отключения (предохранителей) заключается в том, что при увеличении допустимой силы тока в цепи предохранитель срабатывает на перегрев.
Виды предохранителей:
- Плавкий предохранитель – расплавляется под действием температуры и размыкает цепь.
- Автоматы – тепловое расширение тел при нагреве и автоматическое размыкание цепи.
Иногда этими устройствами пренебрегают, просто из-за желания сэкономить используют так называемое устройство «жучок». В качестве «жучка» используют гвоздь, кусок проволоки. Использование этих «устройств» приводит к перегреву проводника
Из приведенных расчетов нагрузки на отдельные цепи, пользуясь таблицей (см. приложение 4), в нашем случае устройства защитного отключения взяты следующим образом:
Цепь | Расчетная сила тока в цепи (А) | Номинал УЗО (А) |
1 | 14,2 | 16 |
2 | 18,8 | 25 |
3 | 22,7 | 25 |
4 | 18,2 | 25 |
На эксперименте покажем, как увеличение напряжения и силы тока влияют на нагрев проводника.
Эксперимент «Чем опасен перегрев проводки.
Цель работы: На опыте показать опасность и последствия перегрева проводника из-за использования «жучков».
Оборудование: Источник тока, стальная спираль.
Ход работы:
- Нарисуем схему и наглядное изображение экспериментальной установки.
- Соберем данную установку.
- Постепенно увеличиваем напряжение в цепи. Так как сопротивление проводника не меняется, сила тока будет увеличиваться по закону Ома:
I = U / R, где I – Сила тока (А), U – Напряжение (В), R – Сопротивление (Ом).
- Для определения количества теплоты, выделенного проводником, при увеличении силы тока, применим закон Джоуля – Ленца:
Q = I2 * R * t, где Q – Количество теплоты (Дж), I – Сила тока (А), R – Сопротивление (Ом), t – Время (с).
- Составим таблицу полученных экспериментальных данных.
t = 5 секунд, R = 2 Ом | |||||||
U (В) | 2 | 4 | 6 | 8 | 10 | 12 | 14 |
I (А) | 0,4 | 1 | 1,6 | 2,2 | 3 | 3,6 | 4,4 |
Q (Дж) | 1,6 | 10 | 25,6 | 48,4 | 90 | 129,6 | 193,6 |
Вывод по итогам эксперимента:
В ходе эксперимента мы увидели, что с увеличением силы тока увеличивается выделяемое количество теплоты. Следовательно, что при критической силе тока выделяется критическое количество теплоты. При этом разрушается изоляция кабеля и происходит короткое замыкание. Исправные устройства защитного отключения сразу разомкнут цепь, предотвращая пожар. «Жучки» наоборот, сделанные в основном из железа, имеют большую температуру плавления, не расплавятся и не предотвратят критически большой уровень выделения количества теплоты, что приведёт к пожару.
Поэтому стоит задуматься тем людям, которые беспечно применяют «жучки» для своей электропроводки.
Задача 3. Материалы и сечение кабеля
Правильный выбор электропроводки необходим для безопасности электрической цепи. Для выбора сечения кабеля, и материала из которого он изготовлен, обратимся к справочной таблице (см. приложение 2), а также к параметрам установленного устройства защитного отключения. В нашем случае.
Номинал УЗО (А) | Материал кабеля | Сечение (мм2) | Макс. Нагрузка на кабель (А) | |
Цепь №1 | 16 | Медь | 2,5 | 30 |
Цепь №2 | 25 | Медь | 2,5 | 30 |
Цепь №3 | 25 | Медь | 2,5 | 30 |
Цепь №4 | 25 | Медь | 2,5 | 30 |
Сечение кабеля мы выбрали с запасом прочности, на случай подключения новых приборов в сеть.
Заземление
Немаловажную роль в электробезопасности моего дома играет заземление.
Техническая необходимость заземления электроприборов обоснована. Однако кроме этого существует и более важная необходимость обустройства заземления – безопасная эксплуатация электроприборов.
О том, насколько это существенно, видно из примера: незаземленный холодильник расположен рядом с отопительной батареей, на его корпусе возникло относительно небольшое напряжение порядка 50—100 вольт. Для взрослого человека это напряжение при случайном прикосновении будет почти не ощутимым. А вот если к прибору прикоснется ребенок и одновременно (случайно или непредумышленно) в это же время дотронется до батареи центрального отопления, которая обязательно заземлена, он окажется между заземлением (батарея) и напряжением (холодильник), то есть, своим организмом создаст электрическую цепь: корпус холодильника, находящийся под напряжением – организм человека – заземленная батарея. Неокрепший детский организм очень восприимчив к току даже в небольших величинах, при его прохождении через организм последствия могут быть очень серьезными.
Поэтому заземление всех электроприборов очень важно.
Заключение
Работая над данным исследовательским проектом, я выяснил, что электропроводка моего дома в основном соответствует техническим требованиям, но и в тоже время есть некоторые аспекты, над которыми можно поработать. Например, установка устройств защитного отключения для отдельных цепей и заземления.
В ходе эксперимента я убедился, к чему может привести перегрев электропроводки и пришел к выводу, что многие люди, имея базовый запас знаний из области физики и технологии, не всегда соблюдают правила электробезопасности своего дома, а это ведет к печальным последствиям.
Также я пришел к выводу, что монтаж электропроводки – непросто механическая работа. Необходимо учитывать технические требования (мощность потребителей, силу тока) и условия, в которых она будет использоваться (повышенная влажность, перепады температур).
Чтобы смонтировать электропроводку своего дома, необходимы специальные знания в области электротехники и, не имея этих знаний, нельзя самостоятельно приступать к электротехническим работам.
А если и проводить какие – то работы, связанные с электрооборудованием дома, важно знать и помнить правила техники безопасности.
По результатам работы моего проекта мною создан сайт проекта «Электробезопасность моего дома», который размещен на страницах нашего школьного сайта в разделе «Конкурсы и проекты», а так же мной написана компьютерная программа, позволяющая автоматизировать некоторые расчеты, описанные в моей работе.
Надеюсь, что мое исследование заставит еще раз задуматься многих об электробезопасности своего дома, что позволит избежать многих несчастных случаев, связанных с ударом электрическим током и пожаром по вине неисправной электропроводки.
Список использованных источников и литературы.
- В.Д.Дмитриева Физика. Для профессий и специальностей технического профиля
- Ярочкина Г.В. Основы электротехники: Учебное пособие для учреждений начального профессионального образования. – М.: ИЦ Академия, 2013. -240 с.
- Зильберман А.Р. Преобразование электрических цепей //Квант. — 2002. — № 3. — С. 30-31,34.
- А так ли хорошо знакомы вам электрические цепи? // Квант. — 1990. — № 12. — С. 40-41.
- http://kurstoe.ru/literatura.html -Курс электротехники.
- http://interneturok.ru/ - Сайт «Интернет уроки», уроки физики по теме «Электричество».
- http://www.online-electric.ru – Сайт «Он-лайн электрик».
- http://electric-tolk.ru – Он-лайн журнал «Толковый электрик».
- http://kiev-elektro.ru/category/shemu - полезные статьи по электричеству.
По теме: методические разработки, презентации и конспекты
Рабочая программа по предмету "Основы электротехники".
Рабочая программа по электротехнике....
Тематическое планирование по предмету: "Основы электротехники".
Тематическое планирование по электротехнике...
Сборник карточек по предмету: "Основы электротехники".
Сборник карточек с заданиями по предмету: "Основы электротехники"....
Рабочая программа по предмету "Основы электротехники"
Подробная программа и КОСы по предмету "Основы электротехники" и...
Методические рекомендации по выполнению практических работ по дисциплине "Основы электротехники" для специальности: 09.02.01 «Компьютерные системы и комплексы»
Методические рекомендации по выполнению практических работ по дисциплине "Основы электротехники" для специальности: 09.02.01 «Компьютерные системы и комплексы» базовый образовательный уровеньПрограммо...
Методические рекомендации по выполнению лабораторных работ по дисциплине "Основы электротехники"
Методические рекомендации по выполнению лабораторных работ по дисциплине "Основы электротехники" для специальности: 09.02.01 «Компьютерные системы и комплексы» базовый образовательный урове...
Методическая разработка урока по дисциплине "Основы электротехники".Электробезопасность на строительной площадке.
Конспект урока по теме электробезопасность на строительной площадке. Содержит все необходимые сведения о б организационных и технических мероприятиях по электробезопасности....