Czwórniki i układy sieci niskiego napięcia (dod)
Czwórnik – obwód elektryczny o dowolnej strukturze połączeo wewnętrznych
elementów,, mający wyprowadzone 4 zaciski,, uporządkowane w pary ((którymi
doprowadzana // odprowadzana jest energia)),, zwane bramami ((wejściową i
wyjściową))
Równania czworników w pdfie nr 12
Linia długa: -- układ elektryczny o parametrach rozłożonych,, zasilany ze źródła o długości fali
porównywalnej z długością linii ((czwórnik RLC, którego długośd jest współmierna z
długością fali napięcia zasilającego)).. Schemat zastępczy uwzględnia::
spadek napięcia na rezystancji przewodu ((podłużna))
spadek napięcia na indukcyjności przewodu ((podłużna))
prąd ładowania przy pojemności ((susceptancja poprzeczna)) – okładki kondensatora
stanowią przewód i ziemia /lub 2 przewody/
prąd upływu przez izolację ((konduktancja poprzeczna))
Schemat zastępczy uwzględnia::
spadek napięcia na rezystancji przewodu ((podłużna))
spadek napięcia na indukcyjności przewodu ((podłużna))
prąd ładowania przy pojemności ((susceptancja poprzeczna)) – okładki kondensatora
stanowią przewód i ziemia /lub 2 przewody/
prąd upływu przez izolację ((konduktancja poprzeczna))
Układ sieci niskiego napięcia:
Sieci prądu przemiennego (3f) niskiego napięcia (nn) tj. o znamionowej wartości
skutecznej < 1 kV charakteryzuje się za pomocą liczby przewodów oraz sposobu
uziemienia układu sieci.
Oznaczenie literowe:
1sza litera:
T – połączenie bezpośrednie jednego punktu sieci z ziemią
I – wszystkie części czynne izolowane od ziemi lub jeden punkt połączony z
ziemią przez impedancję
2ga litera:
T – połączenie bezpośrednie części przewodzących dostępnych z ziemią
N – połączenie bezpośrednie części przewodzących dostępnych z uziemionym
punktem układu (punkt neutralny, przewód neutralny w 3f)
ewentualna 3cia litera:
S – jest dodatkowy przewód ochronny, oddzielony od przewodu neutralnego
C – brak oddzielnego przewodu ochronnego.
Interpretacja mocy w obwodzie jednofazowym (dod)
czynna cieplo wydzielone na oporze omowym
bierna na energie elektromagnetyczna elementow L i C
pozorna to całość
Układy pomiarowe mocy czynnej w obwodach 3-fazowych: zależności, schematy,
warunki stosowania (1, 2 i 3 watomierze) (podst)
Pomiar mocy jednym watomierzem. W układzie trójfazowym, który musi byd symetrycznym
moc pobierana przez każdą fazę jest jednakowa. W celu wyznaczenia mocy pobieranej przez
odbiornik należy pomnożyd wskazanie watomierza przez 3.
Dodatkowo powstaje zależnośd : Q =
√ , Q-moc bierna odbiornika, Pw – moc wato.
Moc watomierza: Pw = U*J *cos(kąt pomiędzy U i J), gdzie U i J napięcia na jednej fazie
Pomiar mocy dwoma watomierzami.
Układ jest niesymetryczny
Dodatkowo P = P1+P2 =
√ * U*I *cos(kąt pomiędzy U i J)
Układ symetryczny:
Pomiar trzema watomierzami:
Warunkiem jest istnienie przewodu neutralnego. Suma algebraiczna wskazao watomierzy
jest mocą czynną pobieraną przez odbiornik.
Ochrona przeciwporażeniowa: (podst)
22.Jakie mogą byd skutki użycia bezpiecznika w niewłaściwym układzie?
Skutki mogą byd różnorakie, np. zastosowanie bezpiecznika, który wytrzymuje zbyt małe natężenie w
stosunku do jakich pojawiają się w obwodzie (pomijamy fakt przepięd) spowoduje wielokrotne
przerywanie obwodu. Ponadto zastosowanie niewłaściwie dobranego bezpiecznika może
doprowadzid np. do uszkodzenia urządzenia podłączonego do sieci, przeciążenie instalacji, porażenie
prądem czy nawet pożar.
23.Podad rolę bezpieczników w ochronie przeciwporażeniowej.
Zadaniem bezpieczników jest ochrona (otwarcie obwodu) w przypadku, gdy prąd w zabezpieczonym
obwodzie przekracza określoną wartośd - chronione są w ten sposób m.in. urządzenia elektryczne.
Nie należy mylid ich z wyłącznikami instalacyjnymi (nawet ze względu na inną wartośd współczynnika
bezpieczeostwa k)
24.Zasada działania wyłącznika różnicowo-prądowego. Jakie jest jego przeznaczenie?
W skrócie: urządzenie, które rozłącza obwód, gdy wykryje, że prąd elektryczny wypływający z
obwodu nie jest równy prądowi wpływającemu.(w momencie upływu prądu z obwodu, rozłącza go)
Podczas normalnej pracy wektorowa suma prądów płynących przez przekładnik jest równa zero
(zgodnie z I prawem Kirchhoffa). Stąd w uzwojeniu wtórnym przekładnika Ferrantiego (nawiniętym
na rdzeniu) nie indukuje się SEM, przekaźnik spolaryzowany jest zamknięty (zwora przyciągana przez
magnes stały) a styki główne zamknięte.
Jeżeli w chronionym obwodzie pojawi się prąd upływowy (np. przez ciało człowieka do ziemi lub
przez przewód PE), to wtedy suma prądów w oknie przekładnika będzie różna od zera. W uzwojeniu
wtórnym indukuje się SEM, która powoduje przepływ prądu przez cewkę przekaźnika
spolaryzowanego. Pole magnetyczne wytworzone przez cewkę kompensuje pole magnetyczne
magnesu stałego przekaźnika. Jeśli prąd upływu przekroczy próg zadziałania wyłącznika (I
Δn
),
przekaźnik spolaryzowany zostanie otwarty zwalniając zamek i otwierając styki główne, a przez to
odłączając zasilanie obwodu.
Wyłącznik różnicowoprądowy jest stosowany jako ochrona dodatkowa. Wykrywa on znacznie
mniejsze prądy upływu, które mogłyby nie spowodowad zadziałania zabezpieczeo nadprądowych ze
względu na dużą rezystancję (na przykład ciała ludzkiego).
25.Jaki środek ochrony zastosowano w urządzeniu posiadającym wtyczkę
umożliwiającą zasilanie przewodem 2-żyłowym z gniazdka z kołkiem ochronnym
Wydaje mi się, że chodzi o uziemienie – przy czy w jaki sposób zostało ono wykonane zależy od
rodzaju instalacji w budynku (czy mamy przewód ochronno neutralny PEN czy osobne przewody PE i
N)
26. Skutki przepływu prądu przez organizm człowieka
Skutki porażenia elektrycznego zależą od wartości prądu przepływającego przez organizm, czasu
przepływu tego prądu oraz drogi przepływu prądu w organizmie.
Najgroźniejsze są te porażenia, przy których serce i ośrodki nerwowe znajdują się na drodze
przepływu prądu rażeniowego.
Objawy dla wartości skutecznej prądu przemiennego (50-60Hz):
1mA – niewyczuwalne;
1-15 mA skurcze mięśni palców ramion, ból przywieranie rąk do przedmiotu pod napięciem bez
możliwości oderwania ich
15-30 mA silne skurcze kooczyn, utrudniony oddech, wzrost ciśnienia krwi
30-50 mA nieregularna praca serca, możliwe migotanie komór serca utrata przytomności
50 – kilkuset mA migotanie komór, zaburzenia systemu nerwowego, utrata przytomności
ponad kilkaset – poparzenia, zatrzymanie akcji serca, utrata przytomności.
Działanie prądu stałego na organizm ludzi jest słabsze. Przyjmuje się, że dopiero przy 2 razy większym
prądzie skutki są takie, jak dla prądu przemiennego o f =50 Hz.
27.Podad warunki skuteczności działania zerowania ochronnego
Zerowanie powinno spełniad następujące wymagania:
- impedancje przewodów fazowych, neutralnych, ochronnych, zerujących powinny byd tak małe, aby
prąd Ik>=Ia powodował dostatecznie szybkie odłączenie uszkodzonego odbiornika przy zwarciu.
- przewód neutralny powinien byd wielokrotnie uziemiony
- przewody neutralny i zerujące powinny spełniad te same warunki mechaniczne i cieplne, co
przewody fazowe.
- ponadto w przewodzie neutralnym służącym do zerowania nie wolno instalowad bezpieczników.
Sprawdzenie skuteczności zerowania polega na wyznaczeniu impedancji obwodu (pętli) prądu
zwarciowego, obliczeniu prądu zwarciowego Ik i porównaniu go z prądem wyłączeniowym Ia.
28.Bezpieczniki topikowe. Budowa i rola
Bezpiecznik topikowy - (wkładka topikowa) rodzaj bezpiecznika elektrycznego, w którym przez
stopienie się jednego z jego elementów następuje przerwanie ciągłości obwodu elektrycznego.
Przerwanie ciągłości następuje w momencie przekroczenia przez płynący w obwodzie prąd
elektryczny
określonej wartości w określonym czasie. Główną częścią bezpiecznika jest element
topikowy wbudowany we wkładkę topikową. Topik jest przewodnikiem elektrycznym, który w
momencie zbyt dużej wartości natężenia płynącego prądu nagrzewa się. Jeżeli taki stan trwa dłuższy
czas to wówczas topik nagrzewa się do temperatury, w której się topi. W momencie przepalenia
topika następuje zapalenie łuku elektrycznego, gdy wartośd natężenia płynącego prądu spadnie do
zera łuk gaśnie prąd przestaje płynąd.
Im wyższa wartość prądu, tym szybciej dochodzi do nagrzania i stopienia topika.
Bezpieczniki cechują się charakterystyką czasowo-prądową odwrotną, co oznacza, że im
wyższą wartość ma prąd, tym mniej czasu potrzeba na jego zadziałanie.
Po jednorazowym zadziałaniu bezpiecznik ulega zniszczeniu i podlega wymianie na nowy.
Wyznaczniki jakości energii:
Rozruch silnika indukcyjnego (dod)
Rozruch bezpośredni – załączenie silnika bezpośrednio do sieci na napięcie znamionowe i
częstotliwośd znamionową. Wirnik początkowo jest nieruchomy i pobierany jest duży prąd
rozruchowy (4 ... 10 prądu znamionowego).
Z przełącznikiem gwiazda–trójkąt - przy połączeniu uzwojeo w ∆ pobierany jest prąd 3-krotnie
większy niż przy połączeniu w Y (ta sama impedancja uzwojenia w ramionach Y lub na bokach ∆).
Należy uruchomid silnik przy połączeniu uzwojeo stojana w Y, a po osiągnięciu odpowiedniej
prędkości obrotowej przełączyd uzwojenia w ∆.
Przez zmianę rezystancji w obwodzie wirnika - przyłączanie na czas rozruchu do uzwojeo wirnika
rezystorów, co powoduje spadek prądu wirnika, a więc i prądu pobieranego z sieci.
Poprzez zastosowanie autotransformatora rozruchowego – na stojanie
Przy zastosowaniu układów miękkiego rozruchu miękkiego rozruchu (soft-start) –
energoelektronika
Rozruch silnika prądu stałego
Maksymalny prąd rozruchu może osiągnąd 10...30 krotną wartośd prądu znamionowego silnika.
Spowodowad to może: silne iskrzenie szczotek na komutatorze, udar mechaniczny (nagłe
pojawienie się dużego momentu obrotowego), spadek napięcia w sieci zasilającej.
Ograniczenie prądu rozruchowego uzyskuje się poprzez włącznie opornika (rozrusznika) R
f
w
szereg z obwodem twornika
Prawa Kirchhoffa i Ohma dla obwodów magnetycznych (sformułowanie,
zależności, jednostki) (podst)
Obwód magnetyczny (magnetowód) – zespół elementów tworzących drogę zamkniętą dla
strumienia magnetycznego, powstającego w wyniku działania źródła pola magnetycznego.
I Prawo Kirchhoffa dla obwodów magnetycznych:
suma algebraiczna strumieni magnetycznych w każdym węźle magnetowodu jest równa 0:
∑
II Prawo Kirchhoffa dla obwodów magnetycznych:
dla oczka magnetowodu suma algebraiczna napięd magnetycznych wszystkich elementów
oczka jest równa sumie algebraicznej sił magnetomotorycznych w tym oczku.
∑
∑
Prawo Ohma dla obwodów magnetycznych:
przenikalnośd magnetyczna -
wielkośd określająca zdolnośd danego
materiału (ośrodka) do zmiany
pod wpływem
[
]
Reluktancja
obwodu magnetycznego. Jest pojęciem
analogicznym do
(oporu
elektrycznego), ale zamiast rozpraszad
energię magazynuje ją. Reluktancja jest
skalarem
[
]
Permeancja
(przewodnośd magnetyczna) obwodu
magnetycznego. Jest miarą charakteryzującą
stopieo z jakim materiał pozwala na
przepływ strumienia magnetycznego
[ ]
Strumieo magnetyczny
Strumieo przepływający przez
powierzchnię S jest zdefiniowany
jako
magnetycznej i
S.
[ ]
przepływ
[ ]
napięcie magnetyczne
to różnica potencjałów magnetycznych
skalarnych wyrażająca się całką
liniową
wzdłuż drogi między dwoma
punktami w tym polu
[ ]
I prawo Kirchhoffa
∑
II prawo Kirchhoffa
∑
prawo Ohma
Źródła idealne i rzeczywiste prądu oraz napięcia: schematy,
charakterystyki U-I, zamiana źródeł, zależności: (podst)
Rzeczywiste źródło napięcia w odróżnieniu od idealnego posiada rezystancję wewnętrzną
R
W
. Inaczej mówiąc rzeczywiste źródło napięcia można przedstawid jako połączenie
szeregowe idealnego źródła napięcia o sile elektromotorycznej E i rezystancji R
W
reprezentującej jego rezystancję wewnętrzną.
Rzeczywiste źródło prądu - Charakteryzuje się tym, że posiada pewną rezystancję
wewnętrzną R i wytwarza określony prąd źródłowy I na schemacie przedstawiamy je za
pomocą równolegle połączonej rezystancji RW i źródła prądowego o prądzie źródłowym Iź
. Rzeczywiste źródło prądu nazywany idealnym jeżeli rezystancja wewnętrzna R dąży do
nieskooczoności
W analizie układów istnieje możliwośd zastąpienia rzeczywistego źródła prądowego
rzeczywistym źródłem napięciowym i odwrotnie. Przy takiej konwersji rezystancja
wewnętrzna pozostaje bez zmian, natomiast odpowiednio przelicza się prądy i napięcia. Przy
konwersji ze źródła napięciowego należy wyznaczyd prąd źródła - jest on równy prądowi
płynącemu przy zwarciu rzeczywistego źródła napięciowego, a więc z prawa Ohma:
.
Przy konwersji ze źródła prądowego wyznaczenie napięcia źródła napięd - jest ono równe
napięciu na R
we
przy rozwarciu rzeczywistego źródła prądowego, a więc z prawa Ohma:
Idealne źródło napięcia ma Rw=0, a idealne źródło prądu ma G =0.