1. Pole magnetyczne i jakie są jego źródła, co to jest strumień magnetyczny, indukcja magnetyczna.
Przepływ prądu elektrycznego powoduje powstanie pola magnetycznego.
Pole magnetyczne - właściwość przestrzeni polegająca na tym, że jeżeli w tej przestrzeni umieścimy magnesy lub przewodniki, przez które przepływa prąd elektryczny lub poruszające się ładunki elektryczne, to będą na nie działały siły magnetyczne.
Siłę działającą na przewodnik, przez który przepływa prąd elektryczny umieszczony w polu magnetycznym, nazywamy siłą elektrodynamiczną.
Strumień magnetyczny liczba linii magnetycznych. Strumień Φ wektora natężenia pola magnetycznego H lub indukcji magnetycznej B, przenikający przez powierzchnię S.
Indukcja magnetyczna jest to gęstość strumienia, czyli stosunek wartości strumienia magnetycznego Φ równomiernie rozłożonego do pola przekroju poprzecznego s. B = Φ / s
2.Indukcja elektromagnetyczna.
Prawo indukcji elektromagnetycznej Faraday'a. Wartość strumienia zmienia się w czasie. Siła elektromotoryczna indukowana w obwodzie zamkniętym jest równa stosunkowi zmiany strumienia indukcji magnetycznej objętego tym obwodem, do czasu, w którym ta zmiana następuje. Ε = - ΔΦ / Δt.
3.W jaki sposób powstaje wirujące pole magnetyczne?
Wirujące pole magnetyczne może być wytworzone przez wirujący magnes trwały lub wirujący elektromagnes zasilany prądem stałym. Powstające pole wirujące względem stojana, natomiast względem wirnika jest ono nieruchome. Rozkład indukcji zależy od sposobu rozmieszczania uzwojenia i od kształtu szczeliny. W powyższych dwóch przypadkach pole magnetyczne wirujące powstaje w układzie ruchomym (element wytwarzany pole wirujące). Możliwe jest jednak to, że pole magnetyczne wirujące może powstać w układzie nieruchomym. W tym przypadku zwoje najczęściej są połączone w gwiazdę i zasilane prądem trójfazowym. Liczba zwojów przypadających na jedną fazę uzwojenia trójfazowego może być różna (uzwojenie trójfazowe symetryczne)
4.Wytwarzanie prądu sinusoidalnie zmiennego i stałego.
5.Prądnica synchroniczna.
Maszyna wirująca. Składa się z nieruchomego stojaka i ruchomego wirnika. Stojan składa się z rdzenia wykonanego z blach wzajemnie od siebie odizolowanych. Na obwodzie zewnętrznym są wycięte żłobki, w którym są trójfazowe uzwojenia. W środku jest wirnik. Obudowa jest żeliwna lub staliwna. Wirnik może być z utajonymi biegunami lub jawnymi. Uzwojenie wirnika zasila się napięciem stałym a wirnik wprawia w ruch obudowę. Źródłem napięcia stałego najczęściej jest wbudnia (prądnica bocznikowa prądu stałego osadzona na wspólnym wale z prądnicą synchroniczną, źródłem mogą być też akumulatory). Wirnik napędza się za pomocą turbin parowych i staje się on źródłem pola magnetycznego. Jeśli uzwojenie wirnika zasilimy prądem stałym i wprawimy w ruch obrotowy wirnik to staje się on źródłem pola magnetycznego wirującego. Wirujący strumień magnetyczny przecinając uzwojenia stojana indukuje w nich siły elektromotoryczne przesunięte względem siebie. Prądnice synchroniczne stosowane są w samochodach.
6,7.Zasada działania transformatora energetycznego.
Transformatory służą do przetwarzania energii elektrycznej prądu zmiennego o danym napięciu na energię elektryczną prądu zmiennego o innym napięciu. Rozróżniamy transformatory jednofazowe lub trójfazowe. Rdzeń wykonany z blach stalowych silnie nakrzemionych, wzajemnie od siebie odizolowanych i połączonych za pomocą nitów. Na rdzeniu nawinięte są 2 uzwojenia miedziane. Uzwojenie pierwotne, - do którego doprowadzamy energie, uzwojenie wtórne, - z którego odprowadzamy energie. Każde z tych uzwojeń może być uzwojeniem górnego albo dolnego napięcia. Zasada działania: oparta jest na zasadzie indukcji elektromagnetycznej. Uzwojenie pierwotne zasila się napięciem zmiennym. Powstaje zmienne pole magnetyczne, którego główna część zamyka się w rdzeniu, przecinając obydwa uzwojenia, w których indukują się siły elektromotoryczne. Wartość siły elektromotorycznej jest proporcjonalna do strumienia magnetycznego i do liczby zwojów uzwojenia. Po stronie pierwotnej zwojów mniej a po wtórnej więcej - podwyższa napięcie. Odwrotnie obniża. Transformator ze względu na sposób chłodzenia dzielimy na suche (chłodzone powietrzem) oleiste (olejem). Transformatory są tymi aparatami elektrycznymi dzięki którym można przetwarzać i przesyłać na duże odległości wielkie ilości energii elektrycznej, przy dowolnie wysokim a gospodarczo najkorzystniejszym napięciu.
8.Silnik asynchroniczny trójfazowy (indukcyjny).
Tani i łatwy w eksploatacji. Składa się z części nieruchomej, czyli stojana, ma on kształt wydrążonego wewnątrz walca. W wewnętrznej części stojana znajduje się część wirująca maszyny zwana wirnikiem, również w kształcie walca. Obwód magnetyczny maszyny składa się z dwóch części: rdzenia stojana rdzenia wirnika, oddzielonych od siebie szczeliną powietrzną. Rdzenie stojana i wirnik wykonane są w formie pakietu z blach izolowanych między sobą najczęściej o grubości 0,5 mm. Stojan ma wycięte żłobki, w których umieszcza się uzwojenia (pręty aluminiowe lub miedziane, nie izolowane od blach). Uzwojenie jest połączone z siecią zasilającą. Początki i końce uzwojeń są wyprowadzone na zewnątrz i doprowadzane do tabliczki zaciskowej. Zasada działania: oparta jest na zasadzie indukcji elektromagnetycznej. Jeżeli trójfazowe uzbrojenie stojana zasilane jest prądem trójfazowym sinusoidalnie zmiennym to powstanie pole magnetyczne wirujące względem stojana z prędkością, którą nazywamy prędkością synchroniczną. Wirujące pole magnetyczne przetnie przewody nieruchomego wirnika i wznieci w nich (wyidukuje) siły elektromotoryczne pod wpływem, których popłynie prąd. W przewodach powstanie moment obrotowy. Jeśli jest on większy od momentu oporowego pochodzącego od napędzanej maszyny to wirnik zaczynie się obracać w kierunku wirowania pola magnetycznego z prędkością obrotowa mniejsza od prędkości synchronicznej. Stad nazwa silnik asynchroniczny, pracuje z inna prędkością niż prędkość synchroniczna. Kierunek wirowania pola magnetycznego zależy od kolejności faz przyłączonych do kolejnych zacisków uzwojeń stojana. Zmiana kierunku - zmiana kolejności połączeń.
11.Warunki podłączenia do sieci publicznej.
Napięcie w sieci wynosi: 400V. Aby silnik mógł rozwijać moc znamionową, uzwojenia fazowe stojana muszą być zasilane niższym napięciem znamionowym. (jeśli podane są dwa). W związku, z czym, uzwojenia stojana łączymy w gwiazdę, jeśli napięcie międzyfazowe w sieci jest równe wyższemu napięciu znamionowemu (400V). A, w trójkąt, jeśli niższe (230/400).
13.Rodzaje połączeń w układzie trójfazowym.
W układzie trójfazowym wyróżniamy dwa rodzaje połączeń: W GWIAZDE: polega na tym ze początki faz źródeł łączymy w jednym punkcie (punkt neutralny) a z końców faz wyprowadzamy przewody zasilające (L1, L2, L3), które są wyprowadzone do tabliczki zaciskowej. W TRÓJKĄT: polega na tym, że koniec jednej fazy łączymy z początkiem następnej a z punktów połączeń wyprowadzamy przewody zasilające, które są wyprowadzone do tabliczki zaciskowej.
Łączenie w trójkąt bądź w gwiazdę zależy od napięcia znamionowego silnika. Każda maszyna powinna mieć tabliczkę znamionową, umocowaną na stałe w miejscu umożliwiającym łatwe odczytanie zawartych na niej informacji. Na tabliczce znamionowej powinny być wykonane w sposób trwały czytelne napisy zawierające następujące dane: nazwa lub znak wytwórni, która maszynę wykonała, typ maszyny wg oznaczenia wytwórcy, nr fabryczny maszyny, przepisy (nr normy), według których maszyna została wykonana, dopuszczalną temperaturę otoczenia. Ponadto na każdej tabliczce znamionowej powinny się znajdować podstawowe dane znamionowe: moc znamionowa silnika PN (230/400 230V gwiazda, 400/pierw3x400 400V trójkąt), napięcie znamionowe UN, prąd znamionowy IN, znamionowa prędkość obrotowa nN, moment znamionowy silnika M.
14.Silnik asynchroniczny jednofazowy z fazą rozruchową kondensatorową.
Silnik a małej mocy do kilku kW (silnik wentylatora). Stojan silnika ma 2 uzwojenia: faza robocza i faza rozruchowa. Te fazy umieszczamy obok siebie pod pewnym kątem 90stop, następuje przesuniecie uzwojeń w przestrzeni. W stojanie silnika prąd jednofazowy wznieca zmienne, pulsujące pole magnetyczne, które w nieruchomym wirniku indukuje prądy, powstaną dwa momenty obrotowe, przeciwnie skierowane (silnik się nie obraca). Jeśli wirnik wprawimy w ruch w dowolnym kierunku to zacznie on wirować w tym samym kierunku i uzyska prędkość obrotową mniejsza od prędkości synchronicznej pola magnetycznego.
ROZRUCH: odbywa się za pomocą fazy rozruchowej, którą jest dodatkowy zezwój (rozmieszczony w żłobkach stojana w taki sposób, aby wytworzony strumień magnetyczny był przesunięty w przestrzeni o 90stop względem strumienia uzwojenia głównego). Przesunięcie fazowe można między prądem uzwojenia głównego a prądem uzwojenia pomocniczego można uzyskać włączając w szereg z uzwojeniem pomocniczym kondensatora. Przy rozruchu włącza się za pomocą wyłącznika W kondensator połączony w szereg z uzwojeniem fazy rozruchowej. Pod wpływem wytworzonego przez oba uzwojenia pola wirującego, wirnik zaczyna się obracać. Po uruchomieniu silnika wyłącza się fazę rozruchową wraz z kondensatorem.
15.Oprzęt silników elektrycznych, zabezpieczenia.
Zaliczamy: urządzenia rozruchowe, łączniki, styczniki. Łączniki - aparaty elektryczne prądu stałego i zmiennego przeznaczone do załączania i wyłączania obwodów. Zabezpieczenia: powinny spowodować przerwę w dopływie prądu do silników w przypadku zakłóceń. Po ich usunięciu zabezpieczenie powinno umożliwić dalszą pracę silnika. Zabezpieczenie zawiera zwykle dwa elementy: 1. element przeciążeniowy, powodujący wyłączenie silnika z opóźnieniem zgodnym z charakterystyką silnika, 2. element zwarciowy, powodujący natychmiastowe wyłączenie silnika w przypadku powstania zwarcia, chroniąc go przed cielnymi skutkami przepływu prądu zwarciowego. Silniki zabezpiecza się za pomocą wyłączników samoczynnych wyposażonych w wyzwalacze elektromagnesowe. Przy stosowaniu styczników stosuje się bezpieczniki, których działanie polega na przerwaniu prądu zwarciowego.
16.Przyczyny występowania zwarcia i przeciążenia.
Zwarcia powstają na skutek: przepięć atmosferycznych i łączeniowych; błędnych operacji w stacjach elektroenergetycznych; mechanicznych uszkodzeń kabli, słupów, izolatorów; zawilgocenia lub zniszczenia izolacji; uszkodzeni słupów linii napowietrznych; dotknięcia dźwigów, gałęzi drzew, ludzi i zwierząt; zarzutek na przewody gołe.
Przeciążenie dotyczy tylko silników. Stan, gdy silnik pobiera prąd większy od prądu znamionowego. Najczęściej jest on następstwem zbyt dużego momentu oporowego, jaki stawia silnikowi napędzana maszyna. (źle dobrany silnik - ma za małą moc)
17.Stycznik elektromagnetyczny.
Przyrząd przeznaczony do częstego zamykania lub otwierania obwodów elektrycznych, bądź do sterowania maszynami elektrycznymi. Gdy w dodatkowy łącznik się włączy, zaciski się połączą. Prąd popłynie przez cewkę elektromagnesu, od fazy R do fazy T. Zwora Z podniesie się do góry a wraz z nią dźwignia d i elementy N. Spowoduje to przepływ energii elektrycznej trzema przewodami R-S-T w kierunku A do odbiornika O.