1. Działanie siły na przewód z prądem w polu magnetycznym:

Siła elektrodynamiczna

to siła, z jaką pole magnetyczne działa na przewodnik z prądem

umieszczony w tym polu. Siła elektrodynamiczna wyraża się wzorem:

A jej wartość wynosi:

Gdzie:

– natężenie prądu

– długość przewodnika

– kąt pomiędzy wektorami

– natężenie pola

Siła elektrodynamiczna jest skierowana prostopadle do linii pola magnetycznego oraz
prostopadle do przewodnika. Jej zwrot wyznaczamy według poniższego układu:

2. Indukowanie się napięcia w obwodzie poruszającym się w polu magnetycznym:

Indukcja elektromagnetyczna - zjawisko powstawania siły elektromotorycznej w przewodniku
na skutek zmian strumienia pola magnetycznego. Zmiana ta może być spowodowana
zmianami pola magnetycznego lub ruchem przewodnika w polu magnetycznym.
Zjawisko indukcji opisuje prawo indukcji elektromagnetycznej Faradaya:

Gdzie:

- to indukowana siła elektromotoryczna w woltach

- strumień indukcji magnetycznej przepływający przez powierzchnię objętą

przewodnikiem.

3. Napięcia fazowe i przewodowe w typowej symetrycznej sieci nn:

Sieć nn – niskiego napięcia.
Napięcie fazowe: 230 V
Napięcie przewodowe: 400 V
Różnica między siecią symetryczną a niesymetryczną:

4. Wzory na E i M (z objaśnieniem oznaczeń) maszyny prądu stałego:

Siła elektromotoryczna (SEM):

Gdzie:

- strumień magnetyczny

- prędkość obrotowa

- współczynnik ujmujący stałe wielkości zależne od konstrukcji maszyny (ilość par

biegunów, wymiary uzwojenia twornika)

Moment obrotowy na silniku:

Gdzie:

- promień wirnika

- siły działające na wirnik

- indukcja magnetyczna wytwarzana przez stojan

- natężenie prądu na wirniku

- liczba przewodów uzwojeń oddziaływająca z polem magnetycznym

- długość i promień wirnika, stałe dla danego silnika

5. Schemat maszyny obcowzbudnej, bocznikowej, szeregowej i nazwy 2 podstawowych części

(stojan, wirnik, wzbudzenie, twornik):

6. Charakterystyki mechaniczne silnika bocznikowego i szeregowego:

7. Charakterystyki zewnętrzne prądnicy bocznikowej i szeregowej:

Prądnicy bocznikowej:

Prądnicy szeregowej:

8. Zasada działania transformatora, pojęcie przekładni:

Transformator - zbudowany jest z dwóch uzwojeń (pierwotnego wtórnego), nawiniętych
na wspólny rdzeń. Często spotyka się transformatory o więcej niż jednym uzwojeniu
wtórnym.
Gdy do uzwojenia pierwotnego podłączymy źródło zmiennego napięcia U1, popłynie w nim
zmienny prąd elektryczny. To z kolei powoduje indukcję zmiennego pola magnetycznego,
które przenikając przez pozostałe uzwojenie powoduje powstanie w nim - wskutek indukcji
elektromagnetycznej - zmiennej siły elektromotorycznej.
Ta siła elektromotoryczna (SEM) jest źródłem zmiennego napięcia U2 na wyjściu
transformatora.
Dodatkowo musimy wziąć pod uwagę zjawisko samoindukcji, powstające w uzwojeniu
pierwotnym, na skutek zmian płynącego w nim prądu elektrycznego.

Przekładnia - liczba określająca stosunek liczby zwojów uzwojenia pierwotnego do liczby
zwojów uzwojenia wtórnego (przekładnia zwojowa) lub stosunek napięcia pierwotnego do
napięcia wtórnego (przekładnia napięciowa)

9. Co to znaczy, że transformator jest na biegu jałowym, w stanie zwarcia awaryjnego i

pomiarowego, w stanie pracy – jakie są wartości napięć i prądów obu stron w każdym
stanie:
Stan jałowym - gdy strona pierwotna jest zasilana napięciem przemiennym, a strona wtórna
pozostaje nieobciążona – obwód wtórny jest otwarty.
Napięcia na uzwojeniu pierwotnym i wtórnym w stanie jałowym są napięciami
znamionowymi transformatora
W uzwojeniu pierwotnym płynie prąd o małym natężeniu, tzw. prąd jałowy.

Stan zwarcia - nazywamy stan w którym do uzwojenia pierwotnego doprowadzone jest
napięcie, a uzwojenie wtórne jest zwarte.
W obu uzwojeniach płyną prądy o bardzo dużym natężeniu, co może doprowadzić do
uszkodzenia izolacji uzwojeń.

Stan pracy - uzwojenie wtórne jest obciążone.
Przez uzwojenie wtórne płynie prąd, którego wartość zależy od SEM indukowanej w
uzwojeniu wtórnym oraz od impedancji odbiornika. Po obu stronach transformatora moce są
takie same.

10. Regulacja napięcia w transformatorach:

a) Regulacja przez zmianę napięć zasilających
b) Regulacja przez zmianę przekładni transformatora
c) Regulacja za pomocą napięć dodawczych
d) Regulacja napięcia przez zmianę rozpływu mocy biernej

11. Jak się wytwarza pole wirujące w silnikach prądu zmiennego:

Położenie pola magnetycznego w rdzeniu stojana jest stałe, ale jego kierunek
wirowania zmienia się. Przy częstotliwości 50Hz kierunek wirowania zmienia się 50 razy na
sekundę. Jeżeli dwa uzwojenia są połączone do odpowiedniej fazy w tym samym czasie, to
indukują dwa pola magnetyczne w stojanie. W silniku dwubiegunowym, istnieje wówczas
przesunięcie o 120 stopni między tymi dwoma polami.

Wartości amplitudy tych pól są też przesunięte w czasie. Powoduje to indukowanie
wirującego pola magnetycznego w stojanie. Gdy podłączymy uzwojenia stojana do
trójfazowego napięcia zasilania to pola magnetyczne od poszczególnych uzwojeń wytworzą
wirujące symetryczne pole magnetyczne, nazywane wirującym polem magnetycznym silnika.

12. Budowa wirnika klatkowego i pierścieniowego maszyny indukcyjnej:

Wirnik klatkowy - jest walcem zbudowanym z pakietu blach ferromagnetycznych ze żłobkami
wypełnionymi aluminiowymi lub miedzianymi prętami przyłączonymi z pierścieniami
czołowymi z tego samego metalu. Pręty razem z pierścieniem tworzą rodzaj metalowej klatki.

Wirnik pierścieniowy - o uzwojony wirnik, w którym końce uzwojeń wirnika wyprowadzone
są poprzez pierścienie ślizgowe i szczotki na zewnątrz maszyny.

13. Charakterystyka mechaniczna M=f(n) silnika klatkowego:

14. Charakterystyka elektromechaniczna I=f(n) silnika klatkowego:

15. Rozruch silników indukcyjnych klatkowych i pierścieniowych:

Rozruch silników indukcyjnych klatkowych – jest to przejście od stanu postoju do stanu pracy
ustalonej silnika. Rozruch powinien być tak przeprowadzony, aby moment rozruchowy był
dostatecznie duży, a prąd rozruchowy nie przekroczył dopuszczalnej wielkości. Uruchamiając
go bezpośrednio, silnik klatkowy pobiera prąd rzędu 4-8 razy prąd znamionowy silnika.
Powoduje to duże spadki napięć w sieci, co ma szkodliwy wpływ na urządzenia do niej
podłączone. Stosuje się zatem następujące rozwiązania:
a) Połączenie stojana w gwiazdę na czas rozruchu i połączenie w trójkąt po zakończeniu

rozruchu.

b) Rozrusznik stojanowy.
c) Rozruch z wykorzystaniem autotransformatora rozruchowego.
d) Tyrystorowy sterownik napięcia.

Rozruch silników indukcyjnych pierścieniowych – dokonuje się poprzez włączenie
poszczególnych rozruszników do wału wirnika. Rozrusznik składa się z trzech rezystorów
połączonych w gwiazdę.

16. Zasada działania i budowa maszyny synchronicznej:

Budowane są w dwóch zasadniczych odmianach:
a) Z biegunami utajonymi (z wirnikiem cylindrycznym) - turbogeneratory
b) Z biegunami jawnymi (z wirnikiem jawno biegunowym) - hydrogeneratory
Zasada działania - prąd stały płynący w uzwojeniu wzbudzenia wytwarza pole magnetyczne,
które wirując razem z wirnikiem indukuje przemienną SEM w każdej fazie uzwojenia
twornika.

17. Sposoby zasilania wirnika maszyny synchronicznej:

Dodatkowa maszyna, silnik asynchroniczny lub silnik prądu stałego, która rozpędza wirnik
silnika synchronicznego do prędkości zbliżonej do synchronicznej.
Umieszczenie się w nabiegunnikach wirnika klatki rozruchowej, utworzoną z miedzianych
prętów, podobną do klatki z w wirniku silnika asynchronicznego klatkowego. Silnik taki
startuje tak jak silnik asynchroniczny. Po osiągnięciu prędkości podsynchronicznej uzwojenia
wirnika zasilane są prądem stałym, co pozwala wirnikowi wejść w synchronizm i dalej obracać
się z prędkością synchroniczną.
Zwarcie uzwojeń wirnika, bezpośrednio lub poprzez rezystancję ograniczającą prąd
rozruchowy. Zwarte uzwojenia zachowuje się jak typowa klatka. Po uzyskaniu prędkości
podsynchronicznej następuje załączenie uzwojeń wirnika. Silnik dochodzi do synchronizmu
samoczynnie.

18. Turbogeneratory i hydrogeneratory – różnice budowy i wyglądu:

Różnice budowy:
Wirnik cylindryczny (Turbogenerator):
- najczęściej dwubiegunowy
- uzwojenia umieszczone w wyfrezowanych żłobach
Wirnik jawno biegunowy (Hydrogenerator):
- większa liczba biegunów
- uzwojenia wzbudzenia w postaci cewek umieszczonych na biegunach
- bieguny mocowane do masywnego wału

Różnice wyglądu:
Turbogenerator:
- mało biegunów
- mała średnica
Hydrogenerator:
- duża ilość biegunów
- duża średnica
- ma wystające bieguny

19. Układy przekształtnikowe – prostownik, prostownik sterowany, falownik, przemiennik

częstotliwości – co mają na wejściu, a co na wyjściu – jakie parametry wyjściowe można
regulować:
Prostownik – zmienia prąd zmienny na stały. Jednopołówkowe (tylko dioda prostownicza),
które zerują przebieg ujemny lub dwupołówkowe (układ mostkowy) nadające znak dodatni
całemu przebiegowi sinusoidy.
Prostownik sterowany – zamiast diod są tyrystory z układami sterowania. Umożliwia to
sterowanie napięcia wyprostowanego, a więc sterowanie mocą. Wyróżniamy jedno i
wielopulsowe.

Falownik – układ do zmiany przebiegu napięcia lub prądu stałego na przemienny.
Przemiennik częstotliwości – układ złożony z prostownika i falownika. Prostuje sygnał, a
następnie faluje na określoną częstotliwość. Uzyskuje sygnał zbliżony do sinusoidy.
Wykorzystywany do regulacji prędkości obrotowej w silnikach indukcyjnych.

20. Różnice między wykorzystaniem Soft-Startu a przemiennika częstotliwości dla silnika

klatkowego:
Soft-Start – urządzenie służące do ograniczenia udaru prądowego (dużego natężenia prądu w
krótkim czasie) w momencie włączania urządzeń elektrycznych. Steruje on bezstopniowo
napięciem zasilania silnika trójfazowego w fazie rozruchu. Dzięki temu silnik trójfazowy
dopasowany zostaje do zachowań pracującej maszyny.
Regulacja przemiennikiem częstotliwości – realizuje regulację prędkości obrotowej
zapewniając także odpowiednie napięcie zasilania, które jest zależne od częstotliwości
napięcia. Pozwala na rozruch silnika z momentem obrotowym dobranym do warunków
napędzanego urządzenia jak i ograniczonej mocy elektrycznej sieci zasilającej, dzięki czemu
zmarginalizowany został problem rozruchu silnika klatkowego z odpowiednim momentem
obrotowym i w sieciach o ograniczonej mocy.

21. Pojęcie systemu elektroenergetycznego, podział linii, ich poziomy napięć (przykładowe

wartości):
System elektroenergetyczny – zespół urządzeń służących do wytwarzania, przesyłania,
rozdzielania i użytkowania energii elektrycznej.
Podział linii:
a) ze względu na napięcie:
- niskiego napięcia (nn) 380 / 220 V, 550 / 660 V
- średniego napięcia (śn) 6 / 10 / 15 / 20 / 30 kV (poza 1, 3, 60 kV)
- wysokiego napięcia (wn) 110 / 220 kV
- najwyższego napięcia - 400 / 750 kV
b) ze względu na funkcje:
- przemysłowa
- odbiorcza
- rozdzielcza
c) ze względu na budowę:
- przewody fazowe i odgromowe
- izolatory napowietrzne i ziemne

22. Instalacje w budynku (schemat zasilania budynku wielo-mieszkaniowego):

Pętla miejska -> sieć napowietrzna, kablowa -> przyłącze do budynku -> wyłącznik główny,
licznik, światło na klatce, winda -> piętro (zabezpieczenie licznikowe) -> tablica mieszkaniowa
-> poszczególne obwody domowe.

23. Czynniki decydujące o doborze przekroju żyły przewodu:

- wytrzymałość mechaniczna
- obciążalność długotrwała
- przeciążalność

24. Rezerwa jawna i ukryta:

Rezerwa jawna - tor zasilania rezerwowego w normalnym układzie pracy nie przenosi
żadnego obciążenia, jednak może zostać załączony w celu przejęcia całkowitego obciążenia.
Rezerwa ukryta - źródła zasilania nie są w pełni obciążone w normalnym stanie pracy i mogą
być czasowo przeciążone w wyniku przełączenia całego obciążenia na zasilanie z jednego
źródła.

25. Wykonania rozdzielni, przykładowe wyposażenie pola rozdzielni SN:

Celka rozdzielcza składa się z:
- trójfazowy rozłącznik z uziemieniem
- trójfazowy system szyn zbiorczych
- napędy sprężynowe rozłącznika i uziemnika
- przekładnik prądowy i głowice kablowe

26. Czynniki wpływające na skutki porażenia prądem elektrycznym:

a) Rodzaj prądu – stały lub zmienny (stały gorszy w skutkach)
b) Czas przepływu prądu – od czasu przepływu zależy obciążenie mięśnia sercowego, od 0,1

do 0,5 sek. jest ok.

c) Droga przepływu prądu – największe znaczenie ma jaka część prądu przepływa przez

serce i układ oddechowy

d) Wartość natężenia prądu – wartość samo uwolnienia przy prądzie stałym wynosi

, przy zmiennym

e) Kondycja człowieka – oddziaływanie prądu na organizm ludzki (bezpośrednio lub

pośrednio)

f) Zabezpieczenia obwodu

27. Dotyk pośredni i bezpośredni:

Dotyk pośredni – dotknięcie przez człowieka lub zwierze części przewodzących dostępnych,
które znalazły się pod napięciem w wyniku uszkodzenia izolacji.
Dotyk bezpośredni – dotknięcie przez człowieka lub zwierze części czynnej.
Część przewodząca dostępna – część przewodząca instalacji elektrycznej dostępna dla dotyku
palcem probierczym, która może być dotknięta i która w warunkach normalnej pracy nie
znajduje się pod napięciem.
Część czynna – przewód lub część przewodząca, która może znaleźć się pod napięciem w
warunkach normalnej pracy instalacji elektrycznej.

28. Techniczne środki ochrony przeciwporażeniowej przed dotykiem pośrednim w

urządzeniach nn:
Ograniczanie skutków porażenia w razie kontaktu z prądem.
- stosowanie samoczynnego szybkiego wyłączania zasilania
- stosowanie urządzeń II klasy ochronności
- stosowanie izolowania stanowiska
- stosowanie nieuziemionych połączeń wyrównawczych miejscowych
- stosowanie separacji elektrycznej
- stosowanie obniżeń napięcia
- stosowanie urządzeń przetężeniowych i różnicowo-prądowych

29. Techniczne środki ochrony przeciwporażeniowej przed dotykiem bezpośrednim w

urządzeniach nn:
Ochrona przed zagrożeniami wynikającymi z dotykania części czynnych.
- izolowanie części czynnych
- ochrona przez umieszczenie części pod napięciem poza zasięgiem człowieka
- ochrona przez zastosowanie barier, ogrodzeń

30. Podział (kategorie) odbiorników ze względu na ochronę przeciwpożarową:

Klasa kategorii:
0 – zapewniona jedynie ochronę przed dotykiem bezpośrednim (ochrona podstawowa), którą
zapewnia izolacja podstawowa. W przypadku uszkodzenia izolacji ochroną
przeciwporażeniową powinno zapewnić umieszczenie urządzenia poza zasięgiem ręki oraz
izolowanie stanowiska.
I – posiadają izolację podstawową, która zapewnia ochronę przed dotykiem bezpośrednim.
Ponadto w celu zapewnienia ochrony przed dotykiem pośrednim stosuje się przyłączenie do
zacisku ochronnego urządzenia, przewodu ochronnego (PE) lub przewodu ochronno-
neutralnego (PEN).
II – charakteryzują się zastosowaniem izolacji wzmocnionej, która zapewnia zarówno ochronę
przed dotykiem bezpośrednim, jak i pośrednim. Innym sposobem zapewnienia ochrony
przeciwporażeniowej w urządzeniach II klasy ochronności jest zastosowanie izolacji
podstawowej oraz dodatkowej.
III – ochronę przeciwporażeniową zapewnia się przez zasilanie napięciem bardzo niskim (ELV)
o wartości nieprzekraczającej dopuszczalnego napięcia dotykowego bezpiecznego (UL) dla
danych warunków środowiskowych.

31. Odbiorniki oświetleniowe, układ pracy świetlówki:

Żarówka – źródłem światła jest wolframowy żarnik umieszczony wewnątrz próżniowej bańki
lub wypełnionej gazem neutralnym. Żarnik jest połączony z instalacją za pomocą trzonka
gwintowego lub bagnetowego. Im mocniejsza żarówka tym wolfram grubszy, bo w wysokiej
temp ulega rozpyleniu.

Rtęciówka - światło powstaje dzięki wyładowaniu elektrycznemu w parach rtęci. Źródłem
światła jest jarznik z wtopionymi na końcu elektrodami. Umieszczony jest w ochronnej
szklanej bańce, w nim umieszczona jest niewielka ilość rtęci oraz neon lub argon.

Układ pracy świetlówki – w świetlówce, wyładowanie jarzące odbywa się w mieszaninie
argonu i oparów rtęci pod ciśnieniem kilku hPa. Podczas wyładowania emitowane jest
promieniowanie ultrafioletowe, które pobudza osadzoną na szkle warstwę związków
luminoforycznych. To skutkuje wysyłaniem przez nie promieniowania widzialnego.
Wyróżniamy świetlówki o zimnej (wymaga podwyższonego napięcia) i gorącej katodzie
(zasilanie z sieci niskiego napięcia).

32. Sposoby gaszenia łuku w łącznikach:

a) Wykorzystanie cewki gasikowej (wydmuch magnetyczny)
b) Szybkie (migowe) rozdzielenie styków przy pomocy styczników, tylko dla małego napięcia
c) Podział łuku na części między płytkami dejonizującymi
d) Próżniowo
e) Chłodzenie łuku w olejach lub przez wydmuch gazu

33. Odłącznik a wyłącznik:

Odłącznik – jest łącznikiem elektrycznym, który ma stworzyć w obwodzie bezpieczną przerwę
izolacyjną. Czynności zał/wył wykonywane są sporadycznie, najczęściej w stanie
bezprądowym. Powstała przerwa izolacyjna powinna uniemożliwisz przeskok napięcia
będącego przed odłącznikiem.
Wyłącznik – to łącznik elektryczny mechanizmowy zdolny do załączania, przewodzenia i
wyłączania prądów w nominalnych warunkach pracy obwodu, prądu oraz prądu
przeciążeniowego. Posiadają odpowiednie układy gaszenia łuku.

34. Czynniki decydujące o jakości energii:

- częstotliwość napięcia zasilającego – powinna wynosić 50 Hz
- wartość napięcia zasilającego
- zmiany napięcia zasilającego
- szybkie zmiany napięcia zasilającego
- zapady napięcia zasilającego
- przerwy w zasilaniu
- dorywcze przepięcia o częstotliwości sieciowej
- przepięcia przejściowe
- uciążliwość migotania światła
- harmoniczne napięcia

35. Harmoniczne:

Napięcia sinusoidalne o częstotliwości równej krotności częstotliwości podstawowej napięcia
zasilającego. Harmoniczne napięcia mogą być określone:
- indywidualnie, przez względną wartość amplitudy danej harmonicznej Uh odniesionej do
napięcia składowej podstawowej Un
- łącznie, np. przez całkowity współczynnik odkształcenia harmonicznymi THDu

36. Sterowanie stycznikiem w układzie samozatrzymania:

Stycznik składa się z: styków nieruchomych oraz ruchomych, elektromagnesu z nieruchomego
rdzenia wraz z uzwojeniem oraz ruchomej zwory połączonej ze stykami ruchomymi, zestyków
pomocniczych zwiernych i rozwiernych, komór gaszeniowych i podstawy.
Zasada działania: Doprowadzenie do cewki elektromagnesu napięcia o odpowiedniej
wartości, wywołuje ruch zwory elektromagnesu powodujący zamknięcie styków głównych
stycznika. Stycznik pozostaje w stanie zamkniętym, dopóty, dopóki uzwojenie
elektromagnesu jest zasilane odpowiednim napięciem. Przerwa w zasilaniu obwodu
elektromagnesu powoduje samoczynne otwarcie stycznika pod wpływem sprężyn zwrotnych
napiętych w czasie załączania.