„
Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”
0
MINISTERSTWO EDUKACJI
i NAUKI
Eleonora Muszyńska
Analizowanie pracy odbiorników energii elektrycznej
311[08].O3.04
Poradnik dla ucznia
Wydawca
Instytut Technologii Eksploatacji – Państwowy Instytut Badawczy
Radom 2005
„
Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”
1
Recenzenci:
mgr Arkadiusz Sadowski
mgr inż. Anna Tąpolska
Opracowanie redakcyjne:
mgr inż. Katarzyna Maćkowska
Konsultacja:
dr Bożena Zając
Korekta:
mgr inż. Jarosław Sitek
Poradnik stanowi obudowę dydaktyczną programu jednostki modułowej 311[08].O3.04
„Analizowanie pracy odbiorników energii elektrycznej” zawartego w modułowym programie
nauczania dla zawodu technik elektryk.
Wydawca
Instytut Technologii Eksploatacji – Państwowy Instytut Badawczy, Radom 2005
„
Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”
2
SPIS TREŚCI
1. Wprowadzenie
3
2. Wymagania wstępne 4
3. Cele kształcenia 5
4. Materiał nauczania
6
4.1. Urządzenia elektrotermiczne – rodzaje i zastosowanie. Regulacja
temperatury w elektrycznych urządzeniach grzejnych
6
4.1.1. Materiał nauczania
4.1.2. Pytania sprawdzające
4.1.3. Ćwiczenia
4.1.4. Sprawdzian postępów
6
7
7
8
4.2. Elektryczne źródła światła – rodzaje i parametry. Oprawy oświetleniowe.
Oświetlenie w mieszkaniu i w miejscu pracy
9
4.2.1. Materiał nauczania
4.2.2. Pytania sprawdzające
4.2.3. Ćwiczenia
4.2.4. Sprawdzian postępów
9
10
11
12
4.3. Podstawowe właściwości napędowe silników elektrycznych. Ogólne
zasady doboru silników elektrycznych do maszyn roboczych
13
4.3.1. Materiał nauczania
4.3.2. Pytania sprawdzające
4.3.3. Ćwiczenia
4.3.4. Sprawdzian postępów
13
17
17
18
4.4. Wybrane układy sterowania stycznikowo-przekaźnikowego. Proste
energoelektroniczne układy napędowe
19
4.4.1. Materiał nauczania
4.4.2. Pytania sprawdzające
4.4.3. Ćwiczenia
4.4.4. Sprawdzian postępów
19
20
20
21
4.5. Instalacje elektryczne – rodzaje i elementy składowe. Przewody i osprzęt
instalacyjny. Łączniki stosowane w instalacjach elektrycznych
22
4.5.1. Materiał nauczania
4.5.2. Pytania sprawdzające
4.5.3. Ćwiczenia
4.5.4. Sprawdzian postępów
22
24
24
26
4.6. Zabezpieczenia typowych odbiorników energii elektrycznej. Pomiar
energii elektrycznej w instalacji odbiorczej
27
4.6.1. Materiał nauczania
4.6.2. Pytania sprawdzające
4.6.3. Ćwiczenia
4.6.4. Sprawdzian postępów
27
29
29
31
4.7. Racjonalne gospodarowanie energią elektryczną. Zagrożenia związane
z pracą maszyn i urządzeń elektrycznych
31
4.7.1. Materiał nauczania
4.7.2. Pytania sprawdzające
4.7.3. Ćwiczenia
4.7.4. Sprawdzian postępów
31
32
33
34
5. Sprawdzian osiągnięć
35
6. Literatura
40
„
Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”
3
1. WPROWADZENIE
Poradnik będzie Ci pomocny w przyswajaniu wiedzy i kształtowaniu umiejętności
z zakresu analizowania pracy odbiorników energii elektrycznej.
Wiadomości i umiejętności z tej dziedziny zostały określone w jednostce modułowej
311[08].O3.04. „Analizowanie pracy odbiorników energii elektrycznej”. Jest to jednostka
modułowa zawarta w module „Gospodarowanie energią elektryczną”.
W poradniku zamieszczono:
− szczegółowe cele kształcenia,
− materiał nauczania dotyczący poszczególnych tematów,
− pytania sprawdzające,
− ćwiczenia,
− sprawdziany postępów,
− przykładowy zestaw zadań testowych przygotowany dla potrzeb sprawdzenia
efektywności kształcenia.
Jednostka modułowa „Analizowanie pracy odbiorników energii elektrycznej” została
podzielona na 7 tematów. Każdy z nich zawiera ćwiczenia i materiał nauczania niezbędny do
ich wykonania.
Przed przystąpieniem do realizacji ćwiczeń odpowiedz na pytania sprawdzające (są one
zamieszczone w każdym rozdziale, po materiale nauczania). Udzielone odpowiedzi pozwolą
Ci sprawdzić, czy jesteś dobrze przygotowany do wykonania zadań.
Po zrealizowaniu każdego tematu możesz sprawdzić swoje osiągnięcia w tym zakresie.
W tym celu odpowiedz sobie na specjalnie przygotowane pytania w sprawdzianie postępów.
Treść programu jednostki modułowej zawiera podstawowe zagadnienia związane
z analizowaniem pracy odbiorników energii elektrycznej. Szczególną uwagę zwróć na
kształtowanie umiejętności analizowania pracy prostej instalacji elektrycznej, wybranych
urządzeń grzejnych i oświetleniowych, prostych układów napędowych oraz na dobór
wybranych urządzeń do warunków pracy i dobór ich zabezpieczeń.
Po zakończeniu realizacji programu jednostki modułowej nauczyciel sprawdzi Twoje
wiadomości i umiejętności za pomocą testu pisemnego. Abyś miał możliwość dokonania
ewaluacji swoich działań, rozwiąż przykładowy test zamieszczony na końcu poniższego
poradnika.
„
Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”
4
2. WYMAGANIA WSTĘPNE
Przystępując do realizacji programu jednostki modułowej 311[08].O3.04 „Analizowanie
pracy odbiorników energii elektrycznej” powinieneś umieć:
– rozróżniać podstawowe wielkości elektryczne i ich jednostki,
– stosować ważniejsze wzory z zakresu elektrotechniki,
– analizować zjawiska zachodzące w polu elektrycznym i magnetycznym,
– posługiwać się dokumentacją techniczną,
– korzystać z literatury technicznej, podręczników i norm,
– wykorzystywać technologię komputerową i informacyjną,
– pracować w grupie i indywidualnie,
– analizować i wyciągać wnioski,
– oceniać swoje umiejętności,
– uczestniczyć w dyskusji,
– przygotowywać prezentację,
– prezentować siebie i grupę, w której pracujesz,
– stosować różne sposoby przekazywania przygotowanych informacji,
– stosować przepisy bezpieczeństwa i higieny pracy, ochrony przeciwpożarowej
i ochrony środowiska.
„
Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”
5
3. CELE KSZTAŁCENIA
W wyniku realizacji programu jednostki modułowej powinieneś umieć:
– rozróżnić podstawowe rodzaje odbiorników energii elektrycznej,
– sklasyfikować elektryczne urządzenia grzejne,
– scharakteryzować wybrane elektryczne urządzenia grzejne,
– dokonać analizy pracy wybranych urządzeń grzejnych,
– sklasyfikować źródła światła i oprawy oświetleniowe,
– rozpoznać podstawowe źródła światła i oprawy oświetleniowe na eksponatach oraz na
rysunkach,
– scharakteryzować źródła światła i oprawy oświetleniowe,
– dobrać silnik do typowej maszyny roboczej,
– dokonać analizy prostych układów sterowania pracą odbiorników,
– rozpoznać elementy składowe instalacji elektrycznej,
– scharakteryzować łączniki stosowane w instalacjach elektrycznych,
– dobrać przewody i osprzęt do wykonania prostej instalacji,
– dokonać analizy pracy prostej instalacji elektrycznej,
– dobrać zabezpieczenie dla typowych odbiorników,
– zaprojektować prostą instalację elektryczną wraz z oświetleniem,
– skorzystać z poradników, materiałów reklamowych, katalogów i norm,
– scharakteryzować zagrożenia związane z pracą maszyn i urządzeń elektrycznych.
„
Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”
6
4. MATERIAŁ NAUCZANIA
4.1. Urządzenia elektrotermiczne – rodzaje i zastosowanie.
Regulacja temperatury w elektrycznych urządzeniach
grzejnych
4.1.1. Materiał nauczania
Urządzenia elektrotermiczne (grzejne) są to urządzenia techniczne przeznaczone do
przekształcenia energii elektrycznej w ciepło i wykorzystania go w procesach grzejnych.
Ogólnie w skład elektrycznych urządzeń grzejnych wchodzą:
− człon grzejny,
− człon zasilający wraz z członem przekształcającym energię elektromagnetyczną,
− wyposażenie dodatkowe, będące zespołem urządzeń mechanicznych, elektrycznych,
pomiarowych i regulacyjnych.
Ze względu na metodę grzania urządzenia elektrotermiczne dzielą się na:
• rezystancyjne (oporowe) – energia cieplna wydziela się przy przepływie prądu
elektrycznego przez przewodzące ciała stałe. Zastosowanie: w gospodarstwach
domowych (piece, grzejniki, żelazka itp.), w przemyśle (piece przeznaczone do
hartowania, wyżarzania, odpuszczania, obróbki cieplnej metali, wypalania ceramiki, do
suszenia, odparowywania).
• elektrodowe – energia cieplna wydziela się przy przepływie prądu elektrycznego przez
ciecz (elektrolit), napięcie doprowadzone jest do elektrod zanurzonych w tej cieczy.
Zastosowanie: do nagrzewania masy szklanej w wannach szklarskich, do nagrzewania
wody i wytwarzania pary w kotłach elektrodowych wodnych, do nagrzewania
metalowego wsadu w roztopionej soli.
• łukowe – źródłem energii cieplnej jest łuk elektryczny. Zastosowanie: do topienia na
przykład stopów miedzi, do produkcji karbidu, elektrocementu, żelazostopów.
• indukcyjne – wykorzystują głównie zjawisko prądów wirowych indukowanych
w nagrzewanym metalowym wsadzie. Zastosowanie: do topienia mosiądzu, brązu, cynku,
aluminium, stopów aluminium, miedzi, stopów miedzi, do uszlachetniania żeliwa.
• pojemnościowe – wykorzystują zjawisko powstawania strat mocy w dielektryku
umieszczonym w zmiennym polu elektrycznym. Zastosowanie: w przemyśle do
nagrzewania dielektryków, do suszenia drewna, tworzyw termoutwardzalnych, do
pasteryzacji mleka.
• promiennikowe – wykorzystują energię cieplną wypromieniowaną przez elektryczne
promienniki podczerwieni. Zastosowanie: suszenie powłok wykonanych z farb, lakierów
oraz suszenie papieru, tkanin, skór.
• mikrofalowe – nagrzewanie polega na pochłanianiu przez wsad dielektryczny energii
promieniowania mikrofalowego (2450
÷ 5800 MHz).
Do regulacji temperatury w elektrycznych urządzeniach grzejnych przemysłowych,
stosuje się różnego rodzaju układy automatyczne, wykorzystujące ujemne sprzężenie zwrotne.
Może to być regulacja ciągła lub skokowa.
W urządzeniach elektrotermicznych o mniejszej mocy do regulacji temperatury
stosowane są regulatory, które dokonują załączenia i wyłączenia elementów grzejnych w
oparciu o sygnały przekazywane z urządzeń grzejnych.
„
Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”
7
4.1.2. Pytania sprawdzające
Odpowiadając na pytania, sprawdzisz, czy jesteś przygotowany do wykonania ćwiczeń.
1. Jakie znasz rodzaje urządzeń grzejnych?
2. Jakie zjawisko wykorzystywane jest w rezystancyjnych urządzeniach grzejnych?
3. Czym różni się piec o nagrzewaniu bezpośrednim od pieca o nagrzewaniu pośrednim?
4. Jaka jest budowa i zasada działania komorowego pieca rezystancyjnego?
5. Jaka jest zasada działania pieca łukowego?
6. Jakie jest zastosowanie nagrzewania pojemnościowego?
7. Jaka jest zasada działania indukcyjnego pieca rdzeniowego?
8. Jakie znasz sposoby regulacji temperatury w urządzeniach grzejnych?
4.1.3. Ćwiczenia
Ćwiczenie 1
Dokonaj analizy regulacji temperatury w prostym układzie termostatu grzejnika wody,
którego schemat przedstawia rys.1.
1 – rurka mosiężna, 2 – pręt z inwaru (ze stali stopowej), 3 – wyłącznik, 4 – grzałka, 5 – kontrolka
Sposób wykonania ćwiczenia
Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:
1) omówić działanie termostatu wiedząc, że pod wpływem temperatury rurka mosiężna
zwiększa swoją objętość,
2) wyjaśnić, co oznacza pojęcie „regulacja dwupołożeniowa”,
3) narysować przebieg czasowy mocy i temperatury przy tym sposobie regulacji.
Wyposażenie stanowiska pracy:
– schemat regulatora grzejnika wody,
– zeszyt ćwiczeń, długopis.
Ćwiczenie 2
Dokonaj analizy działania systemu ogrzewania podłogowego.
Sposób wykonania ćwiczenia
Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:
1) wyszukać w różnych źródłach informacje na temat:
Rys 1. Schemat regulatora grzejnika wody
1
2
3
4
5
„
Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”
8
− zasady działania systemu ogrzewania podłogowego,
− budowy elementów grzejnych i różnych rozwiązań technicznych,
− sposobu montażu,
− doboru elementów systemu,
− poboru mocy,
− sposobu regulacji temperatury,
− zalet ogrzewania podłogowego w stosunku do innych metod ogrzewania pomieszczeń,
− zastosowania kabli grzejnych przy ogrzewaniu schodów, chodników, dachów czy rynien,
2) na podstawie wyszukanych informacji przygotować krótką prezentację,
3) podczas prezentacji zastosować różne sposoby przekazywania przygotowanych
informacji.
Wyposażenie stanowiska pracy:
– stanowisko z dostępem do Internetu,
– prospekty różnych systemów grzewczych, czasopisma: „Elektroinstalator” lub
„Elektro.info”.
Ćwiczenie 3
Przeanalizuj budowę i zasadę działania łukowych urządzeń elektrotermicznych i na
podstawie tej analizy scharakteryzuj zagrożenia związane z pracą tych urządzeń.
Sposób wykonania ćwiczenia
Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:
1) wyszukać informacje związane z budową, działaniem i zastosowaniem pieca łukowego,
2) przeanalizować budowę, działanie i zastosowanie pieca łukowego,
3) zapoznać się z cyklem pracy takiego pieca i z układem regulacji temperatury,
4) ocenić i scharakteryzować możliwe zagrożenia związane z pracą pieca.
Wyposażenie stanowiska pracy:
– podręczniki (na przykład „Instalacje i urządzenia elektroenergetyczne” A. Musiała),
poradniki elektroenergetyka, czasopisma fachowe, Internet.
– zeszyt ćwiczeń, długopis.
Uwaga: Przedmiotem analizy mogą być różne rodzaje elektrycznych urządzeń grzejnych.
4.1.2. Sprawdzian postępów
Czy potrafisz:
Tak
Nie
1) sklasyfikować elektryczne urządzenia grzejne?
2) scharakteryzować rezystancyjne urządzenia grzejne?
3) scharakteryzować indukcyjne urządzenia grzejne?
4) scharakteryzować pojemnościowe urządzenia grzejne?
5) scharakteryzować łukowe urządzenia grzejne?
6) dokonać analizy działania pieca rezystancyjnego o nagrzewaniu
pośrednim?
7) dokonać analizy pracy układu regulacji temperatury wybranego
urządzenia grzejnego?
„
Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”
9
4.2. Elektryczne źródła światła – rodzaje i parametry. Oprawy
oświetleniowe. Oświetlenie w mieszkaniu i w miejscu pracy
4.2.1. Materiał nauczania
Elektryczne źródła światła są to urządzenia przetwarzające energię elektryczną na
światło.
Do podstawowych parametrów charakteryzujących źródła światła należy zaliczyć:
− strumień świetlny [lm],
− skuteczność świetlną [lm/W],
− wskaźnik oddawania barw Ra ( Ra – parametr określający wierność oddawania barw;
Ra = 100 – pełna wierność widzenia barw [2] ),
− współczynnik tętnienia,
− luminancję obszaru świecącego [cd/m
2
],
− trwałość [godz.],
− moc [W],
− pozycję pracy (na przykład pionowo lub poziomo).
Elektryczne źródła światła dzielimy na:
a) temperaturowe, na przykład żarówki,
b) wyładowcze (luminescencyjne), na przykład świetlówki (lampy fluorescencyjne), lampy
rtęciowe wysokoprężne, lampy sodowe wysoko- i niskoprężne,
c) temperaturowo–wyładowcze, na przykład lampy rtęciowo–żarowe.
Tabela 1. Parametry wybranych źródeł światła [3, 5]
Lp.
Rodzaj źródła
Moc
W
Skuteczność
świetlna
lm/W
Wskaźnik
Ra
Trwałość
(średnia)
h
1 Żarówki standardowe
10
÷ 1500
5
÷20
100 1000
2 Żarówki halogenowe
5
÷ 2000
5
÷30
100 2000
3 Świetlówki standardowe
20
÷ 200
40
÷95 60
÷95 6000
÷12000
4 Świetlówki
kompaktowe
5
÷55 50
÷82 60
÷95 8000
÷12000
5 Rtęciówki
wysokoprężne
50
÷ 2000
30
÷70 25
÷65 8000
÷12000
6 Lampy
rtęciowo-żarowe 100
÷ 1250
10
÷30 40
÷50 4000
÷ 10000
7 Lampy
metalohalogenkowe
30
÷ 3500
50
÷125 50
÷95 1000
÷10000
8 Lampy
sodowe
wysokoprężne
35
÷1000 50
÷ 150
20
÷ 85
3000
÷6000
9 Lampy
sodowe
niskoprężne
15
÷200 100
÷ 200
20
3000
÷ 9000
10 Lampy indukcyjne
55
÷85 65
÷75
ok. 80
ok. 50000
Oprawy oświetleniowe zapewniają zamocowanie i zawieszenie źródła światła, ochronę
od wpływów zewnętrznych i odpowiednie skierowanie strumienia świetlnego.
Ze względu na stopień ochrony przed porażeniem rozróżniamy następujące klasy opraw
oświetleniowych:
„
Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”
10
a) klasa 0 – oprawy zwykłe, mające tylko izolację roboczą (mogą mieć izolację wzmocnioną
lub podwójną w części oprawy), nie mają zacisku ochronnego i są wycofywane
z produkcji i eksploatacji,
b) klasa I – oprawy, które mają we wszystkich częściach co najmniej izolację roboczą
i wyposażone w zacisk ochronny w celu połączenia z przewodem ochronnym,
c) klasa II – oprawy, które mają we wszystkich częściach izolację podwójną lub
wzmocnioną. Jest to zalecany rodzaj opraw, oznacza się je symbolem .
Podział opraw ze względu na stopień ochrony przed wpływami zewnętrznymi:
a) oprawa kroploszczelna
− IPX2
b) oprawa deszczoszczelna
− IPX3
c) oprawa bryzgoodporna
− IPX4
d) oprawa strugoodporna
−IPX5
e) oprawa pyłoszczelna – IP6X
W zależności od zastosowanego typu oprawy rozróżnia się pięć klas oświetlenia
w mieszkaniu i w miejscu pracy:
a) klasa I – oświetlenie bezpośrednie,
b) klasa II – oświetlenie przeważnie bezpośrednie,
c) klasa III – oświetlenie mieszane,
d) klasa IV – oświetlenie przeważnie pośrednie,
e) klasa V – oświetlenie pośrednie.
W pomieszczeniach produkcyjnych stosuje się zwykle oświetlenie bezpośrednie lub
przeważnie bezpośrednie, a przy jasnych ścianach i sufitach oświetlenie mieszane.
Według normy PN-EN 12464 - 1:2004 minimalne średnie natężenie oświetlenia wynosi:
− dla pomieszczeń mieszkalnych 200 ÷ 300 lx,
− dla łazienek i toalet 100 lx,
− dla kuchni 200 lx,
− dla korytarzy i klatek schodowych 50 ÷100 lx
oraz przykładowo:
− przy precyzyjnych pracach ślusarskich 750 lx,
− podczas montażu samochodów 300 lx,
− w polu operacyjnym chirurga do 1000 lx.
4.2.2. Pytania sprawdzające
Odpowiadając na pytania, sprawdzisz, czy jesteś przygotowany do wykonania ćwiczeń.
1. Jakie znasz wielkości świetlne i w jakich jednostkach się je wyraża?
2. Jakie znasz rodzaje źródeł światła?
3. Jakie dane techniczne pokazują katalogi źródeł światła?
4. Jakie zadania spełniają oprawy oświetleniowe?
5. Jakie znasz podziały opraw oświetleniowych?
6. Jakie czynniki decydują o doborze oprawy oświetleniowej do określonego źródła?
7. W jaki sposób stwierdzić prawidłowość oświetlenia pomieszczenia?
„
Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”
11
4.2.3. Ćwiczenia
Ćwiczenie 1
Korzystając z katalogów źródeł światła w wersji książkowej i elektronicznej przygotuj
prezentację na temat: „Porównanie lamp metalohalogenkowych z lampami sodowymi”.
Sposób wykonania ćwiczenia
Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:
1) wyszukać informacje na temat obu źródeł światła,
2) przygotować informacje na temat zasady działania i zastosowania obu źródeł,
3) sporządzić zestawienia takich parametrów jak: moc, strumień świetlny, skuteczność
świetlna, trwałość, wskaźnik oddawania barw,
4) zaprezentować wyniki swojej pracy, wykorzystując różne środki prezentacji, mając czas
na prezentację 10 minut.
Wyposażenie stanowiska pracy:
– stanowisko z dostępem do Internetu,
– katalogi różnych źródeł światła.
Ćwiczenie 2
Do oświetlenia magazynu potrzebnych jest 8 świetlówek o mocy 36 W każda. Dobierz do
nich odpowiednie typy opraw, wiedząc, że mają one spełniać wymogi pyłoszczelności
i strugoszczelności.
Sposób wykonania ćwiczenia
Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:
1) wyszukać w Internecie lub dostępnych katalogach książkowych producentów opraw do
świetlówek,
2) na podstawie dostępnych informacji o pomieszczeniu wybrać typy opraw,
3) spośród różnych rodzajów dokonać wyboru jednego typu, wybór uzasadnić.
Wyposażenie stanowiska pracy:
– stanowisko z dostępem do Internetu,
– katalogi różnych źródeł światła.
Ćwiczenie 3.
Wiedząc, że wymagane natężenie oświetlenia w pomieszczeniu o powierzchni S = 18m
2
,
wynosi 200 lx, wyznacz liczbę i moc żarówek niezbędnych do oświetlenia tego
pomieszczenia (przyjmij założenie, że
η
=0,8, k =1,2).
Sposób wykonania ćwiczenia
Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:
1) obliczyć strumień świetlny potrzebny do oświetlenia pomieszczenia według
wzoru:
η
k
S
E
Φ
⋅
⋅
=
gdzie:
η
= (0,4 ÷0,8) – sprawność oświetlenia, k = (1,1 ÷ 1,5)
współczynnik zapasu,
„
Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”
12
2) znając strumień świetlny, dobrać liczbę i moc żarówek głównego szeregu, potrzebnych do
oświetlenia pomieszczenia.
Wyposażenie stanowiska pracy:
– katalog żarówek,
– kalkulator, zeszyt ćwiczeń, długopis.
Uwaga: Czas na wykonanie ćwiczenia na zajęciach – 30 minut.
4.2.4. Sprawdzian postępów
Czy potrafisz:
Tak
Nie
1) wyszukać informacje o źródłach świetlnych?
2) scharakteryzować wielkości świetlne?
3) porównać różne źródła światła?
4) sklasyfikować oprawy oświetleniowe?
5) dobrać oprawę do określonego źródła?
6) określić warunki prawidłowego oświetlenia pomieszczenia?
„
Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”
13
4.3. Podstawowe właściwości napędowe silników elektrycznych.
Ogólne zasady doboru silników elektrycznych do maszyn
roboczych
4.3.1. Materiał nauczania
Napędem nazywa się doprowadzenie do maszyn i urządzeń energii mechanicznej
warunkującej ich działanie. Najbardziej rozpowszechnionym typem napędu jest napęd
elektryczny, którego zasadniczą częścią składową jest silnik elektryczny.
Silniki elektryczne dzielimy na silniki prądu stałego i prądu przemiennego.
W silniku bocznikowym uzwojenie wzbudzenia (umieszczone na biegunach stojana) jest
połączone równolegle z uzwojeniem wirnika (twornika), w silniku szeregowym – szeregowo,
a w silniku szeregowo-bocznikowym część uzwojenia wzbudzenia połączona jest szeregowo,
a część równolegle z wirnikiem. Silniki obcowzbudne mają uzwojenie wzbudzenia zasilane
z obcego źródła napięcia (do tej grupy zalicza się również silniki, które zamiast uzwojenia
wzbudzającego mają magnesy trwałe).
Silniki prądu stałego stosowane są głównie w przemyśle ciężkim, górnictwie i w trakcji
elektrycznej, w gospodarstwach domowych
− w wiertarkach akumulatorowych. Moce tych
silników zawierają się w granicach od kilku W (mikromaszyny) do kilku MW.
Jednofazowe silniki prądu przemiennego używane są do napędu elektronarzędzi
i urządzeń gospodarstwa domowego. Produkuje się je na moce do ok. 600W.
Silniki synchroniczne to głównie silniki trójfazowe o mocach od kilku kW do kilku MW
i prędkości obrotowej w granicach 500
÷ 3000 obr./min. Stosuje się je tam, gdzie mimo zmian
obciążenia wymagana jest stała prędkość obrotowa.
Silniki indukcyjne trójfazowe to obecnie najczęściej stosowane w praktyce silniki
elektryczne. Zdecydowaną większość stanowią wśród nich silniki klatkowe (zwarte), które
mogą być produkowane jako zwykłe (z okrągłymi prętami klatki wirnika), głębokożłobkowe
lub dwuklatkowe. Są one budowane w zakresie mocy od kilku W do kilkuset kW, na napięcie
(0,4
÷ 6 kV).
Silniki pierścieniowe budowane są w zakresie mocy od około 2kW do kilku MW przy
takich samych napięciach zasilania.
Silniki prądu stałego
obcowzbudne samowzbudne
bocznikowe szeregowe szeregowo-bocznikowe
jednofazowe
indukcyjne komutatorowe
Silniki prądu przemiennego
dwufazowe
trójfazowe
specjalne
asynchroniczne (indukcyjne) synchroniczne
pierścieniowe klatkowe
„
Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”
14
W skład każdego układu napędowego, poza silnikiem, wchodzi maszyna napędzana,
aparatura zasilająca, zabezpieczająca, rozruchowa, regulacyjna i sterująca.
J
1
- moment bezwładności maszyny napędzającej (silnika)
J
2
- moment bezwładności maszyny roboczej
Moment bezwładności , wyrażony w kg
⋅m
2
, określa wzór
g
GD
J
4
2
=
gdzie: G – ciężar w N, D – średnica w m, g – przyspieszenie ziemskie w m/s
2
Dobór silnika do maszyny roboczej należy rozpocząć od zebrania danych dotyczących:
− rodzaju maszyny roboczej,
− sposobu jej pracy,
− przebiegu cyklu pracy,
− wymaganego zakresu regulacji prędkości,
− zapotrzebowania mocy,
− występującego przeciążenia,
− momentu rozruchowego,
− warunków pracy maszyny roboczej.
Dobierając silnik elektryczny należy określić szereg wielkości podanych niżej.
1. Rodzaj silnika ze względu na przebieg charakterystyki mechanicznej.
Właściwości napędowe silników elektrycznych ocenić można na podstawie
charakterystyk mechanicznych:
Silniki stosowane w napędach powinny mieć właściwie dobraną charakterystykę
mechaniczną oraz moc znamionową.
ω
m2
ω
m1
Rys.2. Schemat prostego układu napędowego [ 1]
J
1
J
2
η
Kierunek przekazywania energii
M
n
M
n
n
M
n
M
Rys.3. Charakterystyki mechaniczne wybranych silników [1]
a) silnika bocznikowego
b) silnika szeregowego
c) silnika synchronicznego
d) silnika indukcyjnego
a)
c)
b)
d)
„
Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”
15
Układ napędowy osiąga stan ustalony przy takiej prędkości, przy której charakterystyka
mechaniczna silnika przecina charakterystykę mechaniczną maszyny napędzanej.
Każde naruszenie równowagi wyprowadza układ ze stanu ustalonego i wywołuje stan
przejściowy. Układ napędowy jest stateczny, jeżeli po wyprowadzeniu go ze stanu
równowagi sam będzie próbował do tego stanu powrócić.
2. Moc silnika
Moc znamionowa silnika P
N
jest to moc mechaniczna oddawana przez silnik na wale.
Podstawowy wzór na moc ma postać:
− dla trójfazowych silników prądu przemiennego:
η
I
U
P
N
N
N
N
cos
3
ϕ
=
[W lub kW ]
− dla jednofazowych silników prądu przemiennego:
η
I
U
P
N
N
N
N
cos
ϕ
=
[ W lub kW ]
− dla silników prądu stałego:
η
I
U
P
N
N
N
=
[ W lub kW ]
Moc znamionowa silnika jest to moc, jaką maszyna może wydawać bez przekroczenia
dopuszczalnego nagrzania.
Moc potrzebną do napędu maszyny roboczej przy stałej prędkości kątowej
ω
o
i momencie
obciążenia M
o
oblicza się z zależności
P = M
o
⋅ω
o
,
przy czym
60
2
o
n
π
ω
=
, gdzie n – prędkość obrotowa w obr/min
Moc znamionową silnika dobiera się z katalogu i powinna ona spełniać warunek:
P
N
≥ P
Gdy silnik napędza maszynę roboczą przez przekładnię, wówczas moc znamionowa
silnika określona jest wzorem:
p
o
o
N
η
ω
M
P
=
; gdzie
p
η - sprawność przekładni
3. Moment silnika i prędkość kątowa
Moment silnika musi zapewniać pokonanie momentu statycznego maszyny roboczej
i przeciążeń momentem oraz rozruch w określonym czasie. Moment nie może być zbyt duży,
aby występujące momenty rozruchowe nie powodowały niebezpiecznych dla maszyny
roboczej przeciążeń dynamicznych.
Prędkość silnika powinna być równa lub zbliżona do prędkości maszyny roboczej przy
bezpośrednim sprzęgnięciu wału silnika z wałem maszyny roboczej. Przy sprzężeniu
pośrednim stosunek wymienionych prędkości określa przełożenie przekładni mechanicznej.
4. Wartość napięcia zasilającego i sposób rozruchu
Napięcie znamionowe
U
N
jest to wartość skuteczna napięcia przemiennego (dla maszyn
trójfazowych – międzyprzewodowego) lub wartość napięcia stałego (dla silników prądu
stałego).
Rys. 4. Przykład stabilnego układu napędowego [1]
Mo – moment oporowy maszyny roboczej (napędzanej),
M – moment obrotowy silnika
n
n
ust
M
Mo
M
„
Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”
16
Porównanie różnych sposobów rozruchu silników indukcyjnych trójfazowych
klatkowych przedstawia tabela 2.
Tabela 2. Właściwości rozruchowe silników indukcyjnych trójfazowych [5]
Lp.
Rodzaj rozruchu
silnika
Prąd
rozruchowy
Moment
rozruchowy
Właściwości
1
Rozruch
bezpośredni
(4÷8)
I
N
(0,5÷1,5)
M
N
Silniki o małej mocy, z trzema
wyprowadzeniami, rozruch pod
obciążeniem, duża wartość
szczytowa prądu
rozruchowego, duży spadek
napięcia, proste wyposażenie
2
Rozruch przy
pomocy
przełącznika
gwiazda - trójkąt
(1,8÷2,6)
I
N
0,5
M
N
Silniki z sześcioma
wyprowadzeniami, rozruch na
biegu jałowym lub małym
momencie obciążenia, znaczne
wartości udarowe prądu
i momentu podczas
przełączania uzwojeń
z gwiazdy na trójkąt
3
Rozruch z użyciem
autotransformatora
(1,7÷4)
I
N
(0,4÷0,85)
M
N
Silniki o dużej mocy z trzema
wyprowadzeniami, znaczne
wartości udarowe prądu
podczas przełączania
4
Rozruch przez
dołączenie
dodatkowej
rezystancji do
uzwojenia stojana
4,5
I
N
(0,5÷0,75)
M
N
Silniki o dużej mocy z trzema
wyprowadzeniami, znaczne
wartości udarowe prądu
podczas przełączania, aparatura
zajmuje dużo miejsca
5
Rozruch za
pomocą urządzenia
do łagodnego
rozruchu
Nastawialny
w granicach
(2÷5)
I
N
Zmienny
(0,15÷1)
M
N
Silnik z trzema
wyprowadzeniami, niezależne
nastawianie charakterystyk
podczas zwalniania
i przyspieszania
5. Warunki środowiska i rodzaj konstrukcji
Silniki elektryczne dobiera się tak, aby ich budowa (osłona) była dostosowana do
warunków otoczenia w miejscu ich zainstalowania. Według normy PN-88/E-06705
„Maszyny elektryczne wirujące – stopnie ochrony”, oznaczenie stopnia ochrony składa się z
liter IP oraz dwu cyfr, z których pierwsza cyfra wskazuje stopień ochrony osób oraz części
maszyn znajdujących się wewnątrz osłony. Druga cyfra oznacza stopień ochrony przed
dostępem do wnętrza maszyny wody (na przykład symbol IP 44).
Nierozłącznie ze stopniem ochrony związany jest rodzaj budowy maszyn.
Rozróżnia się następujące rodzaje budowy silników:
A
−otwarta (IP 00 i IP 10),
B
− chroniona (IP 12 i IP 22),
C
−okapturzona (IP 23 i IP 33),
Z
−zamknięta (IP 44, IP55, IP56),
W
−wodoszczelna (IP57 i IP58),
„
Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”
17
G
− głębinowa (IP 67 i IP 68).
Rodzaj konstrukcji: maszyna kołnierzowa, na łapach, do pracy w położeniu poziomym
lub pionowym.
6. Rodzaj pracy
Znaczna część układów napędowych pracuje przy obciążeniu cyklicznym, zmieniającym
się w czasie. Ważne jest, aby w silniku, podczas pracy układu napędowego nie doszło do
przekroczenia dopuszczalnego przyrostu temperatury.
Z tego względu PN-88/E-06701 wprowadza pojęcie rodzaju pracy maszyny:
− praca ciągła S1,
− praca dorywcza S2,
− praca okresowa S3 ÷ S8,
− praca nieokresowa S9.
Przy podawaniu w danych znamionowych maszyny jej mocy, należy zawsze określić
rodzaj pracy, na jaki maszyna przy tej mocy została zaprojektowana.
4.3.2. Pytania sprawdzające
Odpowiadając na pytania, sprawdzisz, czy jesteś przygotowany do wykonania ćwiczeń.
1. Jakie znasz rodzaje silników elektrycznych?
2. Co, poza silnikiem, wchodzi w skład układu napędowego?
3. Dlaczego przebieg charakterystyki mechanicznej ma znaczenie przy projektowaniu układu
napędowego?
4. Jaki związek z pracą układu napędowego ma stopień ochrony IP?
5. Jaki związek z pracą układu napędowego ma rodzaj pracy silnika (ciągła czy okresowa)?
6. Jak dobiera się silnik ze względu na moc?
4.3.3. Ćwiczenia
Ćwiczenie 1
Dobierz z katalogu silników indukcyjnych niskiego napięcia maszynę, która może
napędzać urządzenie odbiorcze o mocy 4,8 kW, prędkości kątowej 300 rad/s. (bez
przekładni), w sposób ciągły, w pozycji poziomej i na odkrytym powietrzu.
Sposób wykonania ćwiczenia
Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:
1) dobrać silnik ze względu na moc pamiętając, że
P
N
≥
P,
2) dobrać silnik ze względu na prędkość kątową
ω
lub obrotową
n,
3) dobrać typ silnika ze względu na warunki i sposób pracy,
4) podać typ silnika, wybór uzasadnić.
Wyposażenie stanowiska pracy:
– katalogi silników indukcyjnych niskiego napięcia,
– zeszyt ćwiczeń, długopis.
„
Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”
18
Ćwiczenie 2
Wyznacz moc znamionową silnika indukcyjnego trójfazowego, wiedząc, że moment
oporowy maszyny roboczej wynosi
M = 380 N·m, a prędkość kątowa maszyny roboczej
napędzanej bez przekładni wynosi
ω= 100 rad/s.
Sposób wykonania ćwiczenia
Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:
1) obliczyć moc
P odpowiadającą momentowi oporowemu i prędkości z warunków zadania.
2) znając moc, dobrać z katalogu silnik przyjmując warunek
P
N
≥
P.
3) obliczyć moment znamionowy silnika
N
N
N
ω
P
M
=
.
4) wyznaczyć przeciążalność momentem i porównać z danymi katalogowymi.
Wyposażenie stanowiska pracy:
− katalogi silników indukcyjnych niskiego napięcia,
− zeszyt ćwiczeń, długopis, kalkulator.
Ćwiczenie 3
Dobierz moc znamionową silnika indukcyjnego do napędu bębna przenośnika
taśmowego wiedząc, że prędkość taśmy wynosi
v
o
= 2 m/s. Siła, jaką trzeba przyłożyć na
obwodzie bębna wynosi
F
o
= 3000 N, a sprawność przekładni
η
p
= 0,95.
Sposób wykonania ćwiczenia
Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:
1) obliczyć moc zapotrzebowaną przez maszynę roboczą korzystając
z zależności:
p
o
o
η
v
F
P
=
,
2) dobrać silnik korzystając z warunku:
P
N
≥
P,
3) zaprezentować wyniki obliczeń.
Wyposażenie stanowiska pracy:
– katalogi silników indukcyjnych,
– zeszyt ćwiczeń, długopis, kalkulator.
4.3.4. Sprawdzian postępów
Czy potrafisz:
Tak
Nie
1) rozpoznać rodzaj silnika na podstawie jego charakterystyki
mechanicznej?
2) omówić właściwości silnika na podstawie jego charakterystyki
mechanicznej?
3) wskazać przeznaczenie silnika na podstawie danych z tabliczki
znamionowej?
4) wyznaczyć moment obrotowy silnika?
5) skorzystać z katalogów przy doborze silnika?
6) dobrać silnik do typowej maszyny roboczej?
„
Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”
19
4.4. Wybrane układy sterowania stycznikowo – przekaźnikowego.
Proste energoelektroniczne układy napędowe
4.4.1. Materiał nauczania
Działanie stycznikowo – przekaźnikowych układów sterowania przedstawiane jest na
schematach ideowych obwodów głównych oraz schematach obwodów sterowania.
Schematy obwodów głównych przedstawiają część energetyczną układu, a więc sieć
zasilającą, łączniki dokonujące manipulacji, maszyny elektryczne oraz punkty pomiarowe
wielkości kontrolowanych w układzie.
Schematy obwodów sterowania przedstawiają strukturę logiczną oraz informacyjną, która
decyduje o działaniu łączników manipulacyjnych przedstawionych na schemacie obwodów
głównych. Informacje o stanie układu napędowego są wprowadzane do obwodów sterowania
za pomocą styków pomocniczych (zwiernych i rozwiernych), łączników i przekaźników.
Ważniejsze symbole stosowane w schematach układów stycznikowo-przekaźnikowych
przedstawia rys.5:
Układy napędowe, w których wprowadzono półprzewodnikowe przyrządy mocy nazywa
się energoelektronicznymi układami napędowymi. W skład układu energoelektronicznego
wchodzą najczęściej trzy podzespoły: przekształtnik, pulpit sterowania, silnik napędowy.
Do przekształtnika doprowadzona jest energia z sieci zasilającej (zwykle z sieci
o częstotliwości 50 Hz). W przekształtniku energię elektryczną o parametrach
U
1
,
I
1
,
f
1
przetwarza się na energię elektryczną o parametrach
U
2
,
I
2
,
f
2
. Przekształcona energia jest
doprowadzona do silnika napędzającego maszynę roboczą, realizującą odpowiedni proces
technologiczny.
lub zestyk zwierny
zestyk rozwierny
bezpiecznik
cewka stycznika
wyzwalacz cieplny
cewka przekaźnika z opóźnionym działaniem
zestyk łącznika o napędzie ręcznym z samoczynnym powrotem, zwierny
zestyk łącznika o napędzie ręcznym z samoczynnym powrotem, rozwierny
zestyk zwierny, zwiera z opóźnieniem przy uruchamianiu
Rys. 5. Wybrane symbole stosowane w układach sterowania [5]
„
Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”
20
Rys. 6. Schemat blokowy typowego energoelektronicznego układu napędowego [1]
4.4.2. Pytania sprawdzające
Odpowiadając na pytania, sprawdzisz, czy jesteś przygotowany do wykonania ćwiczeń.
1. Jaką rolę w układach sterowania spełnia stycznik?
2. Do czego służą przekaźniki?
3. Jakich informacji dostarcza schemat siłowy (obwodów głównych)?
4. Jakich informacji dostarcza schemat obwodów sterowania?
5. Co rozumiesz przez określenie „energoelektroniczny układ napędowy?
6. Jakie zadania spełniają współczesne energoelektroniczne układy napędowe?
4.4.3. Ćwiczenia
Ćwiczenie 1
Dokonaj analizy działania układu stycznikowo-przekaźnikowego, realizującego rozruch
silnika indukcyjnego pierścieniowego przy dwóch stopniach rozrusznika (rys.7):
Rys. 7. Układ sterowania silnika indukcyjnego pierścieniowego
Sygnał zadający prędkość
silnik
elektryczny
maszyna
robocza
układ
pomiaru
prędkości
układ
pomiaru
prądu
elektroniczny
układ sterujący
U
2
, I
2
, f
2
przekształtnik
U
1
, I
1
, f
1
Sygnał sprzężenia zwrotnego
K3
PT1
K2
PT2
K1 K3
L1 S11 N
K2 K3 T
PT1
PT2
K3
K2
K1
S12 K1
K3
K2
L1 L2 L3
M
K1
T
~
„
Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”
21
Sposób wykonania ćwiczenia
Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:
1) rozpoznać wszystkie symbole przedstawione na rysunku,
2) wskazać obwód siłowy i obwód sterowania,
3) opisać działanie układu wiedząc, że przekaźniki PT1 i PT2 to przekaźniki czasowe,
stycznik K1 łączy uzwojenia stojana z siecią, a styczniki K2 i K3 zwierają kolejne stopnie
rozrusznika.
Wyposażenie stanowiska pracy:
– zeszyt do ćwiczeń, długopis.
Ćwiczenie 2
Obserwując sposób uruchomienia silnika obcowzbudnego za pośrednictwem prostownika
sterowanego, wyjaśnij, jakie funkcje pełni prostownik w tym układzie.
Sposób wykonania ćwiczenia
Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:
1) wyjaśnić, jaka jest znamionowa wartość napięcia zasilającego ten silnik.
2) wyjaśnić, jakie mogą być źródła takiego napięcia,
3) uzasadnić, dlaczego podczas rozruchu ustawiono najpierw mniejszą wartość napięcia
i stopniowo podwyższano ją aż do napięcia znamionowego,
4) wskazać wady i zalety tego układu.
Wyposażenie stanowiska pracy:
– układ przekształtnikowy do zasilania silnika prądu stałego.
4.4.4. Sprawdzian postępów
Czy potrafisz:
Tak
Nie
1) dokonać analizy pracy prostych układów sterowania pracą silnika?
2) wyjaśnić jakich informacji dostarcza schemat układu siłowego,
a jakich układu sterowania?
3) wyjaśnić rolę różnych elementów wchodzących w skład układów
sterowania?
4) zaprojektować prosty układ sterowania stycznikowego?
5) zanalizować pracę prostego energoelektronicznego układu
napędowego?
„
Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”
22
1
przyłącze
sieć elektroenergetyczna
3 4 5
2
L
4.5. Instalacje elektryczne – rodzaje i elementy składowe.
Przewody i osprzęt instalacyjny. Łączniki stosowane
w instalacjach elektrycznych
4.5.1. Materiał nauczania
Instalacjami elektrycznymi nazywa się zespół urządzeń, aparatów, osprzętu
elektrotechnicznego niskiego napięcia, których celem jest zapewnienie odbiorcom ciągłej
dostawy energii elektrycznej, o zadowalającej jakości, w sposób niezawodny i całkowicie
bezpieczny.
Instalację elektryczną w budynku (mieszkalnym lub przemysłowym) tworzą złącza,
wewnętrzne linie zasilające (wlz), rozdzielnice i instalacje odbiorcze w pomieszczeniach.
Złącze jest to urządzenie usytuowane zwykle w linii ogrodzenia lub na zewnętrznej
ścianie budynku. Służy ono do wykonania połączenia przyłącza z instalacją odbiorczą.
Połączenie to może być wykonane jako bezpośrednie lub za pośrednictwem wewnętrznej linii
zasilającej. Złącze zawiera główne zabezpieczenie całej instalacji elektrycznej.
Wewnętrzna linia zasilająca jest to odcinek instalacji o stałym przekroju, łączący złącze
z tablicą rozdzielczą, z której zasila się poszczególne instalacje odbiorcze. Wewnętrzna linia
zasilająca może być linią kablową lub napowietrzną albo też obwodem instalacji elektrycznej.
Rozdzielnica jest to urządzenie wykonane najczęściej w postaci skrzynki lub szafki,
zasilane jedną linią za pośrednictwem urządzenia pomiarowego (licznika), w którym
następuje rozdział energii pomiędzy poszczególnych odbiorców.
Instalacja odbiorcza jest to zespół elementów i podzespołów poprowadzonych
z rozdzielnicy i służących bezpośrednio do zasilania odbiorników energii elektrycznej.
Rys. 8. Elementy składowe instalacji elektrycznej [źródło własne]
L – licznik, 1 – złącze, 2 – wlz, 3 – tablica rozdzielcza, 4 – zabezpieczenia, 5 – punkty odbioru
Ze względu na rodzaj obiektu, w którym wykonuje się instalację rozróżniamy:
− instalacje w budownictwie mieszkaniowym oraz w budownictwie komunalnym,
− instalacje w biurach, w przemyśle, w rolnictwie,
− instalacje specjalnego wykonania (np. w pomieszczeniach zagrożonych wybuchem).
Ze względu na rodzaj odbiorników energii elektrycznej rozróżniamy:
− instalacje jednofazowe (do zasilania obwodów oświetleniowych oraz gniazd
wtyczkowych ogólnego zastosowania),
− instalacje trójfazowe (do zasilania silników lub innych odbiorników trójfazowych).
„
Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”
23
Przewody elektryczne są to elementy obwodu elektrycznego (części składowe instalacji),
których zadaniem jest połączenie źródła energii elektrycznej z odbiornikiem.
Rodzaj przewodu elektrycznego rozpoznaje się na podstawie jego oznaczenia literowo-
cyfrowego. Oznaczenie takie zawiera trzy zasadnicze elementy:
− kod literowy,
− napięcie znamionowe izolacji,
− liczbę i przekrój żył.
Tabela 3. Oznaczenia przewodów instalacyjnych [w oparciu o 4]
Lp.
Rodzaj budowy lub przeznaczenie
Oznaczenie
1 Konstrukcja
żył przewodu:
a) żyły jednodrutowe
b) żyły wielodrutowe (linki)
D
L
2 Materiał żyły (przed symbolem konstrukcji żyły):
a) miedź
b) aluminium
c) żelazo
brak oznaczenia
A
F
3 Materiał izolacji żyły (po symbolu konstrukcji żył):
a) polwinit
b) polietylen
c) guma
Y
X
G
4 Powłoka ( przed symbolem materiału żył):
a) polietylenowa
b) polwinitowa
X
Y
5
Dodatkowe oznaczenia przeznaczenia lub budowy:
a) wtynkowy
b) o wzmocnionej izolacji polwinitowej
c) płaski
d) uzbrojony
e) odporny na wpływy atmosferyczne
f) płaski do przyklejania
g) z linką nośną
h) żyła ochronna z izolacją żółto-zieloną
t
d
p
u
a
pp
n
żo
6 Dodatkowe
oznaczenia
przewodów kabelkowych:
a) powłoka ołowiana
b) okrągły
c) opancerzony stalową taśmą
K
o
t
7
Sznur mieszkaniowy ( pierwsze litery )
SM
8 Izolacja
sznura:
a) gumowa
b) polwinitowa
brak oznaczenia
Y
9
Przewód oponowy mieszkaniowy ( pierwsze litery )
OM
10
Przewód oponowy warsztatowy ( pierwsze litery )
OW
Łączniki instalacyjne to elementy składowe instalacji umożliwiające wykonywanie
czynności łączeniowych w obwodach elektrycznych – mają one za zadanie załączać
i wyłączać prądy robocze.
„
Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”
24
Rys. 9. Wybrane symbole łączników instalacyjnych [4,5]
a) łącznik jednobiegunowy, b) łącznik dwubiegunowy, c) łącznik schodowy,
d) łącznik świecznikowy, e) łącznik grupowy, f) łącznik krzyżowy
g) gniazdo ze stykiem ochronnym, h) gniazdo telekomunikacyjne, i) przyciski
Informacje na temat zasad wykonywania instalacji elektrycznych: sposobu montażu
przewodów, łączników i wypustów oświetleniowych odnaleźć można w pozycjach 2, 3, 4
w spisie literatury.
4.5.2. Pytania sprawdzające
Odpowiadając na pytania, sprawdzisz, czy jesteś przygotowany do wykonania ćwiczeń.
1. Z jakich podstawowych elementów składa się każda instalacja elektryczna?
2. Jakie odbiorniki wchodzą najczęściej w skład instalacji odbiorczej?
3. Gdzie należy zainstalować licznik energii?
4. Jak zabezpiecza się instalacje za, a jak przed licznikiem?
5. Ile obwodów instaluje się w mieszkaniu?
6. Ile wypustów oświetleniowych można przyłączyć do jednego obwodu?
7. Ile gniazd wtyczkowych można przyłączyć do jednego obwodu?
8. Jaki osprzęt wolno instalować w łazienkach?
9. Jakie rodzaje łączników najczęściej stosuje się w mieszkaniach?
4.5.3. Ćwiczenia
Ćwiczenie 1
Rozpoznaj przewody instalacyjne na podstawie oznaczeń literowo-cyfrowych:
a) YDYp 5x2,5 mm
2
450/750 V
b) YLY 3x2,5 mm
2
0,6/1 kV
c) LGs 1x0,75 500 V
d) SMYp 2x1 mm
2
e) OWY 5x2,5 mm
2
f) LgYd 1x4 mm
2
450/750 V
a) b) c)
d) e) f)
g) h) i)
„
Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”
25
Sposób wykonania ćwiczenia
Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:
1) rozpoznać rodzaj przewodu na podstawie oznaczenia literowo-cyfrowego,
2) opisać właściwości przewodu na podstawie oznaczenia literowego,
3) wskazać zastosowanie każdego rozpoznanego przewodu.
Wyposażenie stanowiska pracy:
– długopis, zeszyt ćwiczeń.
Ćwiczenie 2
Rozpoznaj przewody instalacyjne na podstawie ich wyglądu.
Sposób wykonania ćwiczenia
Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:
1) rozpoznać rodzaj przewodu na podstawie wyglądu,
2) podać oznaczenie literowo-cyfrowe rozpatrywanego przewodu,
3) wskazać przeznaczenie przewodów.
Wyposażenie stanowiska pracy:
– skrzynka zawierająca odcinki przewodów instalacyjnych (co najmniej 10),
– długopis, zeszyt ćwiczeń.
Ćwiczenie 3
Dokonaj analizy sterowania oświetleniem za pomocą łącznika schodowego.
Sposób wykonania ćwiczenia
Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:
1) narysować symbol łącznika schodowego i podać jego przeznaczenie,
2) narysować jednoliniowy i wieloliniowy schemat połączeń, a następnie na tej podstawie
dokonać analizy działania układu,
3) sprawdzić działanie łącznika (załączanie i wyłączanie lamp) na specjalnie w tym celu
przygotowanej prostej instalacji elektrycznej.
Wyposażenie stanowiska pracy:
– podręcznik lub poradnik z zakresu instalacji elektrycznych,
– „ściana” z zamontowaną instalacją natynkową (z łącznikami schodowymi i źródłem
światła).
Uwaga: Uczniowie pracując w grupach dwuosobowych, powinni dokonywać analizy
działania różnych łączników instalacyjnych.
Ćwiczenie 4
Zaprojektuj prostą instalację elektryczną wraz z oświetleniem, mając do dyspozycji
podkład budowlany obiektu.
„
Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”
26
Sposób wykonania ćwiczenia (projektu)
Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:
1) przypomnieć sobie wiadomości na temat:
− budowy, rodzajów, właściwości przewodów instalacyjnych,
− zasad układania przewodów,
− definicji przyłącza złącza i wlz,
− zasad zabezpieczania instalacji,
− sposobów łączenia przewodów w puszkach,
2) prześledzić (na podstawie dostępnych źródeł informacji) rozwój instalatorstwa
elektrycznego na przestrzeni ostatnich kilku lat,
3) sporządzić pierwszą stronę do projektu,
4) skonsultować się z nauczycielem,
5) zapoznać się ze sposobem rysowania planów i schematów instalacji elektrycznych,
6) zgromadzić niezbędne materiały i przybory,
7) opracować szczegóły działania,
8) narysować plan i schemat prostej instalacji elektrycznej,
9) wykonać konieczne obliczenia,
10) zaprezentować i obronić projekt.
Wyposażenie stanowiska pracy:
– komputer z dostępem do Internetu i oprogramowaniem umożliwiającym rysowanie
planów i schematów,
– katalogi przewodów, łączników i zabezpieczeń,
– kalkulator, przybory kreślarskie.
Uwaga: Czas na wykonanie projektu – dwa tygodnie.
4.5.4. Sprawdzian postępów
Czy potrafisz:
Tak
Nie
1) rozpoznać elementy składowe instalacji elektrycznej?
2) scharakteryzować łączniki stosowane w instalacjach elektrycznych?
3) dobrać przewody do wykonania prostej instalacji elektrycznej?
4) dobrać osprzęt do wykonania prostej instalacji elektrycznej?
5) zaprojektować prostą instalację elektryczną wraz z oświetleniem?
6) skorzystać z poradników, przepisów i norm podczas projektowania?
„
Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”
27
4.6. Zabezpieczenia typowych odbiorników energii
elektrycznych. Pomiar energii elektrycznej w instalacji
odbiorczej
4.6.1. Materiał nauczania
Zabezpieczenia silników elektrycznych
Zgodnie z PN-89/E-05012 – „Dobór silników elektrycznych i ich instalowanie. Ogólne
wymagania i odbiór techniczny”, każdy silnik elektryczny na napięcie do 1 kV musi być
wyposażony w różne zabezpieczenia. Do podstawowych zabezpieczeń zaliczamy:
a) zabezpieczenie zwarciowe, które chroni przed skutkami zwarć w uzwojeniach silnika
i przewodach doprowadzających prąd do maszyny. Do zabezpieczenia stosuje się
bezpieczniki topikowe lub wyłączniki samoczynne.
b) zabezpieczenie przeciążeniowe, które chroni przed skutkami przeciążenia uzwojeń silnika
prądem powodującym przekroczenie temperatury dopuszczalnej dla klasy izolacji
uzwojenia. Do zabezpieczania stosujemy wyzwalacze termobimetalowe, czujniki
temperatury, urządzenia elektroniczne.
c) zabezpieczenie zanikowe lub podnapięciowe, które chroni przed skutkami ponownego
włączenia napięcia. Do zabezpieczania stosujemy wyzwalacze pdnapięciowe, cewki
sterujące styczników, specjalne urządzenia elektroniczne.
Przy doborze wkładki topikowej bezpiecznika uwzględniamy następujące wielkości:
a) prąd znamionowy silnika (podawany na tabliczkach znamionowych, obliczony ze wzoru
η
I
U
P
I
N
N
N
N
N
cos
3
ϕ
=
albo też obliczony ze wzoru uproszczonego
N
N
2
P
I
⋅
=
),
b) prąd rozruchu silnika
I
r
, zależny od konstrukcji silnika i od sposobu rozruchu:
N
r
r
I
k
I
⋅
=
, gdzie
k
r
– współczynnik rozruchu.
Tabela 4. Wartości współczynnika rozruchu
k
r
[5]
Lp. Rodzaj silnika indukcyjnego
k
r
1
Klatkowy o rozruchu bezpośrednim
5 – 7 (zwykle k
r
=6 )
2
Klatkowy z przełącznikiem gwiazda trójkąt
1,8 – 2,5 (zwykle k
r
=2 )
3 Pierścieniowy z rozrusznikiem
1,4 – 2,0 (zwykle k
r
=1,5 )
c) prąd znamionowy wkładki topikowej obliczony ze wzoru:
α
r
bN
I
I
≥
α – współczynnik zależny od częstości i rodzaju rozruchu dobrany z tabeli 5.
Tabela 5. Wartości współczynnika α [6]
Częstość rozruchów
Kilka na dobę Więcej niż kilka na dobę
Wkładka o działaniu
Rodzaj rozruchu
szybkim zwłocznym
szybkim zwłocznym
Lekki
M
h
=(0÷0,3)
M
N
2,5 3,0 2,0 2,5
Średni
M
h
=(0,3÷0,6)
M
N
2,0 2,5 1,8 2,0
Ciężki
M
h
=(0,6÷1,0)
M
N
1,6 1,6 1,5 1,5
M
h
– moment hamujący silnika w czasie rozruchu
„
Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”
28
Zabezpieczenie silników łącznikami samoczynnymi
Wyzwalacze lub przekaźniki elektromagnesowe działające bezzwłocznie nastawia się na
prąd według wzoru:
rmax
we
1,2
I
I
⋅
≥
gdzie:
rmax
I
- max wartość prądu rozruchowego silnika.
Prąd nastawczy wyzwalaczy lub przekaźników przeciążeniowych wyznacza się
z zależności:
NM
wc
1,1)
(1,05
I
I
⋅
−
=
gdzie:
NM
I
- prąd znamionowy silnika.
Zabezpieczenia instalacji elektrycznej
Przewody i kable służące do zasilania odbiorników mogą być narażone na przetężenia
powodowane zwarciami i przeciążeniami. Dla zabezpieczenia przewodów w instalacjach
elektrycznych przed skutkami zwarć i przeciążeń stosuje się urządzenia zabezpieczające,
powodujące samoczynne wyłączenia zasilania w danym obwodzie.
Zasady zabezpieczania przewodów i kabli określa norma PN-IEC 60364.
Charakterystyka działania urządzenia zabezpieczającego przewody od przeciążeń powinna
spełniać warunki:
Z
N
B
I
I
I
≤
≤
oraz
Z
a
1,45
I
I
⋅
≤
gdzie:
I
B
– prąd obliczeniowy (roboczy obwodu lub znamionowy prąd odbiornika, jeżeli z danego
obwodu jest zasilany pojedynczy odbiornik,
I
a
− prąd zadziałania urządzenia zabezpieczającego,
I
Z
– obciążalność prądowa długotrwała przewodu,
I
a
= k
·
I
N ,
k – krotność prądu znamionowego,
k = 1,45 dla wyłączników nadprądowych o charakterystyce B, C, D,
k = 1,6
÷2,1 dla wkładek bezpiecznikowych.
Zabezpieczenie zwarciowe powinno być tak dobrane, aby przerwanie prądu zwarciowego
nastąpiło, zanim wystąpi niebezpieczeństwo uszkodzenia instalacji.
W celu zapewnienia skutecznej ochrony człowieka przed dotykiem pośrednim
w instalacjach o układzie sieci TN i napięciu znamionowym 230/400V zaleca się stosować
samoczynne wyłączenie zasilania w określonym czasie.
W praktyce ochrona przez zastosowanie samoczynnego wyłączenia zasilania realizowana
jest przez:
a) wyłączniki nadprądowe,
b) wyzwalacze elektromagnetyczne,
c) bezpieczniki topikowe.
Aby warunek skuteczności samoczynnego wyłączenia zasilania był spełniony w układach
sieci TN musi zachodzić zależność:
a
o
S
I
U
Z
≤
gdzie:
Zs – impedancja pętli zwarciowej
Uo – napięcie znamionowe względem ziemi
Ia – prąd powodujący szybkie odłączenie zasilania
„
Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”
29
Pomiar energii elektrycznej w instalacji odbiorczej
Pomiar energii elektrycznej w instalacjach odbiorczych realizuje się metodą bezpośrednią
lub pośrednią – za pomocą liczników energii. Najczęściej są to liczniki indukcyjne ( jedno-
lub trójfazowe). Cewki liczników (napięciowe i prądowe) połączone są podobnie jak
w watomierzach.
4.6.2. Pytania sprawdzające
Odpowiadając na pytania, sprawdzisz, czy jesteś przygotowany do wykonania ćwiczeń.
1. W jakie podstawowe rodzaje zabezpieczeń powinien być wyposażony każdy silnik
elektryczny?
2. W jaki sposób zabezpiecza się silniki przed skutkami zwarć?
3. W jaki sposób zabezpiecza się silniki przed skutkami przeciążeń?
4. Jakie znasz sposoby zabezpieczania instalacji elektrycznych?
5. Czym różni się wyłącznik nadprądowy o charakterystyce B od wyłącznika
o charakterystyce C?
6. Jak zabezpiecza się instalacje przed skutkami przepięć?
4.6.3. Ćwiczenia
Ćwiczenie 1
Dobierz znamionowy prąd wkładki bezpiecznikowej do silnika indukcyjnego klatkowego
o mocy
P
N
=5 kW,
U
N
=400 V, rozruchu lekkim, ale częstym i współczynniku rozruchu k
r
= 6.
Sposób wykonania ćwiczenia
Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:
1) obliczyć prąd znamionowy silnika
I
N
,
2) obliczyć prąd rozruchu
I
r
,
3) obliczyć prąd wkładki bezpiecznikowej
I
b
,
4) dobrać wkładkę przyjmując warunek
I
bN
≥
I
b
.
Wyposażenie stanowiska pracy:
– katalogi lub tablice z danymi znamionowymi wkładek bezpiecznikowych,
– zeszyt ćwiczeń, kalkulator, długopis.
1
L
N
PE
2
do instalacji odbiorczej
Rys. 8. Schemat podłączenia licznika jednofazowego [3]
1 – cewka prądowa licznika, 2 – tablica rozdzielcza
„
Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”
30
Ćwiczenie 2
Korzystając z informacji zawartych w podręcznikach oraz dostępnych katalogach
wyszukaj informacje na temat rodzajów i zastosowania samoczynnych wyłączników
nadprądowych.
Sposób wykonania ćwiczenia
Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:
1) dokonać analizy zasady budowy i działania wyłączników,
2) na podstawie przebiegu charakterystyk czasowo-prądowych wyjaśnić, czym różnią się
wyłączniki o charakterystyce B, C i D,
3) wyjaśnić, jakie zastosowanie mają wyłączniki o charakterystyce B, C, D,
4) zaprezentować wyniki swojej pracy.
Wyposażenie stanowiska pracy:
– katalogi wyłączników nadprądowych, podręczniki, poradniki,
– zeszyt ćwiczeń, długopis.
Ćwiczenie 3
Dobrać zabezpieczenie nadprądowe obwodu jednofazowego, którego spodziewane
obciążenie wynosi
P = 1100 W, cosφ = 1.
Sposób wykonania ćwiczenia
Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:
1) obliczyć rzeczywisty prąd płynący w obwodzie,
2) korzystając z katalogu, dobrać odpowiedni wyłącznik, zwracając uwagę na wartość prądu
znamionowego oraz przebieg charakterystyki czasowo-prądowej,
3) podać symbol wyłącznika i jego parametry.
Wyposażenie stanowiska pracy:
– katalogi wyłączników nadprądowych,
– zeszyt ćwiczeń, długopis.
Uwaga: czas na wykonanie ćwiczenia – 10 minut.
Ćwiczenie 4
Zapotrzebowanie na moc w instalacji 230/400 V, zgłoszone do zakładu energetycznego
wynosi
P = 12 kW. Przyjmując współczynnik jednoczesności k = 0,8 oraz współczynnik
mocy cos
φ = 0,8 dobierz wartość znamionową prądu zabezpieczenia głównego.
Sposób wykonania ćwiczenia
Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:
1) obliczyć wartość mocy szczytowej,
2) obliczyć rzeczywistą wartość prądu,
3) dobrać wartość zabezpieczenia.
Wyposażenie stanowiska pracy:
– katalogi bezpieczników i wyłączników nadprądowych,
– zeszyt ćwiczeń, długopis.
Uwaga: czas na wykonanie ćwiczenia – 10 minut.
„
Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”
31
4.6.4. Sprawdzian
postępów
Czy potrafisz:
Tak
Nie
1) dobrać zabezpieczenia zwarciowe do silników indukcyjnych?
2) dobrać zabezpieczenia przeciążeniowe do silników indukcyjnych?
3) wskazać przeznaczenie wyłącznika nadprądowego na podstawie jego
symbolu literowo cyfrowego?
4) dokonać analizy przebiegu charakterystyki czasowo-prądowej
wyłącznika nadprądowego?
5) dobrać zabezpieczenie do obwodu oświetleniowego?
6) dobrać zabezpieczenie do obwodów gniazd jedno i trójfazowych?
4.7. Racjonalne gospodarowanie energią elektryczną. Zagrożenia
związane z pracą maszyn i urządzeń elektrycznych
4.7.1. Materiał nauczania
Racjonalne gospodarowanie energią elektryczną polega na takim prowadzeniu
eksploatacji maszyn i urządzeń, aby straty eksploatacyjne, związane z marnotrawstwem i złą
konserwacją urządzeń, były jak najmniejsze.
W celu zmniejszenia strat mocy i energii elektrycznej należy podejmować zarówno
działania inwestycyjne, jak i eksploatacyjne.
Do metod inwestycyjnych oszczędzania energii w instalacjach elektrycznych zaliczamy:
− budowę nowych linii oraz zwiększanie przekrojów przewodów i kabli,
− instalowanie baterii kondensatorów do poprawy współczynnika mocy,
− wymianę transformatorów na jednostki o mniejszych stratach,
− stosowanie urządzeń energooszczędnych.
Do eksploatacyjnych metod zmniejszenia strat należą:
− utrzymanie możliwie wysokiego poziomu napięcia,
− stosowanie racjonalnych schematów układów sieciowych,
− opracowanie harmonogramów pracy zapewniających zmniejszenie poboru mocy
w okresie obciążeń szczytowych,
− wykorzystanie urządzeń o korzystniejszych wskaźnikach zużycia energii,
− bieżąca kontrola zużycia energii,
− właściwa konserwacja urządzeń,
− ograniczenie pracy jałowej silników,
− kontrola dotrzymania właściwych parametrów procesu technologicznego.
W przypadku urządzeń i instalacji oświetleniowych wyróżnić można następujące metody
oszczędzania energii elektrycznej:
− stosowanie źródeł światła o wysokiej skuteczności świetlnej i wysokiej sprawności,
− systematyczne czyszczenie opraw,
− dzielenie oświetlenia na strefy i stosowanie oświetlenia mieszanego.
Najczęstsze zagrożenia związane z pracą maszyn i urządzeń przedstawia tabela 6.
„
Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”
32
Tabela 6. Zagrożenia związane z pracą maszyn i urządzeń elektrycznych [źródło własne]
Wykonywane czynności Zagrożenia
Środki zabezpieczające
Prace przy urządzeniach
elektrycznych: wiertarki,
pilarki, spawarki
Zestarzała lub uszkodzona
izolacja, zwarcia do
metalowych obudów,
poparzenia łukiem
elektrycznym, rozpryskami
metalu przy spawaniu,
zdejmowanie osłon, brak
nadzoru
Znajomość i stosowanie
środków ochrony
przeciwporażeniowej przed
dotykiem bezpośrednim
i pośrednim, wykonywanie
prac na polecenie,
nadzorowanie pracowników
Układanie przewodów
instalacyjnych i kabli
elektroenergetycznych,
zabezpieczanie instalacji,
usuwanie zakłóceń,
pomiary napięć
i obciążeń, remonty
instalacji
Zagrożenie porażeniem prądem
elektrycznym, brak
koncentracji, uwagi,
porozrzucane narzędzia, ciasne
i wilgotne pomieszczenia,
trudne warunki środowiskowe
niestosowanie sprzętu
ochronnego, prace przy nie
wyłączonym zasilaniu
Stosowanie znaków
ostrzegawczych, możliwość
odpoczynku i spożywania
posiłków, stosowanie
sprzętu ochronnego,
zachowanie porządku
i dyscypliny na budowie,
znajomość słownictwa,
fachowych oznaczeń
i symboli
Obsługa elektrycznych
urządzeń napędowych
Hałas i wibracja,
trwałe przeciążenia lub
nadmierne nagrzewanie,
zewnętrzne uszkodzenia
mechaniczne,
źle zaprojektowana lub
wykonana ochrona
przeciwporażeniowa
i możliwość porażenia prądem
Stosowanie słuchawek
ochronnych, skrócenie czasu
pracy na danym stanowisku,
eksploatacja wykonywana
zgodnie z instrukcją
eksploatacyjną,
systematyczne oględziny
i przeglądy maszyn
i urządzeń
Obsługa elektrycznego
sprzętu gospodarstwa
domowego
Wykorzystywanie urządzeń
w sposób niezgodny z jego
przeznaczeniem,
źle zabezpieczone instalacje
(naprawianie bezpieczników),
naprawianie urządzeń
o II klasie ochronności.
Wykorzystywanie urządzeń
zgodnie z ich
przeznaczeniem,
dbanie o dobry stan
instalacji i właściwą ochronę
przeciwporażeniową,
nienaprawianie urządzeń
II klasy ochronności
4.7.2. Pytania sprawdzające
Odpowiadając na pytania, sprawdzisz, czy jesteś przygotowany do wykonania ćwiczeń.
1. Jakie odbiorniki w Twoim domu pobierają najwięcej energii elektrycznej?
2. Czy odbiorca energii może mieć wpływ na zmniejszenie zużycia energii elektrycznej?
3. Jakie czynności należy wykonać przed uruchomieniem elektrycznych urządzeń
napędowych?
4. Jakie napisy i oznaczenia powinny być umieszczone na urządzeniach napędowych?
5. Kiedy należy wstrzymać ruch urządzenia elektrycznego?
„
Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”
33
4.7.3 Ćwiczenia
Ćwiczenie 1
Przeprowadź bilans energii elektrycznej i pokaż, jaki procent energii zużytej w Twoim
domu stanowi energia pobierana przez poszczególne odbiorniki energii elektrycznej.
Wykorzystując sporządzony bilans, opracuj projekt najbardziej ekonomicznego
gospodarowania energią elektryczną.
Sposób wykonania ćwiczenia
Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:
1) wyszukać w różnych źródłach informacje potrzebne do wykonania projektu,
2) obliczyć zużycie energii na podstawie wskazań licznika,
3) obliczyć moc i energię elektryczną na podstawie tabliczki znamionowej urządzeń
elektrycznych,
4) oszacować czas pracy poszczególnych urządzeń,
5) przygotować bilans energii,
6) przygotować propozycje oszczędzania energii,
7) zaprezentować wyniki swojej pracy.
Wyposażenie stanowiska pracy:
– komputer z dostępem do Internetu,
– tabliczki znamionowe lub instrukcje urządzeń odbiorczych,
– kalkulator, długopis.
Czas na samodzielne opracowanie projektu – 1 tydzień.
Ćwiczenie 2
Określ zagrożenia na stanowisku pracy, przy montażu i uruchamianiu instalacji
elektrycznych niskiego napięcia.
Sposób wykonania ćwiczenia
Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:
1) wskazać czynności wykonywane podczas montażu i uruchamianiu instalacji i urządzeń
elektrycznych,
2) określić niebezpieczne czynniki fizyczne występujące podczas pracy,
3) wyjaśnić, co to jest elektryczność statyczna i jakie stwarza zagrożenie,
4) ocenić, jak wpływają na organizm człowieka: hałas, wibracje i złe oświetlenie,
5) wyjaśnić, jakie zagrożenia występują przy pracy w pomieszczeniach zagrożonych
pożarem i wybuchem oraz jak ich uniknąć,
6) sporządzić zestawienie możliwych zagrożeń i skutecznych środków zapobiegawczych.
Wyposażenie stanowiska pracy:
– zeszyt do ćwiczeń, długopis.
„
Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”
34
4.7.3. Sprawdzian postępów
Czy potrafisz:
Tak
Nie
1) scharakteryzować straty energii elektrycznej w procesie użytkowania
energii elektrycznej?
2) omówić metody oszczędzania energii elektrycznej?
3) wskazać zagrożenia na stanowisku pracy, przy obsłudze maszyn
i urządzeń elektrycznych?
4) scharakteryzować zagrożenia związane z pracą maszyn i urządzeń
elektrycznych?
5) określić skuteczne środki zabezpieczające przed zagrożeniami
związanymi z pracą urządzeń elektrycznych?
„
Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”
35
5. SPRAWDZIAN OSIĄGNIĘĆ
INSTRUKCJA DLA UCZNIA
1. Przeczytaj uważnie instrukcję – masz na tę czynność 5 minut.
2. Podpisz imieniem i nazwiskiem kartę odpowiedzi.
3. Zapoznaj się z zestawem zadań testowych.
4. Test składa się z 20 zadań dotyczących analizowania pracy odbiorników energii
elektrycznej.
5. Na rozwiązanie wszystkich zadań masz 40 minut.
6. Odpowiedzi udzielaj wyłącznie na załączonej karcie odpowiedzi.
7. Wszystkie zadania to zadania wielokrotnego wyboru. Zawierają cztery możliwe
odpowiedzi, z których tylko jedna jest poprawna. Zaznacz poprawną odpowiedź,
zaczerniając właściwe pole w karcie odpowiedzi. Jeśli się pomyliłeś, to otocz błędną
odpowiedź kółkiem i zaznacz nową odpowiedź.
8. W niektórych zadaniach, udzielenie prawidłowej odpowiedzi wymaga wykonania
pomocniczych obliczeń (możesz wykorzystać kalkulator).
9. Pamiętaj, że pracujesz samodzielnie.
10. Możesz uzyskać maksymalnie 20 punktów.
11. Po zakończeniu testu podnieś rękę i zaczekaj, aż nauczyciel odbierze od Ciebie pracę.
„
Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”
36
Rys. 2
Rys. 1
ZESTAW ZADAŃ TESTOWYCH
1. Jednostką skuteczności świetlnej jest:
a) lumen (lm),
b) lumen na wat (lm/W),
c) kandela (cd),
d) kandela na metr kwadratowy (cd/m
2
).
2. Przedstawiony na rys.1 symbol oznacza:
a) łącznik krzyżowy,
b) łącznik schodowy,
c) łącznik grupowy,
d) łącznik dwubiegunowy.
3. Do wykonania obwodów gniazd jednofazowych w budynku mieszkalnym stosujemy
przewody:
a) YDYp 3x 1,5 mm
2
,
b) YDYp 3x2,5 mm
2
,
c) YADYp 3x2,5 mm
2
,
d) YLY 3x1,5 mm
2
.
4. Oprawy oświetleniowe klasy II mają:
a) we wszystkich częściach izolację roboczą, ale nie mają zacisku ochronnego,
b) we wszystkich częściach izolację roboczą i mają zacisk ochronny,
c) w niektórych częściach izolację wzmocnioną lub podwójną, ale nie mają zacisku
ochronnego,
d) we wszystkich częściach izolację wzmocnioną lub podwójną.
5. Lampa metalohalogenkowa jest lampą:
a) sodową niskoprężną,
b) sodową wysokoprężną,
c) rtęciową wysokoprężną,
d) rtęciowo – żarową.
6. Odbiornik przedstawiony na rys. 2 symbolem graficznym to:
a) kuchnia elektryczna,
b) pralka elektryczna,
c) elektryczna zmywarka do naczyń,
d) telewizor.
7. Rezystancyjny piec komorowy ma:
a) komorę grzejną w kształcie wanny,
b) długą komorę grzejną, w której wsad ładowany jest na początku komory,
a wyładowywany na końcu otworem wylotowym,
c) prostopadłościenną komorę grzejną z drzwiami na ścianie przedniej, przez które wsad
jest ładowany i wyładowywany,
d) komorę grzejną z odsuwaną górną pokrywą, przy czym ponad poziom podłogi wystaje
tylko górna część pieca.
„
Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”
37
Rys. 3
8. Nagrzewanie indukcyjne wykorzystuje się do:
a) suszenia drewna,
b) wypalania powłok lakierniczych,
c) produkcji grafitu,
d) topienia metalu.
9. Nagrzewanie pojemnościowe wykorzystuje wydzielanie się energii cieplnej w:
a) dielektrykach umieszczonych w stałym polu elektrycznym,
b) przewodnikach umieszczonych w stałym polu elektrycznym,
c) dielektrykach umieszczonych w zmiennym polu elektrycznym,
d) przewodnikach umieszczonych w zmiennym polu elektrycznym.
10. Stopnie ochrony obudów maszyn, aparatów i urządzeń oznacza się symbolem:
a) RO,
b) SI,
c) IP,
d) ON.
11. Temperatura pracy żarnika lampy żarowej wynosi około:
a) 2500
o
C,
b) 3600
o
C,
c) 250
o
C,
d) 1000
o
C.
12. Wymagane minimalne natężenie oświetlenia podczas pracy przy przeciętnych
wymaganiach wzrokowych (np. w sali lekcyjnej) wynosi:
a) 100 lx,
b) 200 lx,
c) 300 lx,
d) 400 lx.
13. Moment znamionowy silnika indukcyjnego określa zależność:
a)
M
N
=
P
N
·
ω
N
,
b)
M
N
=
P
N
/
ω
N
,
c)
M
N
=
ω
N
/
P
N
,
d)
M
N
=
P
N
·
s.
14. Wyzwalacz elektromagnesowy wyłącznika o charakterystyce B powinien zadziałać
w czasie ok. 0,1 s przy prądzie w zakresie:
a) (3 ÷ 5)
I
N
,
b) (5 ÷ 10)
I
N
,
c) (10 ÷ 20)
I
N
,
d) (20 ÷ 30)
I
N
.
15. Element składowy instalacji elektrycznej
przedstawiony na rys.3 to:
a) szafka licznikowa,
b) tablica mieszkaniowa,
c) wewnętrzna linia zasilająca,
d) złącze.
„
Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”
38
16. W silniku indukcyjnym o mocy
P
N
= 0,8 kW,
U
N
= 400 V, cos
φ = 0,83 i sprawności
η = 76% prąd znamionowy I
N
wynosi:
a) 3,2 A,
b) 1,8 A,
c) 0,8 A,
d) 4,8 A.
17. Znamionowy prąd wkładki bezpiecznikowej w silniku klatkowym o mocy 4 kW,
I
N
= 8,5 A,
I
r
/
I
N
= 7, na napięcie 400 V, o rozruchu lekkim, ale częstym (
α = 2,5) wynosi:
a) 23 A,
b) 25 A,
c) 32 A,
d) 50 A.
18. Układ sterowania przedstawiony na rys. 4 to:
a) ręczny układ do rozruchu silnika klatkowego metodą gwiazda – trójkąt,
b) samoczynny układ do rozruchu silnika klatkowego metodą gwiazda – trójkąt,
c) ręczny układ do rozruchu silnika indukcyjnego pierścieniowego,
d) samoczynny układ do rozruchu silnika indukcyjnego pierścieniowego.
19. Układ sterowania przedstawiony na rys. 4 uruchamia się przyciskiem oznaczonym
symbolem:
a) K5,
b) K2,
c) S12,
d) S11.
20. Symbol K4 przedstawiony na rys. 4 oznacza:
a) cewkę stycznika,
b) przekaźnik czasowy,
c) zabezpieczenie termiczne,
d) zabezpieczenie zwarciowe.
Rys. 4
„
Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”
39
KARTA ODPOWIEDZI
Imię i nazwisko ……………………………………………………………………………
Analizowanie pracy odbiorników energii elektrycznej
Zaznacz poprawną odpowiedź
Nr zadania
Odpowiedź Punkty
1 a b c d
2 a b c d
3 a b c d
4 a b c d
5 a b c d
6 a b c d
7 a b c d
8 a b c d
9 a b c d
10 a b c d
11 a b c d
12 a b c d
13 a b c d
14 a b c d
15 a b c d
16 a b c d
17 a b c d
18 a b c d
19 a b c d
20 a b c d
Razem
„
Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”
40
6. LITERATURA
1. Januszewski S., Pytlak A., Rosnowska-Nowaczyk M., Świątek H.: Napęd elektryczny.
WSiP, Warszawa 1997
2. Laskowski J.: Poradnik elektroenergetyka przemysłowego. COSiW SEP, Warszawa 2000
3. Musiał E.: Instalacje i urządzenia elektroenergetyczne. WSiP, Warszawa 1998
4. Pazdro K., Wolski A.: Instalacje elektryczne w budynkach mieszkalnych. WN-T,
Warszawa 1999
5. Podręcznik dla elektryków, zeszyt 1i 2 COSiW SEP, Warszawa 2004
6. Stein Z.: Maszyny i napęd elektryczny. WSiP, Warszawa 1989
Wyszukiwarka
Podobne podstrony:
Komputerowa analiza parametrów jakości energii elektrycznej z wykorzystaniem programu?syLab
Aktywny odbiorca energii elektrycznej na rynku bilansującym w Polsce
Zabezpieczenia typowych odbiorników energii elektrycznej pp2003
17 Eksploatowanie odbiorników energii elektrycznej
Zabezpieczenia typowych odbiorników energii elektrycznej pp2007
Poradnik Odbiorcy Energi Elektrycznej
ANALIZA WPŁYWU NIESYMETRII OBCIĄśEŃ ODBIORCÓW WIEJSKICH NA JAKOŚĆ ENERGII ELEKTRYCZNEJ W LINII NISKI
Energia elektromagnetyczna w procesach pracy i zw z nią zagrożenia bezpieczeństwa i zdrowia
Utrzymanie ciągłości zasilania energią elektryczną odbiorców za pomocą rozwiązań tymczasowych
Analiza pracy Opis stanowiska pracy
Sposoby oszczędzania energii elektrycznej i cieplnej domy zeroemisyjne
Gdzie leży klucz do poprawy efektywności wykorzystania energii elektrycznej w Polsce
PRZESYŁANIE ENERGII ELEKTRYCZNEJ
Zadania na energię elektronów w przeskokach
więcej podobnych podstron