MINISTERSTWO EDUKACJI
NARODOWEJ
Ewa Pogorzelska
Stosowanie maszyn i urz dze elektrycznych 723[02].O1.06
Poradnik dla ucznia
Wydawca
Instytut Technologii Eksploatacji  Pa stwowy Instytut Badawczy
Radom 2007



Recenzenci:
mgr in . Jadwiga A
oin
mgr in . Marian Cymerys
Opracowanie redakcyjne:
mgr in . Ewa Pogorzelska
Konsultacja:
dr in . Jacek Przepiórka
Poradnik stanowi obudow dydaktyczn programu jednostki modułowej 723[02].O1.06
 Stosowanie maszyn i urz dze elektrycznych , zawartego w modułowym programie
nauczania dla zawodu mechanik-monter maszyn i urz dze .
Wydawca
Instytut Technologii Eksploatacji  Pa stwowy Instytut Badawczy,
Radom 2007



1
SPIS TRE CI
1. Wprowadzenie 3
2. Wymagania wst pne 5
3. Cele kształcenia 6
4. Materiał nauczania 7
4.1. Pole magnetyczne i elektromagnetyzm, pr d przemienny jednofazowy 7
i trójfazowy, moc odbiorników poł czonych w trójk t i gwiazd
4.1.1. Materiał nauczania 7
4.1.2. Pytania sprawdzaj ce 14
4.1.3. wiczenia 14
4.1.4. Sprawdzian post pów 17
4.2. Budowa i zasada działania pr dnicy i silnika pr du stałego
i przemiennego oraz transformatora 18
4.2.1. Materiał nauczania 18
4.2.2. Pytania sprawdzaj ce 24
4.2.3. wiczenia 25
4.2.4. Sprawdzian post pów 27
4.3. Urz dzenia elektryczne w obwodach zasilania maszyn i urz dze oraz
urz dzenia kontrolno-sygnalizacyjne 29
4.3.1. Materiał nauczania 29
4.3.2. Pytania sprawdzaj ce 38
4.3.3. wiczenia 39
4.3.4. Sprawdzian post pów 41
4.4. Bezpiecze stwo i higiena pracy podczas obsługi maszyn i urz dze
elektrycznych, ochrona od pora e pr dem elektrycznym
42
4.4.1. Materiał nauczania 42
4.4.2. Pytania sprawdzaj ce 45
4.3.3. wiczenia 45
4.4.4. Sprawdzian post pów 46
5. Sprawdzian osi gni 47
6. Literatura 52



2
1. WPROWADZENIE
Poradnik b dzie Ci pomocny w przyswajaniu wiedzy o budowie, zasadach działania
i zastosowaniu maszyn elektrycznych w maszynach i urz dzeniach przemysłowych.
Poradnik ten zawiera:
1. Wymagania wst pne w postaci wykazu umiej tno ci, jakie powiniene mie
ukształtowane przed przyst pieniem do realizacji tej jednostki modułowej.
2. Cele kształcenia tej jednostki modułowej.
3. Materiał nauczania, czyli wiadomo ci, które umo liwi ci samodzielne przygotowanie si
do wykonania wicze i zaliczenia sprawdzianów. Do poszerzenia wiedzy wykorzystaj
wskazan literatur oraz inne ródła informacji.
4. wiczenia, które zawieraj :
- wykaz materiałów, narz dzi i sprz tu potrzebnych do realizacji wiczenia,
- pytania sprawdzaj ce wiedz potrzebn do wykonania wiczenia,
- sprawdzian teoretyczny.
Wykonuj c sprawdzian post pów powiniene odpowiada na pytanie tak lub nie,
co oznacza, e opanowałe materiał albo nie. Je li masz trudno ci ze zrozumieniem
tematu czy wiczenia, popro nauczyciela lub instruktora o wyja nienie i ewentualne
sprawdzenie, czy dobrze wykonujesz dan czynno .
5. Przykładowy zestaw pyta sprawdzaj cych Twoje opanowanie wiedzy i umiej tno ci
z zakresu całej jednostki. Zaliczenie testu jest dowodem osi gni cia zało onych celów
okre lonych w tej jednostce modułowej. Test zawiera zadania wielokrotnego wyboru
z jedn odpowiedzi poprawn . Odpowiedzi b dziesz udzielał na przygotowanej karcie
odpowiedzi. Szczegółowe informacje zawarte s w instrukcji do testu. Tego rodzaju test
b dziesz rozwi zywał równie , kiedy nauczyciel b dzie oceniał nabyte przez Ciebie
umiej tno ci z zakresu tej jednostki modułowej. Oba testy stanowi przygotowanie
do rozwi zywania zada testowych na egzaminie zewn trznym potwierdzaj cym
kwalifikacje zawodowe.
Miejsce jednostki modułowej w strukturze modułu 723[02].O1.06 Stosowanie maszyn
i urz dze elektrycznych jest wyeksponowane na schemacie zamieszczonym na stronie 4.
Bezpiecze stwo i higiena pracy
W czasie pobytu w pracowni szkolnej, centrum kształcenia praktycznego oraz
w zakładzie pracy, musisz przestrzega regulaminów, przepisów bhp i instrukcji
przeciwpo arowych, wynikaj cych z rodzaju wykonywanych prac. Przepisy te poznasz
w trakcie nauki.



3
 723[02].O1
Techniczne podstawy
obsługi maszyn i urz dze
723[02].O1.01
Przestrzeganie przepisów
bezpiecze stwa i higieny pracy,
ochrony przeciwpo arowej i ochrony

rodowiska
723[02].O1.03
723[02].O1.02
Konstruowanie elementów
Posługiwanie si
maszyn
dokumentacj techniczn
723[02].O1.04 723[02].O1.05
Wytwarzanie elementów Analizowanie obwodów
maszyn elektrycznych
723[02].O1.07
723[02].O1.08
723[02].O1.06
Stosowanie maszyn
Stosowanie urz dze
Stosowanie maszyn
i urz dze przemysłowych
d wigowo-transportowych
i urz dze elektrycznych
Schemat układu jednostek modułowych



4
2. WYMAGANIA WST PNE
Przyst puj c do realizacji programu jednostki modułowej, powiniene umie :
 korzysta z ró nych ródeł informacji,
- wyszukiwa potrzebne informacje w dokumentach,
- korzysta z Internetu,
- organizowa stanowisko pracy zgodnie z wymogami ergonomii,
- pracowa indywidualnie,
- współpracowa w grupie,
- prezentowa wyniki pracy własnej i grupowej,
- uczestniczy w dyskusji,
- interpretowa wskazany tekst,
- posługiwa si instrukcj przy wykonywaniu wicze ,
- wykonywa proste obliczenia techniczne,
- stosowa poprawn terminologi techniczn ,
- wyja nia podstawowe poj cia wła ciwe dla elektrotechniki i elektroniki,
- wyja nia zjawisko powstania i przepływu pr du elektrycznego w obwodach
elektrycznych,
- rozró nia ródła pr du elektrycznego,
- rozró nia podstawowe elementy obwodu elektrycznego,
- wł cza przyrz dy pomiarowe w obwód elektryczny,
- odczytywa wskazania przyrz dów pomiarowych,
- dokonywa pomiaru podstawowych wielko ci elektrycznych: napi cia, nat enia pr du,
rezystancji i mocy oraz interpretowa ich wyniki,
- oblicza podstawowe wielko ci elektryczne,
- rozró nia podstawowe elementy elektroniczne,
- opisywa działanie i zastosowanie elementów elektronicznych w wyposa eniu
elektrycznym maszyn i urz dze ,
- odczytywa symbole elementów elektrycznych i elektronicznych umieszczone na
schematach oraz elementach maszyn i urz dze ,
- rozpoznawa typowe usterki i uszkodzenia wyst puj ce w obwodach instalacji
i w osprz cie elektrycznym maszyn i urz dze ,
- przewidywa zagro enia i ich skutki podczas pracy z pr dem elektrycznym,
- stosowa zasady bezpiecze stwa i higieny pracy oraz ochrony przeciwpo arowej podczas
wykonywania pomiarów,



5
3. CELE KSZTAA
CENIA
W wyniku realizacji programu jednostki modułowej powiniene umie :
- wyja ni zjawiska zwi zane z polem magnetycznym i indukcj elektromagnetyczn ,
- rozró ni rodzaje maszyn elektrycznych i opisa ich budow oraz zastosowanie w maszynach
i urz dzeniach przemysłowych,
- rozró ni rodzaje i typy odbiorników elektrycznych, stanowi cych wyposa enie maszyn
i urz dze ,
- obliczy moc zu ywan przez odbiorniki elektryczne,
- sprawdzi stan poł czenia, osprz tu i urz dze elektrycznych w obwodach elektrycznych,
- wskaza elementy wyposa enia elektrycznego maszyn i urz dze , maj ce wpływ
na bezpiecze stwo pracy i wyja ni ich działanie,
- okre li wpływ czynników zewn trznych na działanie urz dze wyposa enia
elektrycznego maszyn,
- przewidzie zagro enia i ich skutki podczas pracy z maszynami i urz dzeniami
elektrycznymi,
- skorzysta z dokumentacji technicznej,
- zastosowa zasady bhp obowi zuj ce na stanowisku pracy.



6
4. MATERIAA
NAUCZANIA
4.1. Pole magnetyczne i elektromagnetyzm, pr d przemienny
jednofazowy i trójfazowy, moc odbiorników poł czonych
w trójk t i w gwiazd
4.1.1. Materiał nauczania
Pole magnetyczne
Przepływ pr du przez przewodnik powoduje powstanie wokół przewodnika pola
magnetycznego. Obecno tego pola mo na wykry umieszczaj c w pobli u igł
magnetyczn . Na bieguny igły magnetycznej działa siła mechaniczna, powoduj ca ustawianie
si igły wzdłu linii, zwanych liniami sił pola magnetycznego. Pole magnetyczne mo na
przedstawi graficznie w nast puj cy sposób: nale y przygotowa kartk grubego papieru
i przeprowadzi przez jego rodek, prostopadle do płaszczyzny kartki, przewód elektryczny.
Przepuszczaj c przez ten przewód pr d i sypi c na kartk opiłki elaza mo na zauwa y , e
uło si one wokół przewodu w koncentryczne okr gi ilustruj ce linie pola magnetycznego
(rys. 1). Kierunek linii pola magnetycznego wyznacza si za pomoc tzw. reguły ruby
prawoskr tnej: je eli kierunek ruchu post powego ruby prawoskr tnej jest zgodny z kierunkiem
pr du płyn cego przez przewodnik, to kierunek ruchu obrotowego tej ruby pokazuje kierunek linii
pola magnetycznego.
W praktyce oprócz przewodów prostoliniowych spotyka si przewody kołowe lub przewody
tworz ce cewki tzw. zwojnice stanowi ce układ wielu przewodów kołowych.
Rys. 1. Kierunek linii sił pola magnetycznego wokół przewodnika z pr dem [3, s. 29]
Indukcja magnetyczna
Je li przewód umieszczony w zewn trznym polu magnetycznym nie b dzie zamocowany
sztywno (b dzie przewodem swobodnym), to zacznie on porusza si w kierunku zgodnym ze
zwrotem działaj cej na niego siły.
Długo przewodu oznacza si liter l (jest to długo tej cz ci przewodu, któr przecinaj
linie pola magnetycznego). Do wiadczalnie stwierdzono, e siła działaj ca na przewód
wyra a si wzorem:
F = B I l
Wielko B wyst puj ca we wzorze nazywa si indukcj magnetyczn , okre la ona g sto
linii pola magnetycznego, czyli intensywno pola magnetycznego. Im wi ksza warto B,



7
tym wi ksza siła działa na przewód z pr dem o nat eniu I umieszczony w polu
magnetycznym. Indukcja magnetyczna jest wielko ci wektorow , zwrot jej wektora jest
zgodny ze zwrotem linii pola magnetycznego. Jednostk indukcji jest 1 tesla (1 T), która
mo na zdefiniowa nast puj co: indukcja magnetyczna jest równa 1 T w polu
magnetycznym, w którym na przewód o długo ci 1 m przy przepływie pr du o nat eniu 1 A
działa siła równa 1 N.
Nat enie pola magnetycznego
Nat enie pola magnetycznego H wyra a si stosunkiem indukcji magnetycznej do
przenikalno ci magnetycznej. Jest to wielko wektorowa, kierunek wektora jest zgodny
z kierunkiem wektora indukcji magnetycznej. Jednostk jest 1 A/m. Zale no B od H okre la
wzór
B = µ·H
gdzie µ jest przenikalno ci magnetyczn materiaÅ‚u.
Strumie magnetyczny
Strumie magnetyczny jest to wielko równa iloczynowi indukcji magnetycznej i pola
powierzchni, przez któr przechodz linie pola magnetycznego. Jest to wielko skalarna,
której jednostk jest 1 weber (1Wb).Strumie magnetyczny jest równy 1 Wb, je eli przez
powierzchni
1 m2 przechodz prostopadle linie pola magnetycznego o indukcji równej 1 T.
Własno ci magnetyczne materiałów
We wszystkich materiałach znajduj cych si w polu magnetycznym zachodz dodatkowe
procesy wewn trzcz steczkowe, charakteryzuj ce si powstawaniem dodatkowego pola
magnetycznego. Stopie namagnesowania materiału okre la wektor namagnesowania, zwany
tez wektorem magnetyzacji H. Magnetyzacja H okre la zdolno materiału do
namagnesowania si pod wpływem zewn trznego pola magnetycznego o nat eniu H.
Wła ciwo ci magnetyczne materiału okre la przenikalno magnetyczna. Przenikalno
magnetyczna jest wielko ci bezwymiarow , dla wi kszo ci materiałów przyjmuje ona
warto stał , zbli on do jedno ci. Istniej te materiały, których przenikalno zmienia si
wraz ze zmian warto ci nat enia pola magnetycznego
Zale nie od warto ci przenikalno ci magnetycznej materiały dziel si na trzy grupy:
- Materiały diamagnetyczne, w których własne pole magnetyczne (pochodz ce od
znajduj cych si w nim dipoli magnetycznych) osłabia zewn trzne pole magnetyczne. Ich
przenikalno magnetyczna jest stała i mniejsza od jedno ci, nale do nich m.in. ołów,
mied , bizmut, siarka, woda, chlor, srebro.
- Materiały paramagnetyczne, których własne pole magnetyczne jest zgodne ze zwrotem
pola zewn trznego. Ich przenikalno magnetyczna jest stała i wi ksza od jedno ci,
nale do nich m.in. powietrze, aluminium, platyna, magnez, cyna, mangan.

Rys.2. Zale no indukcji magnetycznej od nat enia pola magnetycznego dla materiałów
para- i diamagnetycznych jest lini prost .



8
- Materiały ferromagnetyczne, w których pod wpływem pola magnetycznego nast puje
znaczny wzrost indukcji. Po zaniku pola zewn trznego utrzymuje si w nich tzw.
magnetyzm szcz tkowy. Ich przenikalno magnetyczna jest du a i zmienia si wraz ze
zmian nat enia pola magnetycznego H. Nale do nich m.in. elazo, stal, nikiel, kobalt,
eliwo i niektóre stopy metali. Ferromagnetyki znajduj rozległe zastosowanie
w elektrotechnice wsz dzie tam, gdzie celowe jest wytworzenie du ego strumienia
magnetycznego. Rozró nia si przy tym ferromagnetyki mi kkie i twarde.
Ferromagnetyki mi kkie stosuje si w obwodach magnetycznych elektromagnesów,
transformatorów, maszyn elektrycznych, w których po wył czeniu pr du strumie
magnetyczny powinien zanika . Do takich ferromagnetyków nale : czyste elazo,
mi kka stal, stopy elaza z krzemem lub niklem. Ferromagnetyki twarde stosowane s na
magnesy trwałe u ywane w urz dzeniach telekomunikacyjnych urz dzeniach
pomiarowych. Do tej grupy ferromagnetyków zalicza si specjalne rodzaje stali:
wolframow , chromow , kobaltow . Materiały ferromagnetyczne s stosowane cz sto
w elektrotechnice dzi ki swoim wła ciwo ciom magnesowania si i wzmacniania pola
magnetycznego.

Rys. 3. Zale no indukcji magnetycznej od nat enia pola magnetycznego
dla materiałów ferromagnetycznych jest lini krzyw .
Elektromagnesy
Zwojnic , przez któr przepływa pr d elektryczny, mo na traktowa jak układ dwóch
biegunów magnetycznych. Zwojnica zachowuje si wi c jak magnes trwały, który, jak
wiadomo z lekcji fizyki, przyci ga ferromagnetyki Jest to magnes wytwarzaj cy słabe pole
magnetyczne, a wi c siła jego przyci gania jest niewielka. Sił t mo na znacznie zwi kszy ,
umieszczaj c we wn trzu zwojnicy rdze magnetyczny - wytworzy si w niej wielokrotnie
wi kszy strumie magnetyczny. Zwojnic , zwan w tym przypadku uzwojeniem oraz rdze
umieszczony wewn trz zwojnicy nazywa si elektromagnesem.
Rdze elektromagnesu wykonuje si zazwyczaj z materiałów ferromagnetycznych mi kkich.
Dzi ki temu po otwarciu obwodu elektrycznego zasilaj cego uzwojenie elektromagnesu,
zanika pole magnetyczne wytworzone przez uzwojenie i elektromagnes praktycznie traci
swoje wła ciwo ci magnetyczne. Ta cecha elektromagnesów oraz mo liwo uzyskania
du ych sił przyci gania sprawia, e stosuje si je w praktyce znacznie cz ciej ni magnesy
trwałe, szczególnie tam, gdzie celowe jest sterowanie warto ci siły przyci gania.
Wykorzystuje si je mi dzy innymi jako elektromagnesy chwytnikowe do urz dze
d wigowych do transportu złomu elaznego, blachy i innych wyrobów ze stali lub eliwa.
Zjawisko indukcji elektromagnetycznej
Zjawisko indukcji elektromagnetycznej jest jednym ze zjawisk, na których oparta jest cała
elektrotechnika i radiotechnika. Zjawisko to zostało odkryte i sformułowane przez M.
Faradaya w 1831 roku. Dzi ki zastosowaniu tego prawa zbudowano pr dnice (generatory),
w których energia mechaniczna jest przetwarzana w energi elektryczn , mo liwe jest
przesyłanie energii na du e odległo ci, przesyłanie informacji i ich odbiór.



9
Istot zjawiska indukcji elektromagnetycznej pokazuje rys. 4.
Rys. 4. Ilustracja zjawiska indukcji elektromagnetycznej- ruchomy przewodnik w polu magnetycznym [3, s. 30]
Prostoliniowy przewód o długo ci l porusza si w polu magnetycznym o indukcji B
z pr dko ci v w kierunku prostopadłym do linii indukcji. Wówczas w tym przewodzie
indukuje si siła elektromotoryczna wyra aj ca si wzorem
E = B · l · v
Zwrot indukowanej siły elektromotorycznej okre la reguła lewej dłoni.
Indukowanie si siły elektromotorycznej w uzwojeniu ma miejsce równie wtedy, gdy
strumie skojarzony z uzwojeniem zmienia si w czasie.
Zjawisko indukcji własnej i wzajemnej
Zjawisko indukcji własnej polega na indukowaniu si siły elektromotorycznej w cewce
pod wpływem zmian pr du płyn cego przez t cewk . Zjawisko to powstaje w cewce,
w której płynie pr d zmieniaj cy si w czasie. Strumie magnetyczny wytworzony przez
zmieniaj cy si w czasie pr d, te jest zmienny w czasie. W zwi zku z tym w cewce indukuje
si siła elektromotoryczna.
Je li w s siedztwie cewki, przez któr płynie zmieniaj cy si w czasie pr d elektryczny,
znajduje si druga cewka, sprz ona z pierwsz , to w tej drugiej cewce zmienny strumie
magnetyczny cewki pierwszej zaindukuje sił elektromotoryczn , zale n od zmian
strumienia magnetycznego. Zjawisko indukcji wzajemnej polega na indukowaniu si siły
elektromotorycznej w cewce pod wpływem zmian pr du w cewce z ni sprz onej. Zjawisko
indukcji wzajemnej wykorzystuje si w budowie transformatorów.
Pr d przemienny
Pr d elektryczny nazywamy przemiennym, je li zmienia si w czasie jego warto
liczbowa przy niezmiennym zwrocie, lub zmienia si zwrot przy niezmiennej warto ci, lub
zmienia si zarówno zwrot, jak i warto liczbowa.
W przypadku przepływu pr du przemiennego przez rezystor napi cie i nat enie pr du
pocz tkowo narastaj od zera do warto ci maksymalnej, nast pnie opadaj do zera, po czym
napi cie zmienia swoj biegunowo , a pr d kierunek przepływu. Od tej chwili nat enie
i napi cie ponownie wzrastaj , jednak pr d płynie w przeciwnym ni poprzednio kierunku.
Po osi gni ciu warto ci maksymalnej ponownie napi cie i nat enie malej do zera i zjawisko
powtarza si od nowa.



10
 W obwodzie pr du przemiennego rezystor pobiera energi elektryczn i przetwarza j na
ciepło. O tym, ile ciepła powstanie decyduje moc czynna P, któr dla rezystora o rezystancji
R oblicza si ze wzoru:
P = R · I2
Jednostk mocy jest wat [W].
Inaczej ni rezystory zachowuj si kondensatory i cewki. Pobieraj one energi
elektryczn z obwodu, zamieniaj na energi pola elektrycznego (kondensatory) lub
magnetycznego (cewki), a nast pnie zwracaj j z powrotem do obwodu. Miar wymiany
energii mi dzy kondensatorem lub cewk w obwodzie pr du przemiennego jest tzw. moc
bierna, oznaczana liter Q.
Jednostk mocy biernej jest var [var].
W praktyce w obwodach pr du przemiennego mamy do czynienia z odbiornikami
składaj cymi si z elementów rezystancyjnych, pojemno ciowych i indukcyjnych. Ka dy z nich
charakteryzuje si tzw. impedancj (na któr składa si rezystancja oraz reaktancja o charakterze
pojemno ciowym b d indukcyjnym) i przesuni ciem fazowym mi dzy pr dem a napi ciem. Dla
takiego odbiornika okre la si zarówno moc czynn jak i biern .
Moc czynna stanowi iloczyn warto ci skutecznych napi cia i pr du oraz kosinusa k ta
przesuni cia fazowego mi dzy przebiegami pr du i napi cia. Wyra a si ona wzorem:
P = U · I · cos
Moc bierna stanowi iloczyn warto ci skutecznych napi cia i pr du oraz sinusa k ta
przesuni cia fazowego mi dzy przebiegami pr du i napi cia. Wyra a si ona wzorem:
Q = U · I · sin
Moc pozorna stanowi iloczyn warto ci skutecznych napi cia i pr du, a jej jednostk jest
woltoamper [V A]. Wyra a si ona wzorem:
S = U · I
Wyst puj cy we wzorze na moc czynn współczynnik cos jest nazywany współczynnikiem
mocy. Zbyt mała warto tego współczynnika mo e powodowa znaczny wzrost pobieranego
pr du, a tym samym przeci enie sieci. Pr d pobierany przez odbiornik mo na wyrazi wzorem:
I = cos · P/U
Jak wynika z wzoru najkorzystniej jest, gdy cos osi ga najwi ksz warto czyli 1. Nast puje
to w odbiorniku rezystancyjnym. W praktyce mamy do czynienia z odbiornikami o charakterze
rezystancyjno-indukcyjnym ( s to przede wszystkim silniki elektryczne). Jednym ze sposobów
poprawy współczynnika mocy jest doł czanie odbiorników pobieraj cych moc biern
pojemno ciow , co kompensuje moc biern indukcyjn . W tym celu w sieciach
elektroenergetycznych instaluje si baterie kondensatorów.
Pr d trójfazowy
We współczesnej energetyce w elektrowniach wytwarzany jest pr d trójfazowy. Pr d ten
liniami wysokich napi przesyłany jest na du e odległo ci. U ytkowanie energii elektrycznej
odbywa si zarówno w sieciach jednofazowych jak i trójfazowych.



11
 Przyczyn wprowadzenia układów trójfazowych była ch lepszego wykorzystania
materiałów, z jakich zbudowane s maszyny elektryczne i przewody elektryczne linii
zasilaj cych. Druga przyczyna to prostota budowy i łatwo obsługi elektrycznych silników
indukcyjnych.
Układem trójfazowym nazywa si zbiór obwodów elektrycznych, w których działaj
napi cia ródłowe sinusoidalnie zmienne jednakowej cz stotliwo ci, przesuni te wzgl dem
siebie w fazie i wytwarzane w jednym ródle energii, zwanym pr dnic lub generatorem
wielofazowym
Układ składa si z dwóch biegunów magnesu wytwarzaj cego jednorodne pole magnetyczne
oraz trzech przewodów o kształcie otwartych ramek. (rys. 5) Ramki te maj wspóln o obrotu,
a ich boki oznaczone literami A, B, C s rozstawione na obwodzie okr gu co 120º. Podczas obrotu
ramek ze stał pr dko ci k tow , indukuj si trzy ró ne siły elektromotoryczne. Je eli do ko ców
ka dej ramki przył czymy obwód odbiorczy, to otrzymamy układ, składaj cy si z trzech ródeł
napi cia i trzech obwodów odbiorczych, zwany układem trójfazowym. Gdy przesuni cia fazowe
obwodów b d jednakowe, wówczas w ka dym obwodzie popłynie pr d sinusoidalnie zmienny,
przy czym ( podobnie jak siÅ‚y elektromotoryczne) pr dy b d przesuni te o k t 120 º.
Rys.5
Taki układ nazywa si układem trójfazowym nieskojarzonym, ze wzgl du na konieczno
stosowania a sze ciu przewodów ł cz cych ródła z odbiornikami, nie jest stosowany w praktyce.
Stosuje si natomiast układy trójfazowe skojarzone, w których przy zmniejszonej liczbie
przewodów ł cz cych ródło z odbiornikami, pr dy i napi cia s takie same jak w układach
nieskojarzonych. Rozró nia si układy skojarzone czteroprzewodowe i trójprzewodowe.
W układzie skojarzonym czteroprzewodowym płyn takie same pr dy, jak w obwodach układu
trójfazowego nieskojarzonego, z t tylko ró nic , e przez przewód ł cz cy wspólne punkty ródła
i odbiorników płynie pr d wypadkowy, którego warto chwilowa jest sum algebraiczn warto ci
chwilowych pr dów płyn cych przez pozostałe przewody układu. Przewód, przez który płynie pr d
wypadkowy nazywamy przewodem neutralnym N (zerowym), za pozostałe przewody
przewodami fazowymi i oznacza si je: L1, L2, L3. Przewody fazowe i neutralny nazywa si
przewodami roboczymi, a punkt wspólny ł cz cy ko ce uzwoje ródła nazywa si punktem
neutralnym N (zerowym) układu zasilaj cego.
Trójfazowe ródło lub odbiornik energii elektrycznej mo e by poł czone w trójk t lub
gwiazd .
Pr d płyn cy w przewodzie fazowym nazywa si pr dem przewodowym i oznacza jednym
indeksem: Iu, Iv, Iw. Zwrot pr dów przewodowych przyjmuje si umownie: od ródła do odbiornika.
W układzie trójk towym pr d płyn cy w fazie ródła lub odbiornika nazywa si pr dem fazowym.
Pr dy fazowe opatruje si dwoma indeksami: Iuv, Ivw, Iwu. Napi cia w układach trójfazowych
nazywamy fazowymi Uf i oznaczamy: Uu, Uv, Uw oraz mi dzyfazowymi U: Uuv, Uvw, Uwu.



12
 Układ poł czenia w gwiazd i w trójk t pokazany jest na rys 6.
Odmiana pierwsza to układ czteroprzewodowy z przewodem neutralnym, druga za to
układ trójprzewodowy  z trzema przewodami fazowymi, bez przewodu neutralnego. Układ
czteroprzewodowy stosowany jest w sieciach niskiego napi cia, pozwalaj c na wykorzystanie
napi cia zarówno mi dzyfazowego 400 V mi dzy poszczególnymi przewodami fazowymi,
jak i napi cia fazowego 230 V mi dzy ka dym z trzech przewodów fazowych a przewodem
neutralnym. Odbiorniki trójfazowe poł czone w gwiazd powinny by wł czane tylko do
trzech przewodów fazowych. Odbiorniki jednofazowe powinny by wł czane pomi dzy jeden
z przewodów fazowych a przewód neutralny. Przewód neutralny pełni bardzo wa n funkcj
polegaj c na wyrównywaniu napi na odbiornikach, gdy wyst pi nierównomierne
obci enie poszczególnych faz.
Rys.6. Układy trójfazowe pr du przemiennego poł czone w gwiazd (czteroprzewodowy i trójprzewodowy) [3, s. 57]
Rys.7. Układy trójfazowe pr du przemiennego poł czone w trójk t.[3, s. 57]
Drugim rodzajem poł cze układu trójfazowego jest poł czenie w trójk t (rys. 7). W tym
przypadku odbiornik Å‚ czy si z sieci zasilaj c trzema przewodami. Napi cie mi dzyfazowe
jest wówczas równe napi ciu fazowemu, czyli napi ciu wyst puj cemu na uzwojeniu jednej
fazy.
Moc w obwodach poł czonych w gwiazd i w trójk t
Moc czynna pr du trójfazowego jest równa sumie mocy czynnych poszczególnych trzech
faz:
P = Pu+Pv+Pw = Uu·Iu·cos + Uv·Iv·cos + Uw·Iw·cos
u v w



13
 Przy symetrycznym obci eniu trzech faz, moc czynna pr du trójfazowego o równych
napi ciach fazowych Uf, pr dach If i k tach przesuni cia fazowego jest równa:
f
P= 3·Uf·If·cos
Moc czynn pr du trójfazowego mo na wyrazi równie przy pomocy napi cia
mi dzyfazowego i pr du przewodowego:
P = 3·U·I·cos
Wzór ten jest taki sam zarówno dla poł czenia w gwiazd jak i w trójk t. Wynika to z tego, e:
- w przypadku odbiornika poł czonego w gwiazd , obci enie ka dej z faz znajduje si pod
napi ciem fazowym Uf i przepływa przeze pr d przewodowy I, b d cy tu równie pr dem
fazowym, a wi c:
- P = 3·Uf ·If ·cos = 3·U·I·cos ;
- w przypadku odbiornika poł czonego w trójk t, obci enie w ka dej z faz znajduje si pod
napi ciem mi dzyfazowym U = 3 ·Uf i przepÅ‚ywa przeze pr d fazowy If = I/ 3 st d:
P = 3·Uf·If ·cos = 3·U·I·cos
Analogicznie do mocy czynnej oblicza si moc biern :
Q = 3·U·I·sin
Moc pozorna dla symetrycznego obci enia trójfazowego wyra a si wzorem:
S = 3·U·I
4.1.2. Pytania sprawdzaj ce
Odpowiadaj c na pytania, sprawdzisz, czy jeste przygotowany do wicze .
1. W jakiej sytuacji powstaje pole magnetyczne?
2. Jaki zwi zek istnieje mi dzy polem magnetycznym i indukcj magnetyczn ?
3. Na czym polega zjawisko indukcji elektromagnetycznej?
4. Jakie materiały nazywaj si paramagnetycznymi?
5. Jakie materiały nazywaj si diamagnetycznymi?
6. Jakie materiały nazywaj si ferromagnetycznymi?
7. Jakie materiały zalicza si do paramagnetyków?
8. Jakie materiały zalicza si do diamagnetyków?
9. Jakie materiały zalicza si do ferromagnetyków?
10. Jak oblicza si moc odbiorników poł czonych w gwiazd ?
11. Jak oblicza si moc odbiorników poł czonych w trójk t?
4.1.3. wiczenia
wiczenie 1
Do opisów wielko ci podanych na planszy dobierz kartki z
- nazw zjawiska,
- jednostk , w jakiej wyra ana jest wielko .



14
 Sposób wykonania ćwiczenia
Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:
1) zorganizować stanowisko pracy do wykonania ćwiczenia,
2) zapoznać się z wiadomościami na temat pola magnetycznego i indukcji magnetycznej,
3) przy ka\
dym opisie umieścić kartki samoprzylepne z nazwą wielkości i z jednostką w jakiej
wyra\
ane jest dana wielkość,
4) zaprezentować efekty swojej pracy,
5) dokonać oceny pracy.
Wyposa\
enie stanowiska pracy:
- plansza z opisami wielkości dotyczących pola magnetycznego, indukcji magnetycznej
i elektromagnetycznej,
- kartki samoprzylepne z nazwami opisanych wielkości,
- kartki samoprzylepne z symbolami jednostek,
- poradnik dla ucznia,
- literatura przedmiotowa.
Ćwiczenie 2
Na podstawie rysunków przedstawiających istotę indukcji elektromagnetycznej zdefiniuj
to zjawisko.
Sposób wykonania ćwiczenia
Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:
1) zorganizować stanowisko pracy do wykonania ćwiczenia,
2) zapoznać się z wiadomościami na temat zjawiska indukcji elektromagnetycznej,
3) opisać rysunki obrazujące zjawisko indukcji elektromagnetycznej,
4) sformułować definicje zjawiska,
5) dokonać oceny pracy.
Wyposa\
enie stanowiska pracy:
- plansza z rysunkami pokazujÄ…cymi zjawisko indukcji elektromagnetycznej,
- kartka papieru,
- przybory do pisania,
- poradnik dla ucznia.
Ćwiczenie 3
Na planszy z definicjami materiałów paramagnetycznych, diamagnetycznych
i ferromagnetycznych umieść kartki samoprzylepne z nazwami tych materiałów.
Sposób wykonania ćwiczenia
Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:
1) zorganizować stanowisko pracy do wykonania ćwiczenia,
2) zapoznać się z wiadomościami na temat właściwości magnetycznych materiałów,
3) na kartce napisać nazwę, określającą rodzaj materiału,
4) kartkę przykleić pod odpowiednią definicją,
5) dokonać oceny pracy.



15
 Wyposa\
enie stanowiska pracy:
- plansza definicjami materiałów paramagnetycznych, diamagnetycznych ,ferromagnetycznych,
- kartki samoprzylepne,
- przybory do pisania,
- poradnik dla ucznia.
Ćwiczenie 4
Znając wartość przenikalności magnetycznej stali, \
elaza, aluminium, cyny, ołowiu i miedzi
sporzÄ…dz
dla ka\
dego z tych materiałów wykres zale\
ności B = f(H) i na tej podstawie określ jego
właściwości elektromagnetyczne.
Sposób wykonania ćwiczenia
Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:
1) zorganizować stanowisko pracy do wykonania ćwiczenia,
2) zapoznać się z wiadomościami na temat właściwości magnetycznych materiałów,
3) wypisać z tablic wartości przenikalności magnetycznej dla ka\
dego materiału,
4) sporządzić wykresy B = f(H0 dla ka\
dego materiału,
5) określić właściwości elektromagnetyczne ka\
dego materiału,
6) dokonać oceny pracy.
Wyposa\
enie stanowiska pracy:
- tablice z wartościami przenikalności magnetycznej materiałów,
- arkusze papieru,
- przybory do pisania,
- literatura z rozdziału 6,
- poradnik dla ucznia.
Ćwiczenie 5
Połącz w trójkąt i w gwiazdę opornice laboratoryjne.
Sposób wykonania ćwiczenia
Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:
1) zorganizować stanowisko pracy do wykonania ćwiczenia,
2) zapoznać się z wiadomościami na temat łączenia odbiorników w trójkąt i w gwiazdę,
3) połączyć opornice laboratoryjne w trójkąt
4) połączyć opornice laboratoryjne w gwiazdę,
5) dokonać oceny pracy.
Wyposa\
enie stanowiska pracy:
- opornice laboratoryjne,
- przewody,
- literatura z rozdziału 6,
- poradnik dla ucznia.



16
Ćwiczenie 6
RozwiÄ…\
następujące zadania wykorzystując wiedzę zawartą w Poradniku dla ucznia:
Zadanie nr 1.
Do ogrzewania hali magazynowej u\
ywana jest nagrzewnica 3-fazowa zasilana napięciem
3-fazowym którego wartość skuteczna wynosi UA = UB = UC = 230 [V]. Elementy grzejne
oporowe połączone są w gwiazdę. Oporność jednej fazy wynosi RA = RB = RC = 23 [&!].
Oblicz moc czynnÄ… pobieranÄ… przez nagrzewnicÄ™.
Zadanie nr 2.
Silnik 3-fazowy klatkowy pracuje w połączeniu w trójkąt. Napięcie zasilające międzyfazowe
UAB = UBC = UCA = 400 [V] . Prąd mierzony w jednym z przewodów zasilających wynosi I = 10
[A]. Oblicz moc czynną silnika, jeśli silnik przy tym obcią\
eniu pracuje z cos Õ = 0,8.
Sposób wykonania ćwiczenia
Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:
1) zorganizować stanowisko pracy do wykonania ćwiczenia,
2) zapoznać się z wiadomościami na temat mocy odbiorników połączonych w trójkąt i gwiazdę,
3) wypisać z treści zadań wartości dane i szukane,
4) zapisać na kartce wzory, którymi się posłu\
ysz przy rozwiązywaniu zadań,
5) rozwiązać zadania.
6) zapisać wyniki na arkuszu papieru
7) dokonać oceny pracy.
Wyposa\
enie stanowiska pracy:
- kartki papieru fomatuA4,
- przybory do pisania,
- poradnik dla ucznia.
4.1.4. Sprawdzian postępów
Czy potrafisz: Tak Nie
1) zdefiniować pole magnetyczne?
2) wyjaśnić zjawisko indukcji magnetycznej?
3) zdefiniować natę\
enie pola magnetycznego?
4) zdefiniować strumień magnetyczny?
5) zdefiniować materiał paramagnetyczny?
6) podać kilka przykładów materiałów paramagnetycznych?
7) zdefiniować materiał diamagnetyczny?
8) podać kilka przykładów materiałów diamagnetycznych?
9) zdefiniować materiał ferromagnetyczny?
10) podać kilka przykładów materiałów ferromagnetycznych?
11) połączyć odbiorniki w trójkąt?
12) połączyć odbiorniki w gwiazdę?
13) obliczyć moc odbiorników połączonych w trójkąt?
14) obliczyć moc odbiorników połączonych w gwiazdę?
15) zaprezentować efekty swojej pracy?



17
4.2. Budowa i zasada działania prądnicy i silnika prądu stałego
i przemiennego oraz transformatora
4.2.1. Materiał nauczania
Maszyny elektryczne mają jedną wspólną cechę  zachodzą w nich przemiany energii
dokonywane za pośrednictwem pola magnetycznego i prądu elektrycznego płynącego w ich
uzwojeniach. Ze względu na rodzaj przemiany energii rozró\
nia siÄ™ trzy rodzaje maszyn
elektrycznych:
- prądnice, w których energia mechaniczna jest przekształcana na energię elektryczną,
- silniki, w których energia elektryczna zamieniana jest na energię mechaniczną,
- transformatory, w których energia elektryczna prądu przemiennego przekształca się w energię
elektryczną prądu przemiennego o innych parametrach, przy niezmienionej częstotliwości,
w praktyce oznacza to, \
e transformator słu\
y do podwy\
szania lub obni\
ania napięcia.
W ka\
dej z maszyn przekształcających energię mechaniczną na elektryczną lub odwrotnie,
czyli w prÄ…dnicy lub w silniku elektrycznym mo\
na wyró\
nić dwie charakterystyczne części:
- magneśnicę składającą się z elektromagnesów lub magnesów trwałych, stanowiącą z
ródło
pola magnetycznego,
- twornik, w którym wytwarzana jest siła elektromotoryczna (w przypadku prądnicy) lub
elektrodynamiczna (w przypadku silnika).
PrÄ…dnice i silniki sÄ… nazywane maszynami wirujÄ…cymi. Nieruchoma obudowa to stojan,
mo\
e on pełnić funkcję magneśnicy lub twornika. Wewnątrz stojana obraca się wirnik
Maszyny elektryczne dzieli się na maszyny prądu stałego i prądu przemiennego.
Maszyny prądu przemiennego buduje się do pracy zarówno w układach jednofazowych,
jak i trójfazowych. Maszyny prądu stałego odznaczają się bardziej skomplikowaną budową
ni\
maszyny prÄ…du przemiennego.
Ka\
da maszyna elektryczna powinna być zaopatrzona w tabliczkę znamionową, na której
podane sÄ… dane znamionowe (parametry znamionowe). SÄ… to znamionowe parametry elektryczne:
- napięcie znamionowe,
- prÄ…d znamionowy,
- częstotliwość napięcia przemiennego (w przypadku maszyn prądu przemiennego),
- współczynnik mocy,
a tak\
e znamionowe parametry mechaniczne:
- moc znamionowa,
- sprawność,
- prędkość wirowania,
- masa.
Na tabliczce znamionowej umieszcza się równie\
informacje uzupełniające:
- typ maszyny,
- nazwÄ™ producenta,
- rok produkcji,
- numer seryjny urzÄ…dzenia.
Budowa i zasada działania prądnicy prądu jednofazowego
y
ródłami napięcia sinusoidalnie zmiennego są prądnice. Najprostszym modelem prądnicy
jest zwój w postaci ramki, wirujący ze stałą prędkością kątową w polu magnetycznym
równomiernym o indukcji stałej w czasie. Uproszczony model takiej prądnicy przedstawia rys. 8.



18
Rys. 8. Uproszczony model prÄ…dnicy prÄ…du jednofazowego[3, s. 76]
Je\
eli ramka znajduje się w poło\
eniu poziomym, to strumień magnetyczny przenikający
powierzchnię ramki jest największy. Je\
eli ramka obróci się o pewien kąt, to strumień magnetyczny
będzie się zmniejszał i w poło\
eniu pionowym ramki przyjmie wartość równą 0. Dalszy obrót
ramki powoduje zwiększanie się strumienia magnetycznego przenikającego powierzchnię ramki.
Wartość maksymalną osiągnie strumień przy poziomym poło\
eniu ramki. Przy kolejnym
obrocie ramki sytuacja będzie się powtarzać.. Je\
eli do zacisków ramki dołączymy odbiornik,
to powstanie obwód elektryczny, w którym płynie prąd o takiej samej zmienności w czasie,
jaką ma indukowane napięcie, czyli popłynie prąd sinusoidalnie zmienny. W prądnicy
rzeczywistej mamy nie jeden zwój, lecz N zwojów.
Prądnica prądu trójfazowego
Do wytwarzania napięć w układzie trójfazowym słu\
ą prądnice (generatory) trójfazowe.
Uproszczony schemat takiej prÄ…dnicy pokazuje rys.9.
Rys.9. Uproszczony schemat pracy prądnicy prądu trójfazowego: a) wzajemne poło\
enie przewodów, b) zale\
ność
siÅ‚y elektromotorycznej e od Ét, c) wykres wektorowy wartoÅ›ci skutecznych siÅ‚ elektromotorycznych [4, s. 98]
Prądnica składa się ze statora (stojana), w którym umieszczone są uzwojenia i rotora (wirnika),
który wiruje ze stałą prędkością kątową. Zasada działania takiej prądnicy polega na przecinaniu
trzech, przesuniÄ™tych przestrzennie o kÄ…t 120º uzwojeÅ„ stojana przez staÅ‚y strumieÅ„ magnetyczny
wytworzony w wirniku. Uzwojenia stojana sÄ… umieszczone w specjalnych \
Å‚obkach, przy czym
boki ka\
dego zwoju znajdują się w dwóch przeciwległych \
łobkach. Uzwojenia poszczególnych



19
faz są wykonane w jednakowy sposób. W ka\
dym uzwojeniu indukuje się napięcie z
ródłowe
sinusoidalne, przy czym ze względu na symetrię układu i przesunięcie przestrzenne uzwojeń o ten
sam kąt, w fazach indukują się napięcia o jednakowej częstotliwości, jednakowych amplitudach
i przesunięte względem siebie o 1/3 okresu. Prądnica o takiej konstrukcji jest prądnicą symetryczną.
W prądnicy symetrycznej jest wytwarzany układ napięć symetryczny. Jedną z faz prądnicy
przyjmujemy jako fazę podstawową i względem napięcia z
ródłowego tej fazy określamy
pozostałe napięcia z
ródłowe.
Prądnica prądu stałego
Podstawą fizyczną działania prądnicy jest zjawisko indukcji elektromagnetycznej.
Podstawową prądnicą jest ramka z przewodnika obracana w polu magnetycznym. Głównymi
częściami prądnicy są stojan (nieruchoma część związana z obudową) oraz wirnik (rotor, część
wirująca wewnątrz stojana). Wirnik słu\
y do wytwarzania prÄ…du elektrycznego. Wiruje on w polu
magnetycznym wytwarzanym przez magnes stały lub uzwojenie stojana zasilane zewnętrznym
z
ródłem prądu stałego. Uzwojenie cewki umieszczonej w wirniku prądnicy przecina linie sił pola
magnetycznego wytwarzanego przez uzwojenie wzbudzające i dzięki temu indukuje się w nim
zmienna siła elektromotoryczna. Rozwiązania elektrotechniczne prądnic są analogiczne do
rozwiązań silników elektrycznych - ka\
dy silnik elektryczny mo\
e stać się prądnicą i odwrotnie,
w zale\
ności od tego, w jakiej formie dostarcza się energii i gdzie się ją odbiera.
W prądnicy prądu stałego zmienna siła elektromotoryczna odprowadzana jest z twornika
za pomocą komutatora prostującego przebieg prądu do ślizgających się po nim szczotek.
Zale\
nie od sposobu zasilania uzwojenia wzbudzającego (uzwojenia elektromagnesów)
rozró\
nia się prądnice prądu stałego:
- prądnice z magnesami trwałymi, w których pole magnetyczne jest wytwarzane przez
magnesy trwałe,
- obcowzbudne (zasilanie uzwojenia wzbudzającego następuje z obcego z
ródła napięcia)
oraz samowzbudne (zwane dawniej dynamomaszynÄ…  wynalezionÄ… w 1866 roku przez
W. von Siemensa),
- samowzbudne, w których uzwojenia elektromagnesów są zasilane napięciem
wytwarzanym przez samÄ… prÄ…dnicÄ™.
W zale\
ności od stosowanego układu połączeń stojana i wirnika rozró\
nia siÄ™ prÄ…dnice
bocznikowe, szeregowe lub szeregowo-bocznikowe. Najprostszą prądnicą prądu stałego jest dzisiaj
dynamo rowerowe. Prądnice prądu stałego stosowane są jako maszyny robocze w elektrowniach
prądu stałego oraz do bezpośredniego zasilania, np. spawarek.
Budowa i zasada działania silnika prądu stałego
Silnik elektryczny prądu stałego zbudowany jest z dwóch magnesów zwróconych do
siebie biegunami ró\
noimiennymi, w taki sposób, aby pomiędzy nimi było pole magnetyczne.
Pomiędzy magnesami znajduje się przewód w kształcie ramki podłączony do z
ródła prądu poprzez
komutator i ślizgające się po nim szczotki. Przewód zawieszony jest na osi tak, \
e mo\
e siÄ™
swobodnie obracać. Na przewód, w którym płynie prąd elektryczny, działają siły oddziaływania
prądu i pola magnetycznego, tworzące moment obrotowy. Ramka wychyla się z poło\
enia
poziomego, obracając się wokół osi. W wyniku swojej bezwładności mija poło\
enie pionowe,
(w którym moment obrotowy jest równy zero, a szczotki nie zasilają ramki). Po przejściu poło\
enia
pionowego ramki, szczotki znów dotykają styków na komutatorze, ale odwrotnie, prąd płynie
w przeciwnym kierunku, dzięki czemu ramka w dalszym ciągu jest obracana w tym samym
kierunku.
Schemat budowy silnika prądu stałego pokazuje rys. 10.



20
Rys. 10. Schemat budowy silnika prądu stałego: 1  stojan z magnesem trwałym, 2  wirnik z uzwojeniem
twornika  prostokÄ…tnÄ… ramka z drutu, 3  szczotki doprowadzajÄ…ce prÄ…d do uzwojenia twornika,
4  komutator  pierścień ze stykami, 5  wyjścia do zasilania [9]
Opisany wy\
ej silnik ma wiele wad. Je\
eli ramka zatrzyma się w poło\
eniu pionowym,
silnik nie ruszy. Dlatego rzeczywiste silniki posiadają więcej ramek połączonych szeregowo,
których połączenia przyłączone są do komutatora. Ramka składająca się z pojedynczego
przewodu w rzeczywistych silnikach jest zastępowana zwojnicą. Podczas przełączania
kolejnych zwojnic następuje jej zwarcie, powodujące iskrzenie na komutatorze oraz utratę
energii zgromadzonej w polu magnetycznym wytwarzanym w tej zwojnicy. By zmniejszyć te
zjawiska, wirnik dzielony jest nawet na kilkadziesiÄ…t zwojnic.
Rozró\
nia się następujące rodzaje silników prądu stałego:
- szeregowy,
- bocznikowy,
- szeregowo-bocznikowy,
- obcowzbudny,
- z magnesami trwałymi.
Silników szeregowych prądu stałego u\
ywa się do napędu urządzeń wymagających
du\
ego momentu rozruchowego, np. jako rozruszników silników spalinowych, do napędu
dz
wigów, tramwajów, lokomotyw elektrycznych. Silnik taki nie mo\
e pracować jako
nieobciÄ…\
ony  zachodzi wówczas niebezpieczeństwo tzw. rozbiegania się silnika, co mo\
e
prowadzić do jego uszkodzenia lub zniszczenia.
Prędkość obrotową silników prądu stałego reguluje się przez:
- zmianę rezystancji obwodu silnika polegającą na włączeniu w obwód uzwojeń
dodatkowych rezystorów,
- zmianę rezystancji obwodu wzbudzenia (elektromagnesów stojana) w celu zmiany prądu
wzbudzenia i strumienia magnetycznego, polegającą na włączeniu w ten obwód
dodatkowych rezystorów,
- zmianę napięcia zasilającego, co wymaga zastosowania z
ródła zasilania o nastawianej
wartości napięcia, mo\
na to uzyskać np. przy pomocy układów elektronicznych tzw.
przekształtników tyrystorowych.



21
 Silniki prÄ…du przemiennego
Silniki komutatorowe prÄ…du przemiennego sÄ… zbli\
one konstrukcyjnie do silników
szeregowych prądu stałego, z tym, \
e zarówno stojan jaki i wirnik są w nich wykonane z blach.
Są one zwykle zasilane z sieci jednofazowej. Charakteryzują się dość du\
ym momentem
rozruchowym i du\
ą prędkością obrotową. Znajdują zastosowanie w urządzeniach gospodarstwa
domowego, a w przemyśle do napędu urządzeń automatyki.
Silniki indukcyjne buduje się w dwóch odmianach, jako jednofazowe i trójfazowe. Są one
powszechnie stosowane w przemyśle stanowiąc około 90% silników tam u\
ywanych. Zasada
działania silnika indukcyjnego polega na wykorzystaniu wirującego pola magnetycznego.
Wirujące pola magnetyczne w maszynach elektrycznych uzyskuje się w wyniku nakładania się na
siebie zmiennych pól magnetycznych wytworzonych przez poszczególne uzwojenia stojana
zasilane prądem trójfazowym. Pole to oddziałuje na przewody nieruchomego na początku wirnika
i na zasadzie indukcji elektromagnetycznej, powoduje wzbudzenie w nich przepływu prądu
elektrycznego. Przewody uzwojeń wirnika, w których płyną zaindukowane prądy,  pociągane
sÄ… przez wirujÄ…ce pole magnetyczne, wprawiajÄ…c wirnik w ruch obrotowy. Wirnik obraca siÄ™
zawsze wolniej ni\
wirujące pole magnetyczne, nie będąc z niezsynchronizowanym. Gdyby
wirnik obracał się z prędkością wirowania pola, jego uzwojenia nie przecinałyby linii pola
i wówczas w uzwojeniach wirnika nie indukowałyby się prądy, a co za tym idzie nie powstałby
moment obrotowy.
Trójfazowe silniki elektryczne budowane są jako klatkowe i pierścieniowe. W trójfazowym
silniku elektrycznym stojan wyposa\
ony jest w trzy uzwojenia. Na tabliczce zaciskowej znajduje
się sześć zacisków, do których przyłącza się początki i końce uzwojeń stojana. Ich początki mają
oznaczenia U1, V1, W1 , zaś końce : U2, V2, W2.
Uzwojenia mogą być połączone w:
- gwiazdę  gdy początki uzwojeń są przyłączone do poszczególnych faz z
ródła zasilania
(U1 do L1, V1 do L2, W1 do L3), a końce uzwojeń połączone są razem,
- trójkąt  gdy początek jednego uzwojenia połączony jest z końcem drugiego(U1 z W1,
V1 z U2, W1 z V2), a do ka\
dego z tych połączeń przyłączona jest jedna faza z
ródła
zasilania ( L1, L2, L3).
Bez względu na to, czy uzwojenia połączone są w trójkąt czy w gwiazdę, po załączeniu do
z
ródła napięcia wewnątrz stojana tworzy się wirujące pole magnetyczne. Wynika to z faktu, \
e
przez odpowiednio rozmieszczone uzwojenia poszczególnych faz stojana, płyną prądy
przesuniÄ™te wzglÄ™dem siebie w fazie o 120º. Ka\
de z tych uzwojeń wytwarza wokół siebie
zmienne pole magnetyczne. Trzy pola nakładają się na siebie, tworząc pole wirujące.
W zale\
ności od rodzaju zastosowanego wirnika, wyró\
nia się dwa typy trójfazowych
silników elektrycznych:
- klatkowy, w którym wirnik ma uzwojenie w postaci prętów o zwartych końcach,
- pierścieniowy, w którym wirnik ma uzwojenia trójfazowe połączone w gwiazdę. Ka\
da
z końcówek gwiazdy jest doprowadzone do jednego z trzech pierścieni ślizgowych
umieszczonych na końcu wału; poprzez ślizgające się po pierścieniach szczotki,
uzwojenia wirnika połączone są z układem rezystorów rozruchowych.
Oba typy silnika działają na podobnej zasadzie. Zasilane prądem trójfazowym uzwojenia
stojana powodują powstanie w jego wnętrzu wirującego pola magnetycznego, co jest
przyczyną przepływu prądu w zamkniętych obwodach uzwojeń wirnika (na zasadzie indukcji
elektromagnetycznej). Na uzwojenia wirnika zaczynają działać siły elektrodynamiczne, które
powodują jego obrót w kierunku zgodnym z kierunkiem wirowania pola.
Silnik klatkowy ma bardzo prostą budowę, dzięki czemu jest on tani w produkcji i eksploatacji
oraz niezawodny. Poza tym cechuje go niewielka zmienność prędkości obrotowej przy du\
ych
zmianach obciÄ…\
enia i dość łatwy rozruch. Zaletą jest równie\
mo\
liwość przecią\
ania go
w znacznym zakresie.



22
WadÄ… jest du\
y prąd pobierany podczas rozruchu i niewielki współczynnik mocy (cosĆ = 0,7 0,85),
a tak\
e znaczny wpływ wahań napięcia zasilającego na moment obrotowy silnika. Silniki klatkowe
stosowane są do napędu obrabiarek, dz
wigów, ró\
nego rodzaju maszyn przemysłowych.
Silnik pierścieniowy ma bardziej skomplikowaną budowę, jednak równie\
odznacza siÄ™
niewielkimi zmianami prędkości obrotowej przy zmianach obcią\
enia, pobiera mały prąd
podczas rozruchu. Do wad mo\
na zaliczyć mały współczynnik mocy i podatność na wahania
napięcia zasilającego. Silniki te są zwykle silnikami du\
ej mocy, nadają się do napędu
maszyn uruchamianych pod pełnym obcią\
eniem
Transformator
Transformator jest to urządzenie elektryczne, w którym energia elektryczna prądu
przemiennego jednego napięcia zamieniane jest na energię elektryczna innego napięcia.
Transformatory stosuje się zarówno do przetwarzania energii prądu jednofazowego, jak
i trójfazowego. Rozró\
nia się zatem transformatory jednofazowe i trójfazowe. Zasada
działania transformatora pokazana jest na rys. 11.
Rys. 11. Budowa i zasada działania transformatora [9]
Transformator zbudowany jest z następujących części:
- uzwojenie dolnego napięcia - cewka o liczbie zwojów n1,
- uzwojenie górnego napięcia  cewka o liczbie zwojów n2,
- rdzeń , na który nało\
one sÄ… oba uzwojenia.
Uzwojenie wykonane jest z miedzianego drutu lakierowanego. Stosunek liczby zwojów
uzwojenia górnego do uzwojenia dolnego nazywa się przekładnią zwojową transformatora.
Rdzenie transformatora wykonuje siÄ™ zwykle z blach stalowych (jest to tzw. blacha
transformatorowa, krzemowa, walcowana na zimno), izolowanych między sobą. Pionowe
elementy rdzenia, na których umieszczone są uzwojenia nazywa się kolumnami, a elementy
poziome, Å‚Ä…czÄ…ce kolumny  jarzmami.
Uzwojenie transformatora, do którego załączone jest z
ródło zasilania nazywa się uzwojeniem
pierwotnym, a uzwojenie, do którego przyłącza się odbiornik  uzwojeniem wtórnym.
Zasada działania transformatora opiera się na elektromagnetycznym oddziaływaniu
uzwojeń sprzę\
onych ze sobą magnetycznie. Prąd płynący w uzwojeniu pierwotnym n1
wytwarza w rdzeniu zmienne pole magnetyczne. Ze względu na du\
ą przenikalność
magnetyczną rdzenia, pole to rozchodzi się po całym rdzeniu. W tym zmiennym polu
magnetycznym znajduje się uzwojenie wtórne n2. W wyniku zjawiska indukcji
elektromagnetycznej w uzwojeniu wtórnym transformatora powstaje napięcie U2.



23
Wyró\
nia siÄ™ trzy charakterystyczne stany pracy transformatora.:
- stan jałowy,
- stan obciÄ…\
enia,
- stan zwarcia.
W stanie jałowym obwód uzwojenia wtórnego jest otwarty, a więc nie płynie w nim prąd.
W uzwojeniu pierwotnym transformatora płynie prąd o bardzo małym natę\
eniu zwany
prądem jałowym. Prąd ten powoduje powstanie strumienia magnetycznego w rdzeniu. Moc
czynna pobierana przez transformator jest równa stratom mocy w rdzeniu. Napięcia na
uzwojeniach pierwotnym i wtórnym w stanie jałowym są napięciami znamionowymi
transformatora.
W stanie obciÄ…\
enia uzwojenie wtórne jest połączone z odbiornikami energii. Przez
uzwojenie wtórne przepływa prąd, którego wartość zale\
y od siły elektromotorycznej
indukowanej w uzwojeniu wtórnym i od impedancji odbiornika. Jest to normalny stan pracy
transformatora.
W stanie zwarcia transformatora uzwojenie wtórne jest zwarte tzn. końcówki uzwojeń są
połączone ze sobą. Uzwojenie pierwotne przyłączone jest do z
ródła zasilania. W tym stanie w obu
uzwojeniach transformatora płyną prądy o bardzo du\
ym natÄ™\
eniu, powodujÄ…ce wydzielanie siÄ™
du\
ych ilości ciepła i występowanie znacznych sił elektrodynamicznych. Stan zwarcia jest
niebezpieczny i mo\
e prowadzić do uszkodzenia transformatora.
Transformator jest maszynÄ… elektrycznÄ… pracujÄ…cÄ… z bardzo du\
ą sprawnością.
W transformatorach energetycznych straty mocy nie przekraczajÄ… 1% ich mocy znamionowej.
Transformatory energetyczne produkuje się zwykle jako trójfazowe. Trzy transformatory
jednofazowe mo\
na połączyć w jeden transformator trójfazowy, gdy\
przy identycznym
obciÄ…\
eniu wszystkich faz warunki elektryczne i magnetyczne pracy tych transformatorów się
nie zmienią. Moc transformatorów trójfazowych jest bardzo du\
a i mo\
e sięgać kilkuset
megawoltamperów.
Transformatory mogą słu\
yć do podwy\
szania i obni\
ania napięcia w sieciach przesyłowych.
Transformatory jednofazowe znajdują zastosowanie w ró\
nych obwodach pomiarowych,
sygnalizacyjnych i zabezpieczajÄ…cych, a tak\
e w układach zasilania urządzeń spawalniczych
prostownikowych. Bardzo małe transformatory jednofazowe instaluje się w zasilaczach
urządzeń elektronicznych.
Autotransformatory, których uzwojenia nawinięte są na wspólnym obwodzie magnetycznym
u\
ywane są w urządzeniach rozruchowych trójfazowych silników klatkowych.
Przekładniki, czyli transformatory pomiarowe, wykorzystywane są w układach do
pomiaru du\
ych napięć i prądów w elektroenergetyce. Za pośrednictwem przekładnika mo\
liwe jest
odseparowanie układu pomiarowego od przewodów elektrycznych będących pod wysokim
napięciem. Produkuje się przekładniki prądowe i napięciowe. Przekładnik prądowy pracuje
z obwodem wtórnym w stanie zwarcia(zwartym poprzez amperomierz o znikomej rezystancji).
Przekładnik napięciowy pracuje w stanie zbli\
onym do jałowego (z woltomierzem przyłączonym
do zacisków uzwojenia wtórnego). Przekładniki produkowane są w izolacji \
ywicznej lub olejowej.
Transformatory bezpieczeństwa są przeznaczone do zasilania odbiorników małej mocy
np. lamp przenośnych w warsztatach samochodowych. Są one zasilane napięciem sieciowym
230 V, dostarczają niskie napięcie np. 24 V, uwa\
ane za napięcie bezpieczne dla obsługi.



24
4.2.2. Pytania sprawdzajÄ…ce
Odpowiadając na pytania, sprawdzisz, czy jesteś przygotowany do ćwiczeń.
1. JakÄ… maszynÄ™ nazywamy silnikiem elektrycznym?
2. Jaka jest zasada budowy silnika elektrycznego prądu stałego?
3. Jaka jest zasada działania silnika elektrycznego prądu stałego
4. Jaka jest zasada budowy silnika elektrycznego prÄ…du przemiennego?
5. Jakie znasz rodzaje silników elektrycznych prądu przemiennego?
6. Jaka jest zasada działania silnika elektrycznego prądu przemiennego?
7. W jaki sposób wyznacza się charakterystykę zewnętrzną prądnicy prądu przemiennego?
8. W jaki sposób wyznacza się charakterystykę zewnętrzną prądnicy prądu stałego?
9. W jaki sposób wyznacza się charakterystykę mechaniczną silnika prądu stałego?
10. Jak przebiega badanie silnika elektrycznego prÄ…du przemiennego?
11. Jakie urzÄ…dzenie nazywamy transformatorem?
12. Jak przebiega badanie transformatora?
13. W jaki sposób sporządza się protokół badania?
4.2.3. Ćwiczenia
Ćwiczenie 1
Wyznacz charakterystykę zewnętrzną prądnicy prądu przemiennego.
Sposób wykonania ćwiczenia
Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:
1) zorganizować stanowisko pracy do wykonania ćwiczenia,
2) zapoznać się z wiadomościami na temat budowy i działania prądnicy prądu przemiennego,
3) zapoznać się z przebiegiem wyznaczania charakterystyki zewnętrznej prądu
przemiennego znajdującym się w instrukcji do tego ćwiczenia,
4) zestawić obwód do pomiaru według schematu zawartego w instrukcji,
5) wykonać badanie posługując się zestawem do wykonania tego ćwiczenia,
6) narysować tabelkę umieszczając w jednej kolumnie Iob , a w drugiej U,
7) wpisać dane do przygotowanej tabelki,
8) wykonać wykres zale\
ności U = f (Iob),
9) zaprezentować efekty swojej pracy,
10) dokonać oceny pracy.
Wyposa\
enie stanowiska pracy:
- zestaw do wyznaczania charakterystyki zewnętrznej prądnicy prądu przemiennego,
- instrukcja do wykonania ćwiczenia,
- kartka papieru formatu A4,
- przyrządy kreślarskie,
- przybory do pisania,
- poradnik dla ucznia,
- poradnik dla elektryka.



25
Ćwiczenie 2
Wyznacz charakterystykę zewnętrzną prądnicy prądu stałego.
Sposób wykonania ćwiczenia
Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:
1) zorganizować stanowisko pracy do wykonania ćwiczenia,
2) zapoznać się z wiadomościami na temat budowy i działania prądnicy prądu stałego,
3) zapoznać się z przebiegiem wyznaczania charakterystyki zewnętrznej prądu stałego
znajdującym się w instrukcji do tego ćwiczenia,
4) zestawić obwód do pomiaru według schematu zawartego w instrukcji,
5) wykonać badanie posługując się zestawem do wykonania tego ćwiczenia,
6) narysować tabelkę umieszczając w jednej kolumnie Iob , a w drugiej U,
7) wpisać dane do przygotowanej tabelki,
8) wykonać wykres zale\
ności U = f (Iob),
9) zaprezentować efekty swojej pracy,
10) dokonać oceny pracy.
Wyposa\
enie stanowiska pracy:
- zestaw do wyznaczania charakterystyki zewnętrznej prądnicy prądu stałego,
- instrukcja do wykonania ćwiczenia,
- kartka papieru formatu A4,
- przyrządy kreślarskie,
- przyrzÄ…dy do pisania,
- poradnik dla ucznia.
Ćwiczenie 3
Wykonaj badanie transformatora
Sposób wykonania ćwiczenia
Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:
1) zorganizować stanowisko pracy do wykonania ćwiczenia,
2) zapoznać się z wiadomościami na temat budowy i działania transformatora,
3) zapoznać się z przebiegiem badania transformatora znajdującym się w instrukcji do tego
ćwiczenia,
4) połączyć elementy zestawu według schematu znajdującego się w instrukcji,
5) wykonać badanie posługując się zestawem do wykonania tego ćwiczenia,
6) wykonać protokół badania,
7) zaprezentować efekty swojej pracy,
8) dokonać oceny pracy.
Wyposa\
enie stanowiska pracy:
- zestaw do wykonania badania transformatora,
- instrukcja do wykonania ćwiczenia,
- kartka papieru formatu A4,
- przyrządy kreślarskie,
- przybory do pisania,
- poradnik dla ucznia.



26
Ćwiczenie 4
Wykonaj badanie silnika prądu stałego
Sposób wykonania ćwiczenia
Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:
1) zorganizować stanowisko pracy do wykonania ćwiczenia,
2) zapoznać się z wiadomościami na temat budowy i działania silnika prądu stałego,
3) zapoznać się z przebiegiem badania silnika prądu stałego znajdującym się w instrukcji do
tego ćwiczenia,
4) ustalić zakres badania,
5) zestawić elementy zestawu według schematu znajdującego się w instrukcji,
6) wykonać badanie posługując się zestawem do wykonania tego ćwiczenia,
7) wykonać protokół badania,
8) zaprezentować efekty swojej pracy
9) dokonać oceny pracy.
Wyposa\
enie stanowiska pracy:
- zestaw do wykonania badania silnika prądu stałego,
- instrukcja do wykonania ćwiczenia,
- kartki papieru formatu A4,
- przyrządy kreślarskie,
- przybory do pisania,
- poradnik dla ucznia.
Ćwiczenie 5
Wykonaj badanie silnika prÄ…du przemiennego
Sposób wykonania ćwiczenia
Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:
1) zorganizować stanowisko pracy do wykonania ćwiczenia,
2) zapoznać się z wiadomościami na temat budowy i działania silnika prądu przemiennego,
3) zapoznać się z przebiegiem badania silnika prądu przemiennego znajdującym się w instrukcji
do tego ćwiczenia,
4) ustalić zakres badania,
5) zestawić elementy zestawu według schematu znajdującego się w instrukcji,
6) wykonać badanie posługując się zestawem do wykonania tego ćwiczenia,
7) wykonać protokół badania,
8) zaprezentować efekty swojej pracy
9) dokonać oceny pracy.
Wyposa\
enie stanowiska pracy:
- zestaw do wykonania badania silnika prÄ…du przemiennego,
- instrukcja do wykonania ćwiczenia,
- kartki papieru formatu A4,
- przyrządy kreślarskie,
- przybory do pisania,
- poradnik dla ucznia.



27
4.2.4. Sprawdzian postępów
Czy potrafisz: Tak Nie
1) opisać budowę prądnicy prądu stałego?
2) wyjaśnić działanie prądnicy prądu stałego?
3) ustalić przebieg wyznaczania charakterystyki zewnętrznej prądnicy prądu stałego?
4) opisać budowę prądnicy prądu przemiennego?
5) wyjaśnić działanie prądnicy prądu przemiennego?
6) ustalić przebieg wyznaczania charakterystyki zewnętrznej prądnicy prądu
przemiennego?
7) połączyć elementy zestawu pomiarowego według schematu?
8) opisać budowę silnika prądu stałego?
9) wyjaśnić działanie silnika prądu stałego?
10) ustalić zakres badania silnika prądu przemiennego?
11) ustalić przebieg badania silnika prądu przemiennego?
12) sporządzić protokół badania silnika prądu przemiennego?
13) opisać budowę silnika prądu przemiennego?
14) wyjaśnić działanie silnika prądu przemiennego?
15) ustalić zakres badania silnika prądu przemiennego?
16) ustalić przebieg badania silnika prądu przemiennego?
17) sporządzić protokół badania silnika prądu przemiennego?
12) opisać budowę transformatora?
13) wyjaśnić działanie transformatora?
14) ustalić przebieg badania transformatora?
15) sporządzić protokół badania transformatora?
16) zaprezentować efekty swojej pracy?



28
4.3. UrzÄ…dzenia elektryczne w obwodach zasilania maszyn
i urządzeń oraz urządzenia kontrolno-sygnalizacyjne
4.3.1. Materiał nauczania
Obwody zasilania maszyn i urządzeń powinny spełniać szereg wymagań, jak np.:
- odpowiednia charakterystyka mechaniczna silnika,
- zakres regulacji prędkości obrotowej,
- przeciÄ…\
alność mechaniczna,
- automatyczna stabilizacja prędkości kątowej, momentu lub mocy.
Podstawowym urządzeniem elektrycznym w układach zasilania maszyn i urządzeń
przemysłowych jest silnik elektryczny, którego zasada pracy została omówiona w poprzednim
rozdziale. Dobór silnika elektrycznego polega na wyborze jego typu i parametrów
znamionowych. Typ silnika ( podany na tabliczce znamionowej i w katalogach w formie
umownych znaków literowych lub literowo-cyfrowych) określa:
- rodzaj prÄ…du, na jaki jest on zbudowany,
- zasadę budowy i działania silnika,
- przystosowanie silnika do odpowiedniego rodzaju pracy (praca ciągła, przerywana, dorywcza),
- rodzaj budowy silnika ze względu na ochronę od wpływów środowiska, a tak\
e ochronÄ™
środowiska przed zagro\
eniem stwarzanym przez silnik,
- rodzaj obudowy silnika ze względu na sposób jego mocowania.
Parametrami silnika, które nale\
y dobrać są:
- napięcie znamionowe,
- moment znamionowy,
- moc znamionowa (lub prÄ…d znamionowy),
- znamionowa prędkość obrotowa.
Typ i parametry silnika powinny być tak dobrane, aby były spełnione wymagania dotyczące
właściwości ruchowych układu napędowego oraz, aby były uwzględnione istniejące mo\
liwości
zasilania silnika w energię elektryczną i właściwości środowiskowe w miejscu jego ustawienia.
Dobór silnika ze względu na rodzaj prądu  w pierwszej kolejności instaluje się silniki
prądu przemiennego. Silniki prądu stałego stosuje się przede wszystkim wtedy, gdy
zastosowanie silników prądu przemiennego nie zapewnia wymaganych właściwości
regulacyjnych, a szczególnie regulacji prędkości obrotowej i mo\
liwości hamowania.
Dobór silnika ze względu na zasadę budowy i działania  dobór powinien uwzględniać
silnik, którego przebiegi charakterystyk będą odpowiadały wymaganiom urządzenia
zasilanego.
Dobór silnika ze względu na rodzaj pracy:
- silniki do pracy ciągłej (S1) mogą być obcią\
one stałym (dopuszczalnym) momentem przez
czas dowolnie długi, przy czym ich temperatura nie przekracza temperatury dopuszczalnej.
- silniki do pracy przerywanej (S3) mogą być wielokrotnie obcią\
ane momentem przez
określony, krótki czas pracy, po którym musi następować odpowiedni czas przerwy. Takie
silnik mogą być obcią\
one mocą większą ni\
silniki o podobnych wymiarach przeznaczone do
pracy ciągłej, a ich temperatura nie przekracza temperatury dopuszczalnej.
- silniki do pracy dorywczej (S2) są przystosowane do pracy przez określony, krótki czas,
który mo\
e powtarzać się cyklicznie, jednak przerwy między okresami pracy musza być
na tyle długie, aby silnik mógł ostygnąć do temperatury otoczenia.



29
Dobór silnika ze względu na rodzaj obudowy  silniki elektryczne mogą być nara\
one na
działanie wilgoci, zapyleń, wyziewów \
rÄ…cych, na uszkodzenia mechaniczne  zwanych
ogólnie nara\
eniami środowiskowymi. Równocześnie nieizolowane części silników stwarzają
mo\
liwość powstania pora\
enia elektrycznego ludzi, a wszelkiego rodzaju iskrzenia mogÄ…
być z
ródłem po\
aru lub wybuchu (w przypadku, gdy silnik jest ustawiony w pomieszczeniu
zawierającym materiały łatwopalne lub wybuchowe).Silniki elektryczne mają obudowy
znormalizowane, zapewniające ró\
ny stopień ochrony. Rozró\
nia siÄ™ silniki o obudowie:
- otwartej (oznaczenie na tabliczce znamionowej IP00 lub IP01), które nie mają
specjalnych zabezpieczeń utrudniających dostęp do części wirujących i części będących
pod napięciem. Mo\
na je stosować jedynie w pomieszczeniach suchych,
niezapylonych i dostępnych tylko dla personelu odpowiednio przeszkolonego,
- chronionej (oznaczenie na tabliczce znamionowej IP22, IP23, które mają osłony
zabezpieczające przed przedostawaniem się ciał obcych do wnętrza maszyny i przed
dotknięciem przez człowieka części wirujących i części znajdujących się pod napięciem,
- zamkniętej (oznaczenie na tabliczce znamionowej IP44) mające obudowę chroniącą je przed
zapyleniem i strumieniem wody skierowanym na silnik z dowolnego kierunku. Stosuje siÄ™ je
w trudnych warunkach przemysłowych np. w tartakach, pralniach, zakładach przemysłu
chemicznego,
- strugoszczelnej (IP55) i wodoszczelnej (IP57), których obudowy chronią przed
dostawaniem się pyłów w ilości utrudniającej pracę silnika, przed dotknięciem przez
człowieka części wirujących lub będących pod napięciem oraz przed strumieniem wody
oblewającej silnik pod określonym ciśnieniem z dowolnego kierunku lub przed woda
przy zanurzaniu silnika na głębokość nie większą ni\
1 m,
- głębinowej (IP58), które mo\
na zanurzać na głębokość podana na tabliczce znamionowej,
lecz większą ni\
1 m.
Dobór silnika ze względu na sposób mocowania  w zale\
ności od przewidywanego
miejsca ustawienia silnika i rodzaju podło\
a, silnik powinien być wyposa\
ony w odpowiednie
uchwyty mocujÄ…ce.
Dobór napięcia znamionowego silnika: napięcie nale\
y dobrać tak, aby było ono równe
napięciu znamionowemu sieci elektrycznej, z której ma być zasilany silnik. Silniki trójfazowe
prądu przemiennego są zasilane zazwyczaj z sieci o napięciu 380/220 V lub z sieci o napięciu
500 V. Silniki o bardzo du\
ych mocach sÄ… zasilane z sieci wy\
szych napięć, nie
przekraczajÄ…cych jednak 6k V.
Dobór momentu obrotowego silnika  moment obrotowy silnika musi być, w całym zakresie
obrotów silnika podczas jego rozruchu i pracy, większy od momentu obcią\
enia silnika.
Dobór mocy znamionowej silnika  właściwie dobrany silnik powinien pracować przy
obciÄ…\
eniu 75 100% mocy znamionowej, gdy\
w tym zakresie ma on najlepsze parametry
eksploatacyjne ( sprawność, współczynnik mocy).
Dobór znamionowej prędkości obrotowej  prędkość ta powinna być równa prędkości
obrotowej urządzenia napędzanego. Jeśli w katalogu nie ma takiego silnika, nale\
y
zastosować przekładnię mechaniczną lub urządzenie do regulacji prędkości obrotowej silnika.
U\
ytkowanie i obsługa silników
Podczas u\
ytkowania silnika indukcyjnego mo\
e zachodzić konieczność zmiany kierunku
jego wirowania. Uzyskuje się to przez zamianę między sobą dwóch dowolnych faz
przyłączonych do uzwojeń stojana.
Regulację prędkości wirowania silnika klatkowego mo\
na realizować trzema sposobami:
- przez zmianę liczby par biegunów uzwojenia stojana,
- przez zmianę napięcia zasilającego stojan,



30
- przez zmianę częstotliwości napięcia zasilającego stojan, mo\
liwÄ… tylko przy zasilaniu ze
z
ródła napięcia przemiennego o regulowanej elektronicznie częstotliwości.
Prędkość wirowania silników pierścieniowych reguluje się tylko przez zmianę impedancji
elementów dołączonych do obwodu wirnika.
Podczas u\
ytkowania silników indukcyjnych mogą wystąpić ró\
ne rodzaje zakłóceń:
- Zwarcia polegajÄ… na niepo\
ądanym połączeniu elektrycznym elementów obwodu silnika.
Wyró\
nia się zwarcia międzyzwojowe w poszczególnych uzwojeniach silnika, zwarcia
międzyfazowe i doziemne mogące wystąpić zarówno w uzwojeniach jak i doprowadzeniach do
silnika. Jako zabezpieczenia stosuje się bezpieczniki topikowe lub wyłączniki nadmiarowo-prądowe.
- PrzeciÄ…\
enie silnika indukcyjnego polega na długotrwałym wzroście prądu, płynącego przez
jego uzwojenia, ponad wartość znamionową. Przyczynami mogą być: nieprawidłowy rozruch,
nadmierny moment hamujÄ…cy na wale silnika, przerwa w jednej z faz sieci zasilajÄ…cej silnik.
- Jako zabezpieczenia stosuje się wyzwalacze termobimetalowe współdziałające ze
stycznikiem lub wyłącznikiem albo przekaz
niki cieplne termobimetalowe.
- Zanik napięcia w jednej fazie stanowi powa\
ne zagro\
enie dla trójfazowego silnika
indukcyjnego. Niemo\
liwy jest wówczas rozruch silnika, jeśli przerwa w zasilaniu jednej fazy
nastąpi podczas pracy silnika, wówczas zmniejsza się jego prędkość obrotowa i pojawia się
charakterystyczny dz
więk (buczenie).Silnik mo\
e wirować nadal, ale uzwojenia przegrzewają
się i mogą się przepalić, dlatego stosuje się specjalne zabezpieczenia, które powodują
odłączenie silnika od z
ródła zasilania w takiej sytuacji.
A
Ä…czenie silnika z sieciÄ… elektrycznÄ… odbywa siÄ™ przy u\
yciu przewodów, które powinny
charakteryzować się budową odpowiednią do przewidywanych parametrów elektrycznych
obwodu i warunków środowiskowych, a ich sposób uło\
enia powinien zapewniać ochronę
przewodów przed uszkodzeniami mechanicznymi.
Do urządzeń elektrycznych stosowanych w układach zasilania maszyn i urządzeń nale\
Ä…
równie\
:
- łączniki ręczne lub samoczynne,
- przekaz
niki,
- styczniki,
- urządzenia zabezpieczające od zwarć i przecią\
eń: wyłączniki nadprądowe, bezpieczniki
instalacyjne.
A
ączniki przeznaczone do załączania i wyłączania silnika instaluje się w jego pobli\
u.
Typ Å‚Ä…cznika nale\
y dobrać do przewidywanego sposobu sterowania silnika (ręczny,
automatyczny), jego parametry do parametrów obwodu zasilającego, obudowę natomiast  do
warunków środowiskowych panujących w miejscu zainstalowania.
W instalacjach przemysłowych stosuje się następujące rodzaje łączników:
- łączniki wtyczkowe trójfazowe, wyposa\
one w trzy, cztery lub pięć zestyków, obudowa
ich wykonana jest z tworzywa sztucznego lub z \
eliwa,
- łączniki warstwowe (szczękowe lub krzywkowe), stosowane do załączania silników o niezbyt
częstym rozruchu, czyli napędzających urządzenia o pracy ciągłej,
- Å‚Ä…czniki drÄ…\
kowe, stosowane do łączenia obwodów, w których płyną du\
e prÄ…dy robocze, sÄ… one
sterowane dz
wigniami ręcznymi, a ich zestyki mają konstrukcję no\
owÄ… lub dociskowÄ….
(w Å‚Ä…cznikach no\
owych no\
e wykonane z płaskowników wciskają się w nieruchome styki,
w łącznikach dociskowych styki ruchomy i nieruchomy stykają się ze sobą płaszczyznami).
W obwodach zasilających silniki stosuje się, zamiast prostych łączników, układy
elektryczne, dzięki którym mo\
liwe jest wykonywanie bardziej skomplikowanych funkcji
sterowniczych, włączenie sterowania silnika w układ sterowania cyklem produkcyjnym oraz
sygnalizowanie np. pracy obwodu i stopnia jego obciÄ…\
enia.



31
 Przekaz
niki są to urządzenia, które pod wpływem energii elektrycznych sygnałów
sterujących małej mocy załączają lub wyłączają kilka obwodów elektrycznych o mocy
wielokrotnie większej. Przekaz
niki elektromechaniczne dokonują łączenia obwodów
elektrycznych za pomocą elementów ruchomych (zwory zwierającej styki), przekaz
niki
bezstykowe dokonują łączeń na skutek zmiany rezystancji tranzystorów lub tyrystorów, bez
udziału elementów ruchomych.
Styczniki są łącznikami przystosowanymi do pracy w obwodach elektrycznych, które
odznaczajÄ… siÄ™ du\
ą częstością łączeń (załączeń i wyłączeń)  od kilku do kilkudziesięciu
łączeń na godzinę. Stycznik pokazuje rys.12.
Rys. 12. Stycznik w postaci modułowej [8]
Stycznik wyposa\
ony jest w napęd elektromagnetyczny o prostej budowie, du\
ej
niezawodności i du\
ej szybkości działania. Styki główne stycznika są utrzymywane w stanie
załączonym dzięki działaniu siły wytwarzanej przez elektromagnes. Załączenie stycznika
odbywa się przez wciśnięcie przycisku zwiernego, powoduje to załączenie elektromagnesu
zamknięcie zestyków głównych. Przycisk zwierny jest połączony równolegle z zestykiem
pomocniczym, dzięki czemu po zwolnieniu przycisku nie następuje przerwa w zasilaniu
elektromagnesu. Stycznik wyłącza się po otwarciu przycisku rozwiernego lub w przypadku
zadziałania przekaz
nika termicznego, reagujÄ…cego na wystÄ…pienie prÄ…du przeciÄ…\
eniowego.
Stycznik otwiera się samoczynnie w razie zaniku napięcia zasilającego.
Obecnie często stosuje się styczniki tyrystorowe, które są urządzeniami
energoelektronicznymi. A
ączenie prądu odbywa się w nich z wykorzystaniem elementów
półprzewodnikowych  tyrystorów. Do zalet łączników tyrystorowych nale\
y zaliczyć bardzo
szybkie działanie (wynikające z krótkiego czasu przejścia ze stanu zaporowego do stanu
przewodzenia tyrystora), niewielkie wymiary i mały cię\
ar. Wadą ich jest mała odporność na
krótkotrwałe przecią\
enia i przepięcia.
Wyłączniki nadprądowe słu\
ą do łączenia obwodów (załączania, przewodzenia i wyłączania
prądów roboczych)oraz wyłączania prądów przecią\
eniowych zwarciowych. Ich popularna nazwa
to bezpieczniki automatyczne. Wyłączniki nadprądowe są produkowane:
- w obudowie o przekroju okrągłym  dostosowane do wkręcania w gniazdo
bezpiecznikowe,
- w obudowie modułowej  przystosowane do mocowania w nowoczesnych,
miniaturowych rozdzielnicach.
Wyłącznik nadprądowy jest zbudowany z:
- szeregowo połączonych wyzwalaczy: termobimetalowego (przecią\
eniowego)
i elektromagnetycznego (zwarciowego),
- mechanizmu zamka z układem zestykowym i komora gaszeniową łuku elektrycznego,
- zacisków przyłączeniowych.



32
Załączanie i wyłączanie wyłącznika nadprądowego wykonuje się ręcznie. W razie
wystÄ…pienia przeciÄ…\
enia wyłączenie wyłącznika powoduje tzw. wyzwalacz bimetalowy.
Wyzwalaczem zwarciowym jest elektromagnes wyzwalający zestyki główne wyłącznika.
Wyłączniki nadprądowe niskiego napięcia produkuje się na następujące prądy znamionowe;
0,3; 0,5; 1; 2; 3; 4; 6; 10; 13, 16; 20; 25; 32; 40; 50; 63 A. Oprócz prądu znamionowego
wyłącznika istotna jest tak\
e jego charakterystyka czasowo-prÄ…dowa; umo\
liwia ona
dostosowanie działania wyłącznika do charakteru odbiornika energii elektrycznej.
Wyłączniki o charakterystyce B słu\
ą do ochrony odbiorników niewra\
liwych na skutki
przeciÄ…\
eń termicznych i znajdują zastosowanie w instalacjach przemysłowych zawierających
małą liczbę z
ródeł światła lub odbiorników rezystancyjnych.
Wyłączniki o charakterystyce C słu\
ą do ochrony obwodów i odbiorników niewra\
liwych
na skutki przeciÄ…\
eń termicznych, lecz odznaczających się znacznymi wartościami prądu
rozruchowego. SÄ… u\
ywane w obwodach z silnikami małej mocy, zespołami oświetleniowymi
i transformatorami.
Wyłączniki o charakterystyce D słu\
ą do ochrony obwodów i odbiorników
odznaczajÄ…cych siÄ™ du\
ymi prÄ…dami rozruchowymi, w obwodach zasilajÄ…cych silniki du\
ej
mocy o rozruchu ciÄ™\
kim, rozbudowanych zespołów oświetleniowych i transformatorów.
Wyłączniki instalacyjne przemysłowe przeznaczone są do łączenia większych prądów.
Wyposa\
a się je w tzw. wyzwalacze podnapięciowe, które powodują wyłączenie wyłącznika
w przypadku nadmiernego obni\
enia się wartości napięcia.
Bezpieczniki są przeznaczone do samoczynnego wyłączania prądów zwarciowych. Stanowią
one najsłabszy pod względem cieplnym element obwodu elektrycznego. W bezpieczniku, inaczej
ni\
w innych typach łączników, nie występują zestyki. Ich funkcję pełni element topikowy  drut
lub pasek wykonany z metalu, który w przypadku wystąpienia prądu natę\
eniu większym ni\

wartość znamionowa nagrzewa się, topi i odparowuje, powodując przerwę w obwodzie
elektrycznym.
Bezpieczniki przemysłowe ró\
nią się od bezpieczników instalacyjnych parametrami
elektrycznymi i budową. Ich napięcie znamionowe wynosi 380 (400)V lub 500 (690)V, a prądy
znamionowe do 1250 A. Wyłączają one prądy zwarciowe od kilkudziesięciu do kilkuset
kiloamperów. Składają się z podstawy zawierającej styki szczękowe oraz wkładek
bezpiecznikowych ze stykami no\
owymi.
Nowoczesne zabezpieczenia charakteryzują się zastępowaniem przekaz
ników
elektromagnetycznych indukcyjnych itp. Elementami elektronicznymi. Stosuje się układy
modułowe, w których w jednej obudowie zawarte są wszystkie rodzaje zabezpieczeń
niezbędne do zabezpieczenia konkretnego obiektu energetycznego. Rysunek przedstawia
fragment tabeli zawierającej moduły zabezpieczeń produkowane przez polski przemysł.



33
Tabela 1. [6, s. 177]
UrzÄ…dzenia kontrolno-sygnalizacyjne
Procesy technologiczne sÄ… prowadzone pod nadzorem i z mo\
liwością oddziaływania na
ich przebieg, gdy\
działa na nie wiele czynników zakłócających, które trzeba identyfikować
i eliminować. Kontrolowanie i sterowanie przebiegiem procesy technologicznego mo\
e być
powierzone człowiekowi albo urządzeniom. W pierwszym przypadku mówi się o procesie
sterowanym ręcznie, a w drugim o procesie sterowanym automatycznie. Przy przejściu od
sterowania ręcznego do automatycznego obowiązki człowieka przejmują układy regulacji
automatycznej.



34
Przykład ręcznego sterowania pieca opalanego gazem przedstawia rys. 13.
Rys. 13 .Schemat ręcznego sterowanie piecem opalanym gazem [7, s. 10]
Człowiek nadzorujący pracę tego pieca kontroluje temperaturę panującą wewnątrz pieca,
porównuje ją z temperaturą zadaną i zwiększa lub zmniejsza dopływ gazu do pieca zale\
nie od tego,
czy wartość temperatury w piecu jest mniejsza czy większa od wartości zadanej. Dopływ gazu do
pieca jest regulowany zmianą poło\
enia zaworu. Po przestawieniu zaworu w nowe poło\
enie
człowiek musi obserwować wskazania termometru, aby stwierdzić, czy temperatura ma zadaną
wartość. Jeśli nie, to musi przeprowadzić następną zmianę poło\
enia zaworu. Wynika z tego, \
e aby
podjąć decyzję o zmianie poło\
enia zaworu, człowiek musi porównywać:
- temperaturÄ™ istniejÄ…cÄ… w piecu z temperaturÄ… zadanÄ…,
- rzeczywiste rezultaty zmian poło\
enia zaworu z rezultatami oczekiwanymi.
Te same funkcje mo\
e spełniać prosty układ pokazany na rys. 14.
Rys. 14. Układ regulacji automatycznej temperatury w piecu opalanym gazem [7, s. 11]
Temperatura w piecu jest mierzona termometrem ciśnieniowym, zmiany temperatury powodują
zmiany ciśnienia pary lub cieczy wypełniającej termometr. Zmiany te są przetwarzane przez
mieszek sprÄ™\
ysty na przesunięcia dz
wigni. Poniewa\
odkształceniu mieszka przeciwdziała
sprÄ™\
yna, której ugięcie jest proporcjonalne do działającej siły, więc przesunięcia dz
wigni



35
są proporcjonalne do zmian temperatury. Przy przesunięciu dz
wigni zmienia się odległość między
nią a dyszą, przez którą wypływa powietrze. Zmiana odległości między dyszą a przysłoną
(membraną) powoduje zmiany ciśnienia w przestrzeni przed dyszą. Zmiany ciśnienia oddziałująca
pośrednictwem siłownika membranowego na zawór doprowadzający gaz do pieca, powodując jego
otwieranie przy zwiększaniu ciśnienia lub przymykanie przy zmniejszaniu ciśnienia. Wstępny
naciÄ…g sprÄ™\
yny mo\
na zmieniać śrubą regulacyjną, ustalając w ten sposób, jakiemu ciśnieniu
wewnątrz mieszka odpowiada określone otwarcie zaworu. Śruba regulacyjna umo\
liwia więc
nastawianie zadanej wartości temperatury.
W opisanym przykładzie przy wzroście temperatury w piecu wzrasta ciśnienie w czujniku
temperatury powodując odsuwanie przysłony do dyszy i zmniejszanie się ciśnienia
działającego na membranę siłownika. Prowadzi to do zamykania zaworu doprowadzającego
gaz. Przy zmniejszeniu temperatury w piecu, ciśnienie w czujniku maleje, co w konsekwencji
prowadzi do otwierania zaworu doprowadzajÄ…cego gaz.
Porównując opisy działania układów sterowania ręcznego i automatycznego mo\
na
stwierdzić, \
e w obu układach występuje zale\
ność stopnia otwarcia zaworu od wartości
temperatury w piecu. Jednocześnie wiadomo, \
e temperatura w piecu zale\
y od ilości
dostarczanego gazu (opału), czyli od stopnia otwarcia zaworu.. O takim przypadku mówi się,
\
e regulacja temperatury odbywa się w układzie zamkniętym. Gdyby poło\
enie zaworu było
nastawiane bez kontroli temperatury w piecu, to taki układ byłby układem otwartym.
W zamkniętym układzie regulacji występuje sprzę\
enie zwrotne. Pojęciem tym określane
jest oddziaływanie wsteczne (zwrotne) wielkości regulowanej (w omawianym przypadku jest
nią temperatura w piecu) na wielkość regulującą (w omawianym przykładzie jest nią
poło\
enie zaworu).
W układach regulacji ręcznej obwód sprzę\
enia zwrotnego zamyka się przez człowieka,
a w układach regulacji automatycznej przez urządzenie, które nazywa się regulatorem.
O tym, jak ma przebiegać proces technologiczny, mówią nam wielkości fizyczne
charakterystyczne dla tego procesu. Mo\
e to być ciśnienie, temperatura, strumień (natę\
enie
przepływu) itp. Ta wielkość fizyczna, która najlepiej odzwierciedla przebieg procesu i której
wartość nale\
y utrzymać na określonym poziomie, aby proces przebiegał prawidłowo,
nazywa się wielkością regulowaną. Wartość wielkości regulowanej mierzona jest przez
urządzenie pomiarowe. Sygnał wyjściowy z tego urządzenia stanowi dla układu regulacji
informację, jaka jest wartość rzeczywista wielkości regulowanej w danej chwili.
Centralnym urządzeniem układu regulacji jest regulator, wartość zadana wielkości
regulowanej wytwarzana jest przez nadajnik wartości zadanej (zadajnik). W regulatorze
następuje porównanie wartości rzeczywistej z wartością zadaną i wytworzenie sygnału
oddziałującego na obiekt w taki sposób, aby ró\
nic między wielkością zadaną, a rzeczywistą
sprowadzić do zera. Oddziaływanie regulatora na przebieg procesu technologicznego odbywa
się za pośrednictwem elementu wykonawczego, w którym mo\
na wyodrębnić element
nastawczy i siłownik. Element nastawczy steruje wartością wielkości fizycznej zwaną
wielkością sterującą. W układach, w których zmian wielkości sterującej dokonuje się inaczej
ni\
przez zmiany poło\
enia elementu mechanicznego, występuje w roli urządzenia
wykonawczego wzmacniacz mocy.
W przypadku, gdy nadzór nad przebiegiem procesu jest samoczynny, mówimy o kontroli
automatycznej, a więc wskazywaniu, rejestracji i sygnalizacji.
Elementy składowe układów sterowania automatycznego
Procesy technologiczne o wejściach ciągłych sterowane są za pomocą regulatorów, a procesy
o wejściach nieciągłych (dwu lub więcej stanowych)  za pomocą sterowników. Regulatory mogą
być analogowe lub cyfrowe. Regulatory analogowe stosuje się w małych systemach sterowania,
gdzie nie sÄ… stosowane komputery.



36
Regulatory cyfrowe buduje siÄ™ w oparciu o mikrosterowniki. WewnÄ…trz regulatora
wykonywane są obliczenia numeryczne, a następnie sygnał cyfrowy jest przekształcony na
analogowy i wysyłany na zewnątrz regulatora. Wartości wielkości fizycznych (np. temperatury,
ciśnienia, poziomu cieczy itp.) są wyświetlane na wyświetlaczach numerycznych lub graficznych.
Sygnały wewnątrz regulatora mają postać napięciową, a zewnętrzne (wejściowe i wyjściowe),
postać prądową. Istnieje zatem konieczność stosowania przetworników U/I (na wyjściu regulatora
i I/U na wejściu. Regulator steruje procesem regulowanym ze sprzę\
eniem zwrotnym. Wyznacza
on sygnał sterujący u (sterowanie) na podstawie błędu regulacji e (uchybu). Jądrem regulatorów
cyfrowych jest układ scalony mikrosterownika zało\
ony z:
- procesora,
- przetworników A/C i C/A,
- pamięci ROM i RAM,
- układów wejść/wyjść analogowych i cyfrowych.
Blok regulatora obsługiwany jest z klawiatury.
Układy logiczne stosuje się do sterowania dwustanowych elementów wykonawczych ( typu
włącz/wyłącz) obiektów sterowanych, takich jak np.
- zawory,
- styczniki.
Sterowniki PLC ( sterowniki o programowalnej logice) sÄ… stosowane do logicznego
sterowania obiektów czyli są programowalnymi automatami, mogą być równie\
stosowane
w procesach sterowania skomplikowanych funkcji matematycznych. SÄ… one produkowane
w postaci kompaktowej, jako samodzielnie działające bloki mocowane na specjalnej listwie lub
modułowej (pakietowej) wymagającej wsunięcia modułu do kasety i połączenia go w ten sposób
z płytą bazową sterownika. Sterowniki modułowe słu\
ą do sterowania bardziej zło\
onymi
obiektami, ni\
sterowniki kompaktowe. Wnętrze sterownika jest odizolowane galwanicznie od
wejść i wyjść za pomocą transoptorów. Sterowniki są wyposa\
one w interfejs umo\
liwiajÄ…cy
przede wszystkim programowanie sterownika, a tak\
e dołączanie innych sterowników.
Sterowniki programuje siÄ™ przy u\
yciu komputerów PC za pomocą oprogramowania
dostarczanego przez producentów sterowników.
Czujniki i przetworniki pomiarowe
Układy pomiarowe dostarczają informacji o stanie sterowanego procesu. y
ródłem sygnału
w układzie pomiarowym jest czujnik pomiarowy czyli element lub narzędzie przyrządu albo
układu pomiarowego, słu\
ące do przetwarzania informacji o zmianach wielkości mierzonej
(wielkości wejściowej czujnika). Czujniki dzielą się na:
- generacyjne, które pod wpływem zmiany wielkości mierzonej wytwarzają zmiany np. siły
elektromotorycznej, ciśnienia gazu lub cieczy, siły itp.,
- parametryczne, które przetwarzają zmiany wielkości mierzonej na zmiany jakiegoś
parametru np. rezystancji lub indukcyjności.
Je\
eli sygnał wyjściowy czujnika nie nadaje się do bezpośredniego wykorzystania np.
zmiany rezystancji, pojemności czy indukcyjności, to nale\
y zastosować przetwornik
pomiarowy, którego wielkość wyjściowa nadaje się do bezpośredniego wykorzystania np.
napięcie, prąd.
Obecnie, dzięki zastosowaniu technologii układów scalonych, wiele czujników jest
zintegrowanych z przetwornikami pomiarowymi.
Do przetwarzania poło\
enia stosuje się najczęściej potencjometry, przetworniki
indukcyjne, hallotronowe i magetorezystancyjne. Do przetwarzania poło\
enia w ruchu
obrotowym słu\
Ä…; tarcze kodowe, tarcze impulsowe wyposa\
one w układy optoelektroniczne,
czujniki fotooptyczne i indukcyjne. Do przetwarzania prędkości słu\
Ä… prÄ…dniczki
tachometryczne i przetworniki impulsowe.
Najprostszym przetwornikiem poło\
enia jest potencjometr.



37
 Do mierzenia siły, ciśnienia lub naprę\
eń stosowane są czujniki tensometryczne, które
wykorzystujÄ… zmiany rezystancji elementu tensometrycznego (metalowego lub
półprzewodnikowego) powodowane jego rozciąganiem lub ściskaniem. Rezystancja elementu
tensometrycznego zmienia siÄ™ proporcjonalnie do naprÄ™\
eń, zmiany tej rezystancji przetwarza
się na zmiany napięcia w układzie mostkowym.
Czujniki ciśnienia i siły produkowane są obecnie jako scalone tensometryczne czujniki,
zawierające układy wzmacniające, kompensujące wpływ temperatury i przetwarzające
zmierzony sygnał w postać prądową.
Czujniki i przetworniki poziomu dzielÄ… siÄ™ na:
- pływakowe, które zmieniają poziom cieczy na poło\
enie wymagajÄ…ce dalszego
przetwarzania,
- nurnikowe, zmieniające poziom cieczy na siłę wyporu czujnika , którą trzeba dalej
przetwarzać,
- ciśnieniowe, które od razu przetwarzają ciśnienie hydrostatyczne cieczy na sygnał
elektryczny.
Czujniki temperatury są częściami składowymi termometrów elektronicznych, nale\
Ä… do nich:
- termopary, które składają się z dwóch przewodów wykonanych z ró\
nych metali
połączonych ze sobą w jednym końcu, ró\
ne metale mają ró\
ne ilości elektronów
swobodnych, a więc na nie połączonych końcach przewodów występuje ró\
nica
potencjałów zale\
na od temperatury spoiny (siła termoelektryczna),
- termorezystory (np. platynowe o rezystancji 100 omów w temperaturze 0º C.)
- termistory.
Wskazania czujników wyświetlane są na pulpitach aparatury sygnalizacyjnej. Przykład
takiego pulpitu pokazuje rys. 15. y
ródłem światła podświetlanych elementów są diody
elektroluminescencyjne, których trwałość dochodzi do 11 lat stałej eksploatacji.
Rys.15. Pulpit aparatu sygnalizacyjnego [8]



38
4.3.2. Pytania sprawdzajÄ…ce
Odpowiadając na pytania, sprawdzisz, czy jesteś przygotowany do ćwiczeń.
1. Na jakie grupy dzielą się silniki elektryczne według rodzaju pracy?
2. Gdzie znajdują zastosowanie poszczególne rodzaje silników?
3. Jakie wyró\
nia się rodzaje zabezpieczeń odbiorników elektrycznych?
4. Jakie rodzaje obudowy silnika wyró\
nia się ze względu na warunki zewnętrzne, w jakich
pracuje?
5. Jak oznacza się silnik ze względu na rodzaj obudowy?
6. Jakie są elementy składowe układów regulacji automatycznej?
7. Jakie są symbole poszczególnych elementów tych układów?
8. Na czym polega pomiar wielkości nieelektrycznej metodą elektryczną?
9. Jak przebiega pomiar temperatury metodÄ… elektrycznÄ…?
4.3.3. Ćwiczenia
Ćwiczenie 1
Pod podanymi symbolami silników: S1, S2, S3 wymień zastosowanie ka\
dego z nich.
Sposób wykonania ćwiczenia
Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:
1) zorganizować stanowisko pracy do wykonania ćwiczenia,
2) zapoznać się z wiadomościami na temat sposobu oznaczania silników elektrycznych,
3) zapoznać się z wiadomościami na temat zastosowania poszczególnych silników
elektrycznych,
4) pod ka\
dym symbolem silnika napisać, gdzie znajduje on zastosowanie,
5) zaprezentować efekty swojej pracy,
6) dokonać oceny pracy.
Wyposa\
enie stanowiska pracy:
- plansza z symbolami silników elektrycznych,
- przybory do pisania
- literatura z rozdziału 6,
- poradnik dla ucznia.
Ćwiczenie 2
Do podanych symboli silników:IP01, IP22, IP44, IP57, IP58 podaj rodzaj obudowy silnika.
Sposób wykonania ćwiczenia
Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:
1) zorganizować stanowisko pracy do wykonania ćwiczenia,
2) zapoznać się z wiadomościami na temat sposobu oznaczania silników elektrycznych ze
względu na obudowę,
3) wykonać tabelkę wg wzoru,
4) wpisać typy obudowy w odpowiednich miejscach tabelki,
5) zaprezentować efekty swojej pracy,
6) dokonać oceny pracy.



39
Wzór tabelki
Symbol silnika Rod Rodzaj obudowy
IP01
IP22
Wyposa\
enie stanowiska pracy:
- kartka papieru,
- przybory do pisania,
- poradnik elektryka,
- poradnik dla ucznia.
Ćwiczenie 3
WykorzystujÄ…c tablicÄ™ zamieszczonÄ… w Poradniku dla ucznia wybierz typ zabezpieczenia
transformatora 1000 kVA 15/0,4 V.
Sposób wykonania ćwiczenia
Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:
1) zorganizować stanowisko pracy do wykonania ćwiczenia,
2) zapoznać się z wiadomościami na temat rodzajów zabezpieczeń odbiorników elektrycznych,
3) wybrać z tabeli odpowiedni typ zabezpieczenia,
4) zapisać go na kartce,
5) zaprezentować efekty swojej pracy,
6) dokonać oceny pracy.
Wyposa\
enie stanowiska pracy:
- kartka papieru ,
- przybory do pisania,
- poradnik elektryka,
- poradnik dla ucznia.
Ćwiczenie 4
Na schemacie układu regulacji automatycznej zidentyfikuj elementy elektroniczne
wchodzące w skład się tego układu.
Sposób wykonania ćwiczenia
Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:
1) zorganizować stanowisko pracy do wykonania ćwiczenia,
2) zapoznać się z wiadomościami na temat elementów składowych układów regulacji
automatycznej,
3) wypisać symbole elementów układu wpisać obok symbolu nazwę elementu,
4) zaprezentować efekty swojej pracy,
5) dokonać oceny pracy.
Wyposa\
enie stanowiska pracy:
- schemat układu regulacji automatycznej,
- katalogi elementów elektronicznych,



40
- komputer z dostępem do Internetu,
- przybory do pisania,
- literatura z rozdziału6,
- poradnik dla ucznia.
Ćwiczenie 5
Wykonaj pomiar temperatury metodÄ… elektrycznÄ….
Sposób wykonania ćwiczenia
Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:
1) zorganizować stanowisko pracy do wykonania ćwiczenia,
2) zapoznać się z wiadomościami na temat zasady pomiaru temperatury metodami elektrycznymi,
3) zapoznać się z wiadomościami na temat przyrządów elektrycznych u\
ywanych do
pomiaru temperatury,
4) zestawić obwód do pomiaru według schematu zamieszczonego w instrukcji do wykonania
ćwiczenia,
5) dokonać pomiaru siły elektromotorycznej,
6) narysować charakterystykę zmian siły elektromotorycznej w funkcji temperatury,
7) zaprezentować efekty swojej pracy,
8) dokonać oceny pracy.
Wyposa\
enie stanowiska pracy:
- instrukcja do ćwiczenia,
- przyrządy i sprzęt pomiarowy do wykonania ćwiczenia,
- kartka papieru ,
- przyrządy kreślarskie,
- przybory do pisania,
- poradnik dla ucznia.
4.3.4. Sprawdzian postępów
Czy potrafisz: Tak Nie
1) podzielić silniki elektryczne na grupy według rodzaju pracy?
2) odczytać symbol silnia według rodzaju jego pracy?
3) podzielić silniki elektryczne na grupy według rodzaju obudowy?
4) ustalić, w jakich warunkach mogą pracować silniki z poszczególnych grup?
5) połączyć elementy zestawu pomiarowego według schematu?
6) dobrać z katalogu rodzaj zabezpieczenia odbiornika elektrycznego?
7) zidentyfikować elementy elektroniczne według ich symboli?
8) wymienić elementy składowe układu regulacji automatycznej?
9) odczytać instrukcję ćwiczenia?
10) odczytać symbol silnika według rodzaju jego obudowy?
11) wykonać pomiar temperatury metodą elektryczną?
12) zaprezentować efekty swojej pracy?



41
4.4. Bezpieczeństwo i higiena pracy podczas obsługi maszyn
i urządzeń elektrycznych, ochrona od pora\
eń prądem
elektrycznym
4.4.1. Materiał nauczania
Techniczne środki ochrony przeciwpora\
eniowej
W celu zmniejszenia mo\
liwości wystąpienia pora\
enia prÄ…dem elektrycznym
i związanych z tym nieszczęśliwych następstw, stosuje się techniczne środki ochrony
przeciwpora\
eniowej. Dla urządzeń elektrycznych o napięciu znamionowym nie
przekraczającym wartości 1000 V (1kV) są to:
- środki słu\
ące do równoczesnej ochrony przed dotykiem bezpośrednim i pośrednim,
- środki ochrony przed dotykiem bezpośrednim (ochrona podstawowa),
- środki ochrony przed dotykiem pośrednim (ochrona dodatkowa).
Dotyk bezpośredni polega na styczności z częściami, na których podczas pracy
urządzenia występuje napięcie robocze.
Dotyk pośredni polega na styczności z częściami, na których mo\
e pojawić się napięcie
dotykowe na skutek uszkodzenia izolacji.
Równoczesna ochrona przed dotykiem bezpośrednim i pośrednim polega na zastosowaniu
obwodów odbiorczych oznaczonych skrótami SELV i PELV (od nazw angielskich: separowane
bardzo niskie napięcia i ochronne bardzo niskie napięcia). Obwody te musza mieć napięcie
znamionowe nie przekraczające 50 V, musza być zasilane ze z
ródeł gwarantujących na zaciskach
wyjściowych utrzymanie napięcia nie przekraczającego napięcia znamionowego (w warunkach
normalnych i zakłóceniowych) oraz musza spełniać wymagania dotyczące niezawodnego
odizolowania ich części roboczych od innych obwodów, a w obwodach SELV równie\
od ziemi.
Bardzo niskie napięcie znamionowe mo\
na uzyskać tylko stosując transformatory bezpieczeństwa
lub przetwornice bezpieczeństwa (ich izolacja i połączenia muszą spełniać specjalne wymagania),
akumulatorów, niezale\
nych agregatów prądotwórczych lub przetworników elektronicznych,
których układ zapewnia utrzymanie bardzo niskiego napięcia w pracy normalnej i zakłóceniowej.
Odizolowanie części roboczych od innych obwodów uzyskuje się dzięki zastosowaniu izolacji
o odpowiednio du\
ej wartości napięcia przebicia lub dzięki oddaleniu obwodów SELV i PELV od
obwodów wy\
szego napięcia.
Ochrona przed dotykiem bezpośrednim polega na zastosowaniu jednego z następujących
środków:
- izolacji podstawowej, która powinna osłaniać wszystkie dostępne części mogące znalez
ć
się pod napięciem roboczym w warunkach normalnej pracy urządzeń elektrycznych; musi
być wykonana z materiału izolacyjnego trwałego nie dającego się usunąć bez zniszczenia
(nie mo\
e to być emalia lub lakier),
- osłon (np. szaf i skrzynek rozdzielczych, pokryw zacisków maszyn elektrycznych), które
powinny zapewniać ochronę przed dotknięciem części pod napięciem palcem lub inną
częścią ciała (tzw. stopień ochrony IP2X), a od łatwo dostępnych górnych , poziomych
części osłon  ochronę przed dotknięciem drutem o średnicy 1 mm lub większej(tzw.
stopień ochrony IP4X); otwarcie lub usunięcie osłon nie powinno być mo\
liwe bez u\
ycia
klucza lub narzędzi, chyba, \
e przed otworzeniem osłony następuje automatyczne
wyłączenia zasilania,
- ogrodzeń stosowanych tylko w miejscach dostępnych dla wykwalifikowanej obsługi
urządzeń elektrycznych. Mo\
na je usuwać bez narzędzi,



42
- umieszczeniu poza zasięgiem ręki części pozostających pod napięciem np. na wysokości
normalnie niedostępnej dla ludzi (co najmniej 2,5 m nad poziomem stanowiska, na
którym mo\
e stać człowiek) lub w odległości co najmniej 1,25 m w bok lub w dół od
stanowiska. Części pozostające pod napięciem mo\
na równie\
umieścić w pomieszczeniu
zamkniętym lub specjalnie odgrodzonym.
Ochrona przed dotykiem pośrednim polega głownie na zastosowaniu:
- samoczynnego wyłączania zasilania obwodu , w którym powstało zagro\
enie,
- urządzenia II klasy ochronności (izolacji ochronnej),
- separacji elektrycznej.
Samoczynne wyłączenie zasilania urządzenia, w którym wystąpiło uszkodzenie izolacji
i pojawiło się napięcie mogące zagrozić ludziom, stanowi najczęściej stosowany środek
ochrony. Wyłączenie to musi nastąpić nie tylko samoczynnie, ale w odpowiednio krótkim
czasie. Urządzeniami wyłączającymi obwód są zabezpieczenia nadprądowe, tj. przede
wszystkim bezpieczniki instalacyjne i wyłączniki nadprądowe albo wyłączniki
ró\
nicowoprÄ…dowe.
Ochrona przez zastosowanie urządzeń II klasy ochronności  w urządzeniach tych układ
izolacyjny lub pojedyncza izolacja oraz obudowa izolacyjna mają co najmniej podwójną
wytrzymałość elektryczną i mechaniczna stosunku do wymagań, jakie stawia się izolacji
roboczej. Urządzeniami wykonanymi w II klasie ochronności są ró\
nego rodzaju narzędzia
ręczne oraz sprzęt gospodarstwa domowego.
Ochrona przez zastosowanie separacji elektrycznej odbiorników polega na zasilaniu
odbiornika lub grupy odbiorników z transformatora separacyjnego albo przetwornicy
separacyjnej. Ró\
nica między transformatorem separacyjnym a transformatorem
bezpieczeństwa stosowanym w obwodach SELV i PELV polega na tym, \
e transformator
separacyjny ma wy\
sze wtórne napięcie znamionowe, dzięki czemu mo\
na zasilać z niego
odbiorniki o większej mocy. Separację odbiorników stosuje się w sieciach na napięcie nie
przekraczające 500 V prądu przemiennego lub 750 V prądu stałego.
Sprzęt ochronny
W pomieszczeniach, w których zainstalowane są urządzenia elektroenergetyczne
(w rozdzielniach wnętrzowych, elektrowniach, stacjach prób itp.), oprócz środków ochrony
podstawowej i dodatkowej powinien znajdować się przenośny sprzęt nazywany sprzętem
ochronnym. Zale\
nie od przeznaczenia dzieli siÄ™ on na:
- izolacyjny słu\
ący do odizolowania ciała człowieka od części, które mogą się znalez
ć pod
napięciem. Są to drą\
ki izolacyjne (do napędu niektórych typów łączników), kleszcze
izolacyjne (do wymiany wkładek bezpiecznikowych), izolowane szczypce uniwersalne,
wkrętaki z uchwytami pokrytymi materiałem izolacyjnym, rękawice gumowe izolacyjne,
obuwie izolacyjne, chodniki i pomosty izolacyjne,
- zabezpieczajÄ…cy  przeznaczony do zabezpieczenia przed pojawieniem siÄ™ lub
utrzymywaniem napięcia w częściach wyłączonych uprzednio spod napięcia np.
przenośne uziemiacze i ogrodzenia,
- ostrzegawczy, słu\
ący do ostrzegania, do których części urządzeń nie wolno się zbli\
yć,
gdy\
znajdują się pod napięciem. Nale\
Ä… do nich tablice ostrzegawcze, nakazu zakazu
i informacyjne.
Zasady bezpiecznej obsługi urządzeń elektrycznych
Przestrzeganie zasad bezpieczeństwa pracy jest jednym z wa\
niejszych czynników,
wpływających na bezpieczeństwo ludzi znajdujących się w pobli\
u urządzeń elektrycznych
lub obsługujących te urządzenia. Najbardziej ogólne zasady, jakimi powinien kierować się



43
ka\
dy człowiek, nie mający specjalnych kwalifikacji w zakresie obsługi urządzeń
elektrycznych, mo\
na sformułować następująco:
1. Wszelkie prace remontowe lub konserwacyjne urządzeń elektrycznych mogą być
wykonywane wyłącznie przez osoby wykwalifikowane, mające uprawnienia do ich
przeprowadzania.
2. Nie nale\
y zbli\
ać się i dotykać urządzeń elektrycznych, jeśli nie zachodzi taka
potrzeba, wynikająca z konieczności posługiwania się urządzeniami przenośnymi lub
te\
załączania i wyłączania obwodów i odbiorników elektrycznych.
3. Przed wykonaniem czynności łączeniowych nale\
y sprawdzić wzrokowo stan
urządzeń, które mają być dotknięte, a szczególnie stanów ich obudów i widocznych
części izolacyjnych. W przypadku zauwa\
enia jakiegokolwiek uszkodzenia, nale\
y
zaniechać wszelkich czynności.
4. W celu połączenia lub rozłączenia wtyczki i gniazda wtyczkowego nale\
y chwytać
za obudowę wtyczki. Rozłączanie wtyczki i gniazda przez pociąganie przewodu
wprowadzonego do wtyczki jest niedopuszczalne.
5. Nie nale\
y dotykać jakichkolwiek części urządzeń elektrycznych mokrymi lub
skaleczonymi rękami.
6. Dotykając urządzeń elektrycznych nie nale\
y równocześnie chwytać uziemionych
metalowych przedmiotów np. instalacji centralnego ogrzewania, instalacji wodociągowej.
7. Po zauwa\
eniu jakiejkolwiek nieprawidłowości w pracy urządzeń elektrycznych lub
ich uszkodzenia, nale\
y w pierwszej kolejności odłączyć je od sieci zasilającej. Je\
eli
wykonanie tej czynności jest niebezpieczne, nale\
y jej zaniechać i zawiadomić
pogotowie elektryczne lub elektryka majÄ…cego odpowiednie kwalifikacje w zakresie
obsługi urządzeń elektrycznych.
Ratowanie człowieka ra\
onego prÄ…dem elektrycznym
Człowiek ra\
ony prądem elektrycznym powinien być natychmiast zbadany przez lekarza
i w razie potrzeby poddany leczeniu. Przy ra\
eniu prądem elektrycznym często niemo\
liwe
jest natychmiastowe sprowadzenie lekarza i pierwszej pomocy musza udzielić osoby
przygodne. Pomoc taka musi być jednak udzielona z zachowaniem zasad, zapewniających
zarówno bezpieczeństwo ratującego jak i poprawne wykonanie czynności ratowniczych.
Kolejność czynności powinna być następująca:
- uwolnienie osoby ra\
onej spod napięcia,
- rozpoznanie skutków ra\
enia i stanu zdrowia ra\
onego,
- zastosowanie właściwej metody ratowania, zale\
nie od rozpoznania.
Przystępując do uwalniania osoby ra\
onej spod napięcia, nale\
y w pierwszej kolejności szybko
wyłączyć obwód elektryczny zasilający miejsce wypadku. Jeśli jest to niemo\
liwe, to nale\
y
odciągnąć ra\
onego od przedmiotów lub urządzeń znajdujących się pod napięciem, pamiętając, \
e
dotknięcie gołymi rekami osoby ra\
onej, sami mo\
emy ulec pora\
eniu. Dlatego nale\
y u\
yć
przedmiotów nie przewodzących np. suchej deski lub kija. Jeśli to nie daje rezultatów, to mo\
na
odciągnąć ra\
onego rękami, stojąc na powierzchni izolacyjnej np. na suchej desce i chwytać
ra\
onego przez materiał izolacyjny np. ręką grubo owiniętą suchą tkaninę.
Dalsze postępowanie ratującego zale\
y od tego, czy osoba ra\
ona jest przytomna czy te\
nie.
W pierwszym przypadku nale\
y uło\
yć go wygodnie na wznak z głową odchyloną do tyłu,
rozluz
nić ubranie w okolicy szyi, klatki piersiowej i brzucha, opatrzyć rany i przewiez
ć
poszkodowanego do lekarza. W przypadku, gdy poszkodowany jest nieprzytomny nale\
y ustalić,
czy oddycha i czy pracuje serce. Objawami braku oddychania sÄ…:
- brak ruchów klatki piersiowej,
- brak szmeru wydychanego powietrza,
- sinienie twarzy i paznokci.



44
Objawami zatrzymania krÄ…\
enia krwi sÄ…:
- brak tętna w tętnicy szyjnej i udowej,
- blade lub sinoblade zabarwienie skóry,
- zwiotczenie mięśni (uniesione kończyny bezwładnie opadają).
Póz
niejszym objawem wstrzymania akcji serca jest rozszerzenie z
renic, zmiany w mózgu
(obumieranie komórek nerwowych) mogą zacząć się ju\
w 3 minuty po ustaniu pracy serca.
Je\
eli stwierdzimy u ra\
onego zanik oddychania, to nale\
y sprawdzić dro\
ność jego dróg
oddechowych tzn. czy nie są zablokowane np. przez zapadający się język, opadającą \
uchwÄ™,
krew, ślinę lub wymiociny. Ewentualne przyczyny niedro\
ności nale\
y usunąć i przystąpić do
sztucznego oddychania według jednej ze znanych i zalecanych metod: usta-usta, usta-nos,
usta-usta-nos. Je\
eli u ra\
onego nie wyczuwamy tętna lub jest ono nierównomierne, to trzeba
przeprowadzić bezpośredni masa\
serca przez miarowe, silne uciskanie dolnej części mostka
z częstotliwością 60 70 razy na minutę. Skuteczność zabiegu sprawdzać co 15 20 sekund.
Dopiero po przywróceniu ra\
onemu tętna i oddechu, mo\
na przystąpić do opatrzenia
ran i przetransportowania go do szpitala.. Jeśli dysponujemy środkiem transportu, w którym
mo\
liwe jest wykonanie sztucznego oddychania i masa\
u serca, to nale\
y te zabiegi wykonywać
w drodze do lekarza, zwiększa to szanse rannego na uratowanie.
4.4.2. Pytania sprawdzajÄ…ce
Odpowiadając na pytania, sprawdzisz, czy jesteś przygotowany do ćwiczeń.
1. Na jakie grupy dzielą się środki ochrony pracownika przed pora\
eniem prÄ…dem elektrycznym?
2. Jakie znasz środki ochrony pracownika obsługującego urządzenie elektryczne?
3. Jakie środki chronią pracownika przed dotykiem bezpośrednim?
4. Jakie środki chronią pracownika przed dotykiem pośrednim?
5. Jakie są zasady bezpiecznej obsługi urządzeń elektrycznych?
6. Jak rozpoznaje siÄ™ stan zdrowia osoby ra\
onej prÄ…dem elektrycznym?
7. Jakie czynności nale\
y wykonać ratując osobę ra\
onÄ… prÄ…dem elektrycznym?
8. Jaka jest kolejność wykonywanych czynności podczas ratowania osoby ra\
onej?
9. Jakie środki bezpieczeństwa nale\
y zachować ratując osobę ra\
onÄ… prÄ…dem elektrycznym?
4.4.3. Ćwiczenia
Ćwiczenie 1
Wymień środki ochrony przed dotykiem bezpośrednim i pośrednim pracownika
obsługującego urządzenia elektryczne.
Sposób wykonania ćwiczenia
Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:
1) zorganizować stanowisko pracy do wykonania ćwiczenia,
2) zapoznać się z wiadomościami na temat sposobów zabezpieczania pracownika
obsługującego urządzenia elektryczne przed dotykiem bezpośrednim i pośrednim,
3) wypełnić tabelkę wg załączonego wzoru,,
4) zaprezentować efekty swojej pracy,
5) dokonać oceny pracy.
Wyposa\
enie stanowiska pracy:
 tabelka wg załączonego wzoru,



45
 przybory do pisania,
 poradnik dla ucznia.
Wzór tabelki
Rodzaj ochrony Nazwy środków ochrony
Przed dotykiem bezpośrednim
Przed dotykiem pośrednim
Ćwiczenie 2
Zaplanuj kolejność czynności przy ratowaniu osoby ra\
onej prÄ…dem elektrycznym.
Sposób wykonania ćwiczenia
Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:
7) zorganizować stanowisko pracy do wykonania ćwiczenia,
8) zapoznać się z wiadomościami na temat kolejności czynności wykonywanych podczas
ratowania osoby ra\
onej prÄ…dem elektrycznym,
9) zapoznać się z wiadomościami na temat zasad zachowania bezpieczeństwa podczas
ratowania osoby ra\
onej prÄ…dem elektrycznym,
10) zapisać na kartce w odpowiedniej kolejności wykonywane czynności ,
11) zaprezentować efekty swojej pracy,
12) dokonać oceny pracy.
Wyposa\
enie stanowiska pracy:
- kartka papieru,
- przybory do pisania,
- poradnik elektryka,
- poradnik dla ucznia.
4.3.4. Sprawdzian postępów
Czy potrafisz: Tak Nie
1) wymienić środki ochrony pracownika przed pora\
eniem prÄ…dem elektrycznym?
2) wymienić środki chroniące pracownika przed dotykiem bezpośrednim?
3) wymienić środki chroniące pracownika przed dotykiem bezpośrednim?
4) wymienić zasady bezpiecznej obsługi urządzeń elektrycznych?
5) zastosować zasady bezpiecznej obsługi urządzeń elektrycznych?
6) rozpoznać stan człowieka ra\
onego prÄ…dem elektrycznym?
7) sprawdzić krą\
enie krwi osoby ra\
onej?
8) zaplanować czynności ratownicze przy pora\
eniu prÄ…dem?
9) wykonać te czynności?
10) zachować zasady bezpieczeństwa przy ratowaniu osoby ra\
onej prÄ…dem
elektrycznym?
11) sprawdzić, czy osoba ra\
ona oddycha?
12) zaprezentować efekty swojej pracy?



46
5. SPRAWDZIAN OSI
GNI
Ć
INSTRUKCJA DLA UCZNIA
1. Przeczytaj uwa\
nie instrukcjÄ™.
2. Podpisz imieniem i nazwiskiem kartÄ™ odpowiedzi.
3. Zapoznaj się z zestawem zadań testowych.
4. Test zawiera 20 zadań. Do ka\
dego zadania dołączone są 4 mo\
liwości odpowiedzi.
Tylko jedna jest prawidłowa.
5. Udzielaj odpowiedzi na załączonej karcie odpowiedzi, stawiając w odpowiedniej rubryce
znak X. W przypadku pomyłki nale\
y błędną odpowiedz
zaznaczyć kółkiem, a następnie
ponownie zakreślić odpowiedz
prawidłową.
6. Pracuj samodzielnie, bo tylko wtedy będziesz miał satysfakcję z wykonanego zadania.
7. Jeśli udzielenie odpowiedzi będzie Ci sprawiało trudność, wtedy odłó\
jego rozwiÄ…zanie
na póz
niej i wróć do niego, gdy zostanie Ci wolny czas.
8. Na rozwiÄ…zanie testu masz 40 min.
Powodzenia!
Materiały dla ucznia:
- instrukcja,
-
-
-
- zestaw zadań testowych,
-
-
-
- karta odpowiedzi.
-
-
-



47
ZESTAW ZADAC
TESTOWYCH
1. Wokół przewodnika, przez który płynie prąd powstaje
a) prÄ…d wirowy.
b) pole magnetyczne.
c) siła elektromotoryczna.
d) siła elektrodynamiczna.
2. Magnetyzm szczÄ…tkowy jest charakterystyczny dla
a) diamagnetyków.
b) paramagnetyków.
c) ferromagnetyków.
d) magnesów trwałych.
3. Moc czynna odbiornika jest największa, gdy współczynnik mocy
a) jest równy 1.
b) jest większy od 1.
c) jest mniejszy od 1.
d) jest równy zero.
4. Zjawisko indukcji elektromagnetycznej polega na
a) powstawaniu pola magnetycznego wokół przewodnika z prądem stałym.
b) powstawaniu pola magnetycznego wokół przewodnika z prądem przemiennym.
c) powstawaniu siły elektromotorycznej w obwodzie elektrycznym skojarzonym ze
zmieniajÄ…cym siÄ™ strumieniem magnetycznym.
d) powstawaniu siły elektromotorycznej w dowolnym obwodzie.
5. Zjawisko indukcji wzajemnej wykorzystuje siÄ™ w budowie
a) silników prądu stałego.
b) silników prądu przemiennego.
c) transformatorów.
d) grzejników elektrycznych.
6. Maszyna zamieniajÄ…ca energiÄ™ mechanicznÄ… na energiÄ™ elektrycznÄ… to
a) twornik.
b) prÄ…dnica.
c) magneśnica.
d) silnik elektryczny.
7. Transformator jest to urządzenie słu\
Ä…ce do
a) podwy\
szania lub obni\
ania napięcia.
b) zamiany prądu przemiennego na prąd stały.
c) wytwarzania siły elektromotorycznej.
d) wytwarzania siły elektrodynamicznej.
8. Silnik elektryczny słu\
y do
a) wytwarzania siły elektrodynamicznej.
b) wytwarzania siły elektromotorycznej.
c) zmiany napięcia.
d) zmiany natÄ™\
enia prÄ…du.



48
9. Do silników prądu stałego nie nale\
y
a) silnik szeregowy.
b) silnik bocznikowy.
c) silnik klatkowy.
d) silnik z magnesami trwałymi.
10. Do silników prądu przemiennego nie nale\
y
a) silnik szeregowo-bocznikowy.
b) silnik pierścieniowy indukcyjny.
c) silnik klatkowy.
d) silnik komutatorowy.
11. Normalny stan pracy transformatora to stan
a) wzbudzenia.
b) jałowy.
c) obciÄ…\
enia.
d) zwarcia.
12. W urządzeniach rozruchowych trójfazowych silników klatkowych u\
ywane sÄ…
a) transformatory bezpieczeństwa.
b) autotransformatory.
c) przekładniki prądowe.
d) przekładniki napięciowe.
13. Podstawą fizyczną działania prądnicy jest
a) indukcja elektromagnetyczna.
b) indukcja magnetyczna.
c) samoindukcja.
d) indukcja wzajemna.
14. Typ silnika podany na tabliczce znamionowej określa
a) zasadę działania silnika.
b) moc znamionowÄ… silnika.
c) napięcie znamionowe silnika.
d) moment znamionowy.
15. W pomieszczeniach o du\
ej wilgotności powietrza powinien być ustawiony silnik
o obudowie
a) otwartej.
b) chronionej.
c) zamkniętej.
d) głębinowej.
16. Zakłócenie w pracy silnika polegające na długotrwałym wzroście prądu płynącego przez
jego uzwojenia to
a) zwarcie międzyfazowe.
b) przeciÄ…\
enie.
c) zwarcie doziemne.
d) zwarcie międzyzwojowe.



49
17. Do ochrony silnika przed zwarciem stosuje siÄ™
a) styczniki.
b) wyzwalacze termobimetalowe.
c) przekaz
niki cieplne.
d) wyłączniki nadmiarowo-prądowe.
18. W skład mikrosterownika nie wchodzi
a) procesor.
b) wyłącznik nadprądowy.
c) pamięć.
d) przetwornik.
19. Potencjometr słu\
y jako przetwornik
a) temperatury.
b) ciśnienia.
c) poło\
enia.
d) siły.
20. Do objawów braku oddychania osoby ra\
onej prÄ…dem elektrycznym nie nale\
y
a) brak ruchów klatki piersiowej.
b) brak tętna w tętnicy szyjnej lub udowej.
c) sinienie twarzy i paznokci.
d) brak szmeru wydychanego powietrza.



50
KARTA ODPOWIEDZI
ImiÄ™ i nazwisko ...............................................................................
Stosowanie maszyn i urządzeń elektrycznych
Zakreśl poprawną odpowiedz
.
Nr zadania Odpowiedz
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:



51
 6. LITERATURA
1. Bolkowski S.: Elektrotechnika. WSiP, Warszawa 1993
2. Jabłoński W. Płoszajski G.: Elektrotechnika z automatyką. WSiP, Warszawa 1996
3. Kacejko L.: Pracownia elektryczna cz.2.. MCNEMT, Radom 1993
4. Kostro J.: Elementy, urządzenia i układy automatyki. WSiP, Warszawa 1994
5. Katalog firmy Meller
6. Maruszak A.J.: UrzÄ…dzenia elektroniczne. WSiP, Warszawa 2000
7. Nowicki J.: Podstawy elektrotechniki i elektroniki dla zasadniczych szkół
nieelektrycznych. WSiP, Warszawa 1999
8. Woz
niak J.: Pracownia elektryczna cz.1. MCNEMT, Radom 1992



52