MASZYNY ELEKTRYCZNE

1. Moc czynna bierna i pozorna, w obwodzie trójfazowym, definicja i jednostki.

Moc chwilowa(p=U*I=Un*In*sinwt*sin(wt – fi) – jest to iloczyn wartości chwilowych napięcia i prądu( chwilowe natężenie prądu)

Moc czynna (P=U*I*cos fi) - jest to wartość średnia mocy chwilowej . Moc czynna jest równa iloczynowi wartości skutecznego napięcia i prądu oraz kosinusa kąta przesunięcia fazowego między napięciem i prądem, zwanego współczynnikiem mocy (cos fi). Jednostką mocy czynnej jest Wat [1W]

Moc pozorna(S=UI) – wartość skutecznych napięć i prądu. Moc pozorna jest równa największej wartości mocy czynnej, którą można otrzymać przy danym napięciu i prądzie. Moc pozorna jest liczbowo równa amplitudzie składowej zmiennej mocy chwilowej. Jednostą Mp jest woltoamper [1VA]

Moc bierna(Q=IUsin fi) – iloczyn napięcia i prądu oraz sinusa kąta przesunięcia fazowego między nimi. Jednostką jest war [1var]

Napięcie fazowe – jest to napięcie układzie trój fazowym, między przewodem neutralnym a pozostałym przewodami fazowymi.

Napięcie międzyfazowe ­– napięcie między dwoma dowolnymi przewodami fazowymi.

Moc czynna w obwodzie trójfazowym - P=3*U_f*I*cos fi f, uwzględniając U= U_f otrzymujemy P= UIcos(fi)

Moc bierna w obwodzie trójfazowym - Q=3U_f*Isin fi, Q= UIsin

Moc pozorna w obwodzie trójfazowym - S = UI

DLA UKŁADU 1 Fazowego:

Moc czynna P=UIcos(fi), W

Bierna Q=UISIN(fi), Var

Pozorna S=UI, VA

2. Zjawisko indukcji i jego różne warianty (na czym polega to zjawisko, napięcie samo indukcji –L, napięcie indukcji wzajemnej – M)

L –indukcyjność jest to przestrzeń w której dwa ładunki oddziałują na siebie.

Zjawisko indukcji elektromagnetycznej polega na indukowaniu się siły elektromotorycznej w przewodzie poruszającym się w polu magnetycznym tak, że przecina on linie pola lub w zwoju obejmującym zmienny w czasie strumień magnetyczny.

W postaci ogólniejszej: . Jeżeli w zmiennym polu magnetycznym znajdzie się cewka (zwojnica), to siła elektromotoryczna wypadkowa jest równa sumie sił elektromotorycznych indukowanych poszczególnych jej zwojach. W cewce o z zwojach obejmujących każdy ten strumień

Zjawisko samoindukcji:

. .

Zjawisko indukcyjności wzajemnej:

.

3. Siła działająca na przewód umieszczony w polu (prostopadle

Przewód długości l, przez który płynie prąd i umieszczony prostopadle do lini indukcji magnetycznej B, doznaje siły F = Bil.

4 Indukowanie Siły SEM w obwodzie ruchomym.

W obwodzie ze zmieniającym się strumieniem (φ) wyidukuje się siła elektromotoryczna. Możemy zakładać więcej zwojów (z), aby zwiększyć tą wartość. Zjawisko to jest odwracalne, czyli mając zmienne napięcie można wytworzyć strumień magnetyczny.

Rys>

5. Zasada działania maszyny prądu stałego ( uzwojenie – twornik w wirniku, wzbudzenie w stojanie, zasilanie , rodzaje połączenia, rola komutatora)

Twornik (wirnik ) część ruchoma– uzwojenie silnika elektrycznego lub prądnicy, w którym indukuje się siła elektromotoryczna na skutek względnego ruchu tego uzwojenia i pola magnetycznego wytworzonego przez odrębne uzwojenie wzbudzenia. W tworniku zachodzi przemiana energii elektrycznej na mechaniczną (silnik) lub mechanicznej na elektryczną (prądnica).

Twornik może być umieszczony w wirniku lub stojanie(część nie ruchoma), w zależności od rodzaju maszyny. W przypadku gdy twornik znajduje się w wirniku, energia elektryczna jest do niego doprowadzana (bądź odprowadzana) za pomocą komutatora i szczotek.

Komutator - element przełączający umieszczany na wirniku komutatorowych maszyn elektrycznych (silników prądu stałego i generatorów prądu stałego zwanych także prądnicami). Komutator umożliwia przepływ prądu elektrycznego do wirnika z synchronicznym z obrotem wirnika przełączaniem kierunku prądu w uzwojeniach wirnika.

Maszyna prądu stałego podobnie jak wszystkie inne maszyny elektryczne może pracować jako prądnica, silnik lub hamulec.

Uzwojenie wzbudzenia mieści się w stojanie a uzwojenie twornika jest w złobkach wirnika. Prąd stały płynący w uzwojeniu wzbudzenia wytwarza pole stałe względem stojana. Jest ono polem wirującym kołowym względem obracającego się twornika.

W łasności ruchowe poszczególnych typów maszyn nie są identyczne. Przy pracy prądnicy obcowzbudnej zmiana napięcia na zaciskach obwodu twornika pod wpływem zmiany prądu obciążenia, nie wpływa na zmianę prądu wzbudzenia, podczas gdy w prądnicy bocznikowej prąd wzbudzenia zmienia przy zmianach napięcia na zaciskach obwodu twornika, ponieważ obwód wzbudzenia jest równolegle przyłączony do obwodu twornika. Inne własności ruchowe wykazują maszyna szeregowa, ponieważ zmianom prądu obciążenia odpowiada taka sama zmiana prądu zarówno w obwodzie twornika, jak i w obwodzie wzbudzenia, co powoduje znaczne zmiany strumienia głównego w maszynie

PROSTOWNIK MECHANICZNY

6. Wzory na E i Me prądu stałego

7. Chatakterystyki mechaniczne( moment na osi pionowej a na poziomej prędkość) elektro.-mechaniczna(charakterystyka pobieranego prądu w funkcji prędkości) (rys a- takie same sil. obocznikoy) silnika bocznikowego i szeregowego(B)

M M

n n

Właśności ruchowe silników szeregowych i bocznikowych różnią się między sobą . Przczyna tych różnic tkwi w odmiennym sposobie zasilania obwodu wzbudzenia. Jeżeli oba silniki znajdują się w tych samych warunkach pracy (U=const) to zmiany prądu obciążenia nie wpływają na zmiany prądu wzbudzenia w silniku bocznikowy a w silniku szeregowym prąd wzbudzenia, a zatem i strumień zmienia się w takt zmian obciążenia: wzrostowi prądu obciążenia odpowiada wzrost strumienia.

Dalej strona 562

8. Zasada działania transformatora(uzwojenia- opis, rola; stany)

Na rdzeniu zamkniętym wykonanym z pakietu blach nawinięte są dwie wzajemnie odizolowane od siebie i od rdzenia uzwojenia. Uzwojenie o liczbie zwojów z1 przyłączone jest do źródła zasilania o napięciu u1=Umsin(wt +psi) nazywa się uzwojeniem pierwotnym. Uzwojenie drugie o liczbie zwojów z2 zasilające obciążenie nazywa się uzwojeniem wtórnym. Prąd przemienny, płynący przez uzwojenie pierwotne transformatora włączonego na źródłowe napięcie sinusoidalne, wywołuje w rdzeniu sinusoidalny strumień. W uzwojeniu pierwotny, jak i wtórnym indukują się siły elektromotoryczne e1 i e2.

Stosunek sił elektromotorycznych indukowanych w obu uzwojeniach nazywa się przekładnią transformatora(

ϕ

I1 i2

U1 e1 e2

Stany pracy transformatora:

Stan jałowy – stan pracy, w którym uzwojenie pierwotne transformatora jest połączone z siecią zasilająca, a uzwojenie wtórne jest otwarte.

Pod działanie przyłożonego napięcia U1 w uzwojeniu pierwotnym płynie prąd I0 nazywany prądem stanu jałowego. Prąd ten ma dwie składowe: Lu, zwaną prądem magnesującym, oraz składową Ihw, zwaną prondem histerezowym. Prąd I0 jest niewielki i wynosi zazwyczaj 2,5% - 10% I znamionowego.

Stan zwarcia (pomiarowe awaryjne) – stanem zwarcia nazywa się taki stan, w którym zaciski wtórne są zwarte, a zaciski pierwotne są zasilone napięciem. Rezystancjia uzwojeń R1 i R2 są tak małe, że zwarcie zacisków wtórnych przy zasilaniu uzwojenia pierwotnego napięciem znamionowym wywołałoby zbyt duży prąd mogący spowodować uszkodzenie izolacji uzwojeń. Dlatego też do uzwojenia pierwotnego doprowadzane jest napięcie zwarcia uz o wartości znacznie mniejszej od napięcia znamionowego.

[Napięcie zwarcia jest to napięcie mierzone na zaciskach pierwotnych transformatora, gdy przy zwartych zaciskach wtórnych prąd pierwotny jest równy prądowi znamionowemu, prąd zwarcia jest tyle razy większy od prądu znamionowego, ile razy napięcie znamionowe jest większe od napięcia zwarcia]

Stan obciążenia – Obciążenie transformatora zasilanego od strony pierwotnej napięciem U1 polega na przyłączeniu odbiornika do jego zacisków wtórnych. Przy obciążeniue transformatora prądy pierwotne i wtórny są w przybliżeniu odwrotnie proporcjonalne do liczby zwojów uzwojenia pierwotnego i wtórnego

9. Grupy połączeń transformatorów trójfazowych (co to jest, znaczenie symboli)

Praca równoległa jest uzasadniona tym, że moc znamionowa pojedynczego transformatora jeż mniejsz niż moc stacji transformatorowej, a tym samym mniejsza jest moc i koszt transformatora rezerwowego, poza tym przy pracy równoległej możliwa jest bardziej elastyczna eksploatacjia stacji, gdyż można poszczególne transformatory odłączyć lib włączyć w zależności od obciążenia. Unika się przez to pracy dużych jednostek przy małym obciążeniu co jest nie ekonomiczne i pogarsza współczynnik mocy ze względu na pobór prądu magnesującego.

Istnieją następujące sposoby łączenia faz w układach 3-fazowych:

-trójkąt

-gwiazda

-zygzak

10. Co to jest Autotransformator, czym odróżnia się od transformatora, czy oddziela od sieci

Autotransformator ma tylko jedno uzwojenie, z którego wyprowadzane są do zacisków zewnętrznych trzy przewody, dwa z końców uzwojenia, a trzeci z dobranego odpowiednio punktu ze środka uzwojenia. Za pomocą autotransformatora można zarówno podwyższać, jak i obniżać niapięcie.

Autotransformator różni się od zwykłego transformatora tym, że jego uzwojenia pierwotne i wtórne stanowią jeden obwód elektryczny, przy czym uzwojenie dolnego napięcia stanowi część uzwojenia górnego napięcia.

S tosowanie autotransformatora jest bardziej ekonomiczne .

11 Maszyna indukcyjna- asymetryczna (wirnik i pole wirują asymetrycznie. Przy tych samych obrotach maszyna nie działałaby)

Każda maszyna indukcyjna składa się z nieruchomego stojana, w którym jest umieszczone uzwojenie zasilane, oraz wirnika, z podobnym uzwojeniem, jak w stojanie lub z uzwojeniem klatkowym. Zdecydowana większość maszyn indukcyjnych to maszyny trójfazowe. Jeżeli uzwojenie stojana jest zasilane prądem trójfazowym, to powstaje wirujące z prędkością n₁ pole magnetyczne pochodzące od uzwojenia stojana. Prędkość ta zależy od częstotliwości f₁ i liczby par biegunów p uzwojenia.

Linie pola magnetycznego przeciną pręty uzwojenia i w trakcjie ruchu magnesu trwałego z prędkością obrotową n indukują w nich siły elektromotoryczne e(e=Blv).

Zwrot indukowanej siły elektromotoryczne wyznacza się z reguły prawej dłoni. Ze względu na zarcia klatki na czołach pierścienim występuje obwód zamknięty dla przepływu prądu i pod wpływem indukowanych sił elektromotorycznych w poszczególnych prętach płyną prądy. Prądy te ze względu na rezystancyjny charakter uzwojenia są w fazie z wywołującymi je siłami elektromotorycznymi. W wyniku wzajemnego oddziaływania prądów w prętach z polem magnetycznym na każdy pręt działa siła o wartości F=ilB.

Siły działające na poszczególne pręty wytwarzają elektromagnetyczny napędowy moment obrotowy M, pod którego wpływem uzwojenia zaczynają się obracać dookoła osi obrotu, zgodnie z obrotem pola magnetycznego.

W miarę wzrostu prędkości obrotowej n uzwojenia maleje względem prędkości ruchu prętów w polu magnetycznym, a więc maleje indukowana siła elektromotoryczna

Pole magnetyczne wirujące

Największą zaletą prądów trójfazowych, która zadecydowała o jego rozpowszechnieniu, jest możliwość wytworzenia pola magnetycznego wirującego za pomocą układu nieruchomych cewek zasilanych prądem trójfazowym. Umożliwa to skonstruowanie bardzo prostego i wygodnego w eksploatacji silnika elektrycznego. Pojedyncza cewka zasilana prądem przemiennym, wytwarza pole magnetyczne, którego knfiguracjia zależy tylko do kształtu cewki, jeżeli przenikalnośc magnetyczna środowiska jest stała. Wektor B w dowolnym punkcie pola ma stały kierunek, a jego zwrot i moduł zmieniają się ze zmianą prądu. Takie pole, opirane równaniem fali stojącej, nazywa się pole oscylującym.

Uzwojenie wirnika nie jest połączone elektrycznie z siecią zasilającą. Prąd płynący w tym uzwojeniu jest wywołany siłami elektromotorycznymi indukowanymi wskutek przecinania prętów uzwojenia przez linie wirującego pola magnetycznego stojana

Wirnik klatkowy ma kształt klatki utworzonej przez pręty uzwojenia wykonane z miedzi lub aluminium. Pręty te są włożone w otwory lub żłobki wirnika nie są izolowane ze względu na małe napięcie . Na obu końcach pręty są połączone ze sobą pierścieniami wykonami z tego samego materiału.

POŚLIZG –wzgledna wartość prędkości: Bez indeksów n – prędkość wirnika z indeksem s (ns) –prędkość pola.

S=1 – silnik stoi

S=0 – silnik wiruje synchronicznie (NIE ZDARZA SIĘ)

Wirnik pierścieniowy ma uzwojenie trójfazowe takie jak stojan. Szerokość cewki wirnika jest równa (1/2)p częci obrotu wirnika, przy czym p oznacza liczbe par biegunów pola wirującego wytworzonego przez stojan. Uzwojenie wirnika łączy się w gwiazdę. Trzy wolne końce uzwojeń faz wirnika są połączone z trzema odizolowanymi od siebie i od wału pierścieniami mosiężnymi umieszczonymi na wale wirnika. Do pierścieni przylegają nieruchome grafitowe metalizowane szczotki, za pomocą których w obwodzie wirnika włącza się zewnętrze rezystory.

12. Charakterstyka mechaniczna M=f(n) oraz elektromechaniczna I=f(n) silnika klatkowego

M I

M_k I_r

M_n

M_r

n_k n_n n_p n n_s n

13. Rozruch silników indukcyjnych klatkowych

Rozruch silnika to proces przejścia od stanu postoju do stanu pracy ustalonej silnika w danych warunkach zasilania i obciążenia. Prąd rozruchowy silnika jest 4-8 razy większy niż prąd silnika pracującego przy obciążeniu znamionowym. Duży prąd rozruchowy w razie często powtarzających się rozruchów może spowodować nadmierne nagrzanie uzwojeń wirnika . Dlatego w przypadku takiej pracy silnika podaje się dopuszczalną rozruchów na godzinę. Mały moment rozruchowy jest niekorzystny, gdyż uniemożliwia rozruch przy obciążeniu momentem zbliżonym do znamionowego. Czas trwania rozruchu zależy od nadwyżki momentu elektromagnetycznego silnika nad momentem obciążenia, zwanej momentem dynamicznym. Moment dynamiczny M_d nadaje silnikowi i urządzeniu napędzanemu przyspieszenie.

Najczęściej rozruch silnika klatkowego polega na bezpośrednim włączeniu stojana do sieci. Rozruch większości silników indukcyjnych trwa stosunkowo krótko. Wyjątkami są silniki o dużym momencie bezwładności wirnika, w których proces ten może trwać od 10 do 30 s.

Silnik dobrze znosi powiększony prąd rozruchowy, który zwłaszcza w razie urzycia silnika o dużej mocy może spowodować niedopuszczalne wahania napięcia w sieci zasilającej.

W celu ograniczenia prądu rozruchowego silników klatkowych stosuje się obniżone napięcie zasilające za pomocą: autotransformatora rozruchowego przy silnikach większej mocy albo przełączania uzwojeń stojana gwiazda-trójkąt w silnikach sredniej mocy(Po włączeniu silnika do sieci na każdą fazę stojana podaje się napięcie razy mniejsze od napięcia znamionowego.

14. Rozruch silników pierścieniowych

Rozruch silników pierścieniowych odbywa się zwykle za pomocą dodatkowego rezystora, zwanego rozrusznikiem, włączenie w obwód uzwojeń wirnika. Rozrusznika składa się z trzech rezystorów kilkustopniowych zmontowanych we wspólnej obudowie i połączonych w gwiazdę. Wolne krańce rezystorów są połączone z początkami uzwojeń wirnika za pomocą trzech szczotek. Uzwojenie stojana w silniku najczęściej połaczone jest w trójką, w którym uzwojenie wirnika, o układzie gwiazdowym, jest połączone z trójstopniowym rozrusznikiem. Rozruch silnika rozpoczyna się po nastawieniu rezystancji rozrusznika na maksymalną wartość. W miarę wzrostu prędkość obrotowej silnika, stopniowo wyłącza się poszczególne stopnie rezystancji, aż do całkowitego wyłączenia rozrusznika. W celu uniknięcia zużywania się szczotek i pierścieni stosuje się często mechanizm do zwierania pierścieni, a następnie podnoszenia szczotek po zakończeniu rozruchu.

M_r

_Mmax

Mr _Mmin

M_mech

n_n 1 n

15. Zasada działania maszyny synchronicznej (wytwarzanie pola wirującego, budowa i sposób zasilania wirnika

W stojanie maszyny synchronicznej 3-fazowej mieści się symetryczne uzwojenie 3-fazowe. Przy zasilaniu tego uzwojenia z sieci symetrycznym prądem 3-fazowym o częstotliwości f wytwarza się wirujące pole kołowe, przez zewnętrzny magnes trwały wirujący z prędkością n. Na rdzeniu wirnika nawiniętę jest uzwojenie, którego końce przyłączone są do dwu pierścieni ślizgowych. Jeżeli poprzez szczotki przylegające do tych pierścieni doprowadzimy z oddzielnego źródła zasilania prąd stały, to wytworzy on w wirniku pole stałe, które powinno mieć taką samą liczbę par biegunów jak pole stojana. Przy nieruchomym wirniku powstaje w tych warunkach moment zmienny, którego wartość średnia jest równa zero i dlatego maszyna nie jest w tym stanie zdolna do pracy. Gdyby wirnikowi nadano z zewnątrz jakąkolwiek prędkość obrotową różną od prędkości stojana to podobnie jak i przy nieruchomym wirniku powstałby moment zmienny.

W tych warunka tylo przy prędkości synchronicznej, może powstać moment obrotowy o średniej wartości większej od zera(moment synchroniczny). Wirnik po uzyskaniu prędkości synchronicznej podąża za polem magnetycznym stojana utrzymująć się w stanie synchronizmu wskutek działa dynamicznych wystęujących pomiędzy polem stojana i wirnika.

Maszyna synchroniczna jest zdolna do napędzania maszyny roboczej: pobierając moc elektryczną przetwarza ją w moc mechaniczną i dlatego pracuje jako silnik. Ponieważ praca ta możliwa jest przy prędkości synchronicznej, dlatego taka maszyn nazywana jest synchroniczną. Gdyby maszyna synchroniczna została obciążona momentem większym niż maksymalny moment elektromagnetyczny, jaki występuje przy kącie v=90, wówczas maszyna wypada z synchronizmu, tracąc zdolność do pracy i zatrzymuje się po pewnym czasie. Pod tym względem różni się ona istotnie od maszyn asynchronicznych, która jest zdolna do pracy przy dowolnej prędkości wirnika(odmienne zasilanie uzwojen wirnika, w maszynie asynchronicznej prąd powstaje w wirniku w skutek indukcji elektromagnetycznej i w związku z tym jego częstotliwość zmienia się zależnie od zmiań prędkości obrotowej wirnika. W maszynach synchronicznych obwód uzwojenia wirnika zasilany jest z zewnątrz prądem stałym lub zmiennym o określonej częstotliwości i dlatego pole stojan i wirnika są nieruchome względem siebie wyłącznie przy prędkości synchronicznej.).

Stojan

P ierścień ślizgowy

U zwojenie wirnika

Wirnik

Uzwojenie twornika umieszczone jest z reguły na stojanie a uzwojenie wzbudzenia – zasilane prądem stały przez pierścienie ślizgowe w wirniku. Część maszyny w której mieści się uzwojenie wzbudzenia, nazywamy magneśnicą . Uzwojenie wzbudzenia zasila się zwykle z prądnicy prądu stałego, zwanej wzbudnicą.

16. Warunki synchronizacji generatora synchronicznego z siecią

-jednakowe następstwo faz ( kierunek wirowania) napięcia generatora i systemu

-równość częstotliwości generatora i systemu, uzyskiwana przez zmianę prędkości obrotowej turbiny

-równość wartości skutecznych napięć oraz amplitudy generatora i systemy, uzyskiwana przez zmianę prądu wzbudzenia

-zgodność kąta fazowego napięć generatora i systemu, uzyskiwana przez zmianę prędkości obrotowej turbiny

Próba na CIEMNO:

Podłączamy żarówki (3) każdą do 1 fazy i podłączamy do Generatora. Jeśli żarówki nie świecą OZNACZA to zgodność faz i możemy podłączyć generator do Siecie. Jeśli zaczną migać oznacza to brak zgodności faz i nie możemy podłączyć urządzenia do sieci(gener).

RYS.

17.Różnice budowy (wirnik cylindryczny i jawno biegunowy) i wyglądu hydrogeneratora i turbogeneratora

Wirniki z biegunami jawnymi, ze względu na znacznie ograniczoną wytrzymałość mechaniczną na siły odśrodkowe, stosuje się zwykle w maszynach osiągających niezbyt duże prędkości obrotowe. Najczęstsze zastosowania tej konstrukcji to silniki i wolnoobrotowe prądnice napędzane turbinami wodnymi(hydrogeneratory).

Wirnik cylindryczny -Uzwojenie wzbudzenia wirnika cylindrycznego umieszcza się w wyfrezowanych w stalowym korpusie żłobkach i zabezpiecza się przed wypadnięciem ze żłobków za pomocą klinów. Uzwojenie to zajmuje tylko część obwodu wirnika (około 2/3 obwodu).

Wirniki takie są droższe od jawnobiegunowych, ale ze względu na dużą wytrzymałość mechaniczną są stosowane w maszynach osiągających większe prędkości obrotowe. Konstrukcja ta znajduje zastosowanie np. w szybkoobrotowych prądnicach (turbogeneratorach) osiągających z reguły prędkość 3000 obr/min napędzanych turbinami parowymi lub wodnymi.

Turbogenerator (wirnik cylindryczny)– duże prędkości obrotowe (3000 obr/min). Wypowy turbogenerator dużej mocy jest maszyną o dużej długości i stosunkowo małej średnicy. Największe turbogeneratory mają moc około 500 MVA.

Hydrogenerator (wirnik jawno biegunowy)– małe prędkości obrotowe (60 – 600 obr/min) o dużych srednicah i stosunkowo małych długościach. W dużych hydrogeneratorach charakterystyczne jest pionowe położenie wału

W generatorach (maszynach synchronicznych) występuje ścisła zależność między prędkością obrotową wirnika, a częstotliwością prądu: f=n*p/60 , f – częstotliwość prądu, Hz, n – prędkość obrotowa wirnika, obr/min, p – liczba par biegunów wirnika

18. Prostownik, prostowni sterowany, falownik, przemienik częstotliwości (co mają na wejściu a co na wyjściu)

Prostownik, urządzenie elektryczne służące do zamiany prądu przemiennego na prąd stały. Prostownik składa się z: transformatora prostowniczego, diod filtrów wygładzających tętnienia prądu wyprostowanego oraz regulatorów.

Prostowników sterowanych -w prostownikach takich diody prostownicze zastępuje się tyrystorami prostowniczymi, które sterowane są za pomocą odpowiednich układów analogowych lub cyfrowych. Prostowniki sterowane są stosowane wszędzie tam, gdzie wymagana jest płynna regulacja mocy wyjściowej urządzenia - takie rozwiązanie jest szeroko stosowane np. w spawarkach transformatorowych

Falownik – urządzenie elektryczne zamieniające prąd stały, którym jest zasilane, na prąd przemienny o regulowanej częstotliwości wyjściowej. Jeśli w falowniku zastosuje się modulację szerokości impulsów, to równocześnie ze zmianą częstotliwości można regulować wartość napięcia wyjściowego.

Falowniki służą głównie do regulacji prędkości obrotowej silników elektrycznych prądu przemiennego. Mają obecnie bardzo szerokie zastosowanie w budowie maszyn, pozwalając m.in. na łagodny rozruch ciężkich maszyn lub na dostosowywanie wydajności maszyn do pozostałych urządzeń w linii produkcyjnej. Są również często stosowane w urządzeniach AGD, np. do zmiany prędkości obrotowej bębna pralki podczas prania i wirowania. Oprócz tego falowniki stanowią element składowy niektórych zasilaczy impulsowych.

Regulacja obrotów silnika klatkowego odbywa się za pomocą zmiany częstotliwości napięcia zasilającego. Zmianę tak owej częstotliwości zasilania przeprowadza się za pomocą specjalnych przekształtników – przemienników częstotliwości. Przemienniki częstotliwości są często nazywane falownikami (przemiennik częstotliwosci to układ składajacy się z kilku elementów, falownik jest ostatnim podzespołem i stąd potoczna nazwa)

RYS.

19. Układy przekształtnikowe dla silników klatkowych (soft-start i przemiennik)

Rozruch przez zastosowanie przełącznika gwiazda trójką

Rozruch za pomocą przełącznika jest prostym i cześto stosowanym sposobem rozruchu silników małej i s®edniej mocy o napięciu znamionowym poniżej 1kV. Rozruch ten jest możliwy jedynie dla silników, które posiadają wyprowadzone na tabliczkę zaciskową początki i końce uzwojeń fazowych stojana. Podczas rozruchu uzwojenie łączy się najpierw w gwiazdę, a następnie po osiągnięciu określonej prędkości kątowej, uzwojenie przełącza się w trujkąt. Podczas przełączenia uzwojenia w gwiazdę, napięcie fazowe jest o pierwiastek 3 raz mniejsz od napięcia znamionowego. Następstwem tego jest zmniejszenie zgodnie z zależnościami obowiązującym dla silnikó o nie nasyconych obwodach magnetycznych prądu fazowego o pierwiastek z 3 w porównaniu z prądem fazowym przy połączeniu w trujką oraz zmniejszeniu momonu obrotowego trzy krotnie. Istotną zaletą jest to, iż prąd w obwodzie zasilania silnika jest 3-krotnie mniejszy.

Rozruch z zastosowaniem rozrusznika stojanowego (przemiennika) stwarza możliwośc optymalizacji procesu rozruchu. Pozwala na zmniejszenie napięcia zasilania w dowolnym stopniu. Do niedawna najczęściej stosowanymi rozrusznikami były rozruszniki rezystorowe w silnikach małych mocy oraz dławiki w silnikach dużej i średniej mocy. O doborze decydowały straty mocy w rozruszniki. Brak jest jakichkolwiek ograniczeń stosowania tej metody.

W odstanych latach zaczęto stosować rozruszniki wiroprądowe. Pozwalają one dostosować charakter impedancji rozrusznika do impedancji silnikach w początkowej chwili rozruchu. Jest to optymalne rozwiązanie pod względem wymiarów konstrukcyjnych oraz warunku minimalnego spadku napięcia na zaciskach silnika podczas wzrostu jego prędkości kątowej, co skraca czas trwania rozruchu. Zmniejsza ponadto udar prądu i momentu w chwila zwarcia rozrusznika.

Rozruch z zastosowanie tyrystorowego urządzenia łagodnego rozruchu, zwanego soft-startem jest coraz częściej używany do rozruchów silników małych i średnich mocy o napęciu do 1 kV.

Zasada działa opiera się na płynnej regulacji funkcji czasu napięcia U’ zasilającego silnik. Początkowa wartość napięcia U’ dobiera się stosownie do obciążenia momentem obrotowym Mo na wale silnika podczas rozruchu. Należy bowiem zapewnić moment silnika M’>Mo, co jest warunkiem dokonania rozruchu. Nastepnie układ zwiększa liniow napięcie do wartości Un. Po rozruchu soft-start zostaje zwarty. Wartośc prądu rozruchowego oraz momentu są uzależnione od narastającego napięcia.

Aby zbudować poprawnie działający układ napędowy z silnikiem indukcyjnym klatkowym, należy przeanalizować zagadnienie rozruchu silnika pod względem wyboru właściwego sposobu łagodzenia skutków rozruchu bezpośredniego.

20. Pojęcie systemu elektroenergetycznego i jego elementy, gdzie występują zamknięte układy zasilające

Systeme elektroenergetycznym - nazywamy zespół obiektów i urządzeń służących do uzyskiwania, przetwarzania, przesyłania oraz użytkowania energii elektrycznej. (sieć miejska zamknięty obwód, bloki)

Podstawowe elementy systemu elektroenergetycznego:1. elektrownia, 2.linie(przewody), 3.stacje (transformatorowo rozdzielcze) oraz 4. odbiorniki ( nisko i wysoko napięciowe) – większość mocy jaką dostarczamy odbiorca pobierają silniki (70%), drugie miejsce zajmują odb. Grzejne(indukcyjne,oporowe, łukowe) , światło (żarówki i świetlówki)

21. Podził linii, ich poziomy napięć, podział ze względu na funkcję

Budowa

- niskie napięcie (do 1kV) –nn 380/220 V . 550/660 V

- średnie napięcie – Sn 6,10,15,20,30,40,60, 110 kv (poza 1,3,60kV)

-najwyższe napięcie- Wn 220,400, 750 kV

Podział ze względu na wykorzystanie:

- przesyłowe – pokrywają się z liniami najwyższych napięć (na duże odległości)

-Rozdzielcze – pokrywają się z napięciami średnimi

- odbiorcze – linie niskich napięć

22. Układ zasilania świetlówki oraz zasada działania: Świecenie prądu przepływającego w gazie. Moc świetlówki (1) 40 W. Sprawność sięga 20% (zwykła żarówka około 5%). Niestety światło świetlówki jest mniej przyjazne dla oka niż zwykłej żarówki. Na ściankach jest substancja(luminofor) który pod wpływem promieniowania świeci. Niestety są na nich zauważalne wahania spowodowane naszym prądem sinusoidalnym. Nie nadają się do stosowania zewnętrznego są mało odporne na niskie temperatury. (dlatego do oświetlania ulic stosujemy głównie lampy rtęciowe)

RYS.

22. Schemat instalacji zasilania budynku wielomieszkaniowego

Pętla miejska -> sieć napowietrzna, kablowa -> przyłącza do budynku-> rozdzielni(zabezpieczenia)->, wył główny, licznik, obwody wspólne ( światło na klatce, winda) -> piętro -> mieszkanie (zabezpieczcenie licznikowe) -> tablica mieszkaniowa(trzy przewody)-> poszczególne obwody (światło, gniazda itp.)

RYS.

23. Schemat układu rezerwy jawnej i ukrytej

Zadaniem automatyki samoczynnego załączenia rezerwy (SZR) jest przełączenie zasilania podstawowego na rezerwowe w przypadku zaniku lub nadmiernego obniżenia się napięcia w torze zasilania podstawowego, przy jednoczesnej pełnej sprawności urządzeń zasilania rezerwowego. Automatyka SZR ma na celu poprawienie niezawodności dostaw energii elektrycznej.

Rezerwa jawna - tor zasilania rezerwowego w normalnym układzie pracy nie przenosi żadnego obciążenia, jednak może zostać załączony w celu przejęcia całkowitego obciążenia.

Rezerwa ukryta - źródła zasilania nie są w pełni obciążone w normalnym stanie pracy i mogą być czasowo przeciążone w wyniku przełączenia całego obciażenia na zasilanie z jednego źródła.

25. Wyposażenie przykładowej celki rozdzielni średniego napięcia ( schemat i nazwy: szyny itd.)

26. Schemat układu samo podtrzymania stycznika (sterowanie przykładowego odbiornika stycznikiem)

27. Czynniki wpływające na skutki porażenia:

Porażenie- jest to przepływ prądu elektrycznego przez żywy organizm, który wywołuje określone skutki fizyczne, biologiczne oraz chemiczne.

1. Głównym czynnikiem - jest wartość prądu I=U/R wz. Kirchoffa(który zależy od napięcia oraz od rezystancji osoby porażonej)

Bezpieczny prąd ≈25mA , a Rczłowieka ≈ 2kΩ

Jeśli mamy buty to im większa jest ich Rezystancja (Rp –podłoża) tym mniejsze jest NAPIĘCIE RAŻENIOWE które działa na człowieka( buty gumowe + sucha podłoga drewniana ogromna rezystancja jest szansa na przeżycie). (dla człowieka na boso i w wodzie Rp=0!! I całe Uuszkodzenia trafia na człowieka >>> ZGON)

2. Najważniejszym czynnikiem jest czas porażenia.

3. Częstotliwość – 50Hz jest najgorszą z możliwych (odpowiada częstotliwości impulsów w sercu, a porażenie może doprowadzić do zaburzeń akcji serca i tym samym do zawałów). Im wyższa częstotliwość tym mniej niebezpieczna

4. Droga przepływu prądu – (Najgorsze z nich to : SERCE, MÓZG i PŁuCA

Prądy do 0.5mA są nieodczuwalne

Kilka mA nie są groźne ale odczuwalne

12mA może być groźne poruszają mięśniami

Ponad 100mA poparzenia wewnętrzne

28. Różnica między dotykiem pośrednim i bezpośrednim:

Bezpośredni – dotknięcie linii Wysokiego Napięcie lub gniazdka ( Na samobójców rady nie ma…).

Ochorno przez bezpośrednim: izolacja podstawowa (gumowa odpowiednia grubość), wykorzystanie osłon izolacyjnych (które nie pozwalaja na dotyk urządzenia w niebezbiecznych miejscach), umieszczanie po za zasięgiem ręki ludzkiej, instalacje zakładają ludzie z odpowiednimi uprawnieniami

Pośredni – Dotykamy obudowy, która nie powinna być pod napięciem jednak w wyniku awarii pojawia się napięcie, które może nas porazić.( napięcia nie powinno być jednak się pojawiło Peszek…)

Ochrna prze pośrednimi – Powodowanie samoczynnego wyłączania zasilania w przypadku awarii, Separacja elektryczna (dajemy transformator, który ma przekładnie 1 ale posiada dobrą izolacje), wzmocniona izolacja 2 warstwa.

29. Układ Siecie TN-C-S narysować i zinterpretować:

Rozgałęzienie przewodu ochronnego (PEN) na przewody neutralny(N) i uziemiający(PE) może nastąpić w pewnym punkcie (rozwidlają się ).

Rys,

30. Różnica pomiędzy wyłącznikiem a odłącznikiem i kiedy możemy je stosować:

Wyłącznik – izoluje łuk powstający przy wyłączaniu obwodu. (zatopiony w oleju). Gazowy (-powietrzyny powietrze wydmuchuje powstający łuk, zapewniając jego szybkie zanikanie. Wyłącznikami niskiego napięcia mogą być styczniki, które mogą wyłączać układ jednak nie powinny wyłączać prądów zwarciowych) Są droższe od odłączników jednak są bezpieczniejsze.

Odłącznik - izolacyjny