Analizowanie prostych układów elektrycznych

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

MINISTERSTWO EDUKACJI

NARODOWEJ

Tomasz Madej

Analizowanie prostych układów elektrycznych
721[01]O1.03

Poradnik dla ucznia

Wydawca

Instytut Technologii Eksploatacji – Państwowy Instytut Badawczy

Radom 2007

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Recenzenci:
mgr inż. Sylwester Wesołowski

mgr inż. Jarosław Sadal

Opracowanie redakcyjne:

mgr inż. Tomasz Madej

Konsultacja:

mgr inż. Jolanta Skoczylas

Poradnik stanowi obudowę dydaktyczną programu jednostki modułowej 721[01].O1.03
Analizowanie prostych układów elektrycznych, zawartego w modułowym programie
nauczania dla zawodu blacharz

Wydawca

Instytut Technologii Eksploatacji – Państwowy Instytut Badawczy, Radom 2007

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

SPIS TREŚCI

1. Wprowadzenie

2. Wymagania wstępne

3. Cele kształcenia

4. Materiał nauczania

4.1. Prąd elektryczny

4.1.1. Materiał nauczania

4.1.2. Pytania sprawdzające

4.1.3. Ćwiczenia

4.1.4. Sprawdzian postępów

4.2. Pole magnetyczne i elektromagnetyzm

4.2.1. Materiał nauczania

4.2.2. Pytania sprawdzające

4.2.3. Ćwiczenia

4.2.4. Sprawdzian postępów

4.3. Podstawowe elementy i układy elektryczne

4.3.1. Materiał nauczania

4.3.2. Pytania sprawdzające

4.3.3. Ćwiczenia

4.3.4. Sprawdzian postępów

4.4. Obwody elektryczne prądu stałego i przemiennego

4.4.1. Materiał nauczania

4.4.2. Pytania sprawdzające

4.4.3. Ćwiczenia

4.4.4. Sprawdzian postępów

4.5. Wykorzystanie schematów i instrukcji

4.5.1. Materiał nauczania

4.5.2. Pytania sprawdzające

4.5.3. Ćwiczenia

4.5.4. Sprawdzian postępów

4.6. Podstawy miernictwa elektrycznego

4.6.1. Materiał nauczania

4.6.2. Pytania sprawdzające

4.6.3. Ćwiczenia

4.6.4. Sprawdzian postępów

4.7. Maszyny i urządzenia elektryczne

4.7.1. Materiał nauczania

4.7.2. Pytania sprawdzające

4.7.3. Ćwiczenia

4.7.4. 7.4. Sprawdzian postępów

4.8. Instalacje elektryczne

4.8.1. Materiał nauczania

4.8.2. Pytania sprawdzające

4.8.3. Ćwiczenia

4.8.4. Sprawdzian postępów

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

4.9. Bezpieczeństwo obsługi maszyn i urządzeń elektrycznych

4.9.1. Materiał nauczania

4.9.2. Pytania sprawdzające

4.9.3. Ćwiczenia

4.9.4. Sprawdzian postępów

4.10. Podstawy elektroniki i automatyki

4.10.1. Materiał nauczania

4.10.2. Pytania sprawdzające

4.10.3. Ćwiczenia

4.10.4. Sprawdzian postępów

4.11. Zabezpieczenia urządzeń napędowych

4.11.1. Materiał nauczania

4.11.2. Pytania sprawdzające

4.11.3. Ćwiczenia

4.11.4. Sprawdzian postępów

5. Sprawdzian osiągnięć

6. Literatura

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

1. WPROWADZENIE

Poradnik, będzie Ci pomocny w opanowaniu wiedzy dotyczącej analizowania prostych

układów elektrycznych.

Poradnik ten zawiera:

−

wymagania wstępne, czyli wykaz niezbędnych umiejętności które powinieneś mieć
opanowane, aby przystąpić do realizacji tej jednostki modułowej.

−

cele kształcenia tej jednostki modułowej.

−

materiał nauczania, który umożliwia samodzielne przygotowanie się do wykonania
ć

wiczeń i zaliczenia sprawdzianów. Wskazuje literaturę oraz inne źródła informacji.

Obejmuje on również ćwiczenia, które zawierają:

−−−−

wykaz materiałów, narzędzi i sprzętu potrzebnych do realizacji ćwiczenia,

−−−−

pytania sprawdzające wiedzę potrzebną do wykonania ćwiczenia,

−−−−

sprawdzian teoretyczny,

−−−−

sprawdzian praktyczny,

−

przykład zadania/ćwiczenia oraz zestaw pytań sprawdzających. Twoje opanowanie
wiedzy i umiejętności z zakresu całej jednostki. Zaliczenie tego ćwiczenia jest dowodem
osiągnięcia umiejętności praktycznych określonych w tej jednostce modułowej.
Wykonując sprawdzian postępów powinieneś odpowiadać na pytanie tak lub nie, co
oznacza, że opanowałeś materiał albo nie.
Jeżeli masz trudności ze zrozumieniem tematu lub ćwiczenia, to poproś nauczyciela lub

instruktora o wyjaśnienie i ewentualne sprawdzenie, czy dobrze wykonujesz daną czynność.
Po przerobieniu materiału spróbuj zaliczyć sprawdzian z zakresu jednostki modułowej.

Bezpieczeństwo i higiena pracy

W czasie pobytu w pracowni musisz przestrzegać regulaminów, przepisów

bezpieczeństwa i higieny pracy oraz instrukcji przeciwpożarowych, wynikających z rodzaju
wykonywanych prac. Przepisy te poznasz podczas trwania nauki.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Schemat układu jednostek modułowych

721[01].O1

Podstawy techniczne

blacharstwa

721[01].O1.01

Przestrzeganie przepisów bezpieczeństwa i higieny pracy,

ochrony przeciwpożarowej oraz ochrony środowiska

721[01].O1.04

Rozpoznawanie materiałów

i podstawowych technik

721[01].O1.03

Analizowanie pracy

prostych układów

elektrycznych

721[01].O1.02

Posługiwanie się

dokumentacją techniczną

721[01].O1.05

Wykonywanie pomiarów

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

2. WYMAGANIA WSTĘPNE

Przystępując do realizacji programu nauczania jednostki modułowej powinieneś umieć:

−

korzystać z podstawowych praw elektroniki i elektrotechniki,

−

rozpoznawać obwody prądu stałego i przemiennego,

−

badać obwody prądu stałego i przemiennego,

−

dokonać analizy działania oraz zastosowania podstawowych elementów elektrycznych
i elektronicznych,

−

wykonać montaż układu analogowego i cyfrowego,

−

dokonać pomiaru układów analogowych i cyfrowych,

−

zbadać podstawowe elementy elektroniczne,

−

korzystać z różnych źródeł informacji.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

3. CELE KSZTAŁCENIA

W wyniku realizacji programu jednostki modułowej powinieneś umieć:

−

wyjaśnić podstawowe pojęcia oraz wielkości charakteryzujące obwody elektryczne,

−

rozróżnić źródła i odbiorniki energii elektrycznej,

−

rozróżnić podstawowe elementy obwodu elektrycznego,

−

włączyć przyrządy pomiarowe w obwód elektryczny,

−

dokonać pomiaru podstawowych wielkości elektrycznych: napięcia, natężenia prądu,
rezystancji i mocy oraz zinterpretować wyniki,

−

scharakteryzować budowę oraz wyjaśnić działanie podstawowych maszyn i urządzeń
elektrycznych,

−

odczytać symbole elementów elektrycznych umieszczone na schematach,

−

rozróżnić elementy instalacji elektrycznej: przyrządy, łączniki, osprzęt instalacyjny oraz
zabezpieczenia,

−

wskazać przeznaczenie podstawowych elementów elektronicznych,

−

odczytać schematy prostych układów elektronicznych,

−

wyjaśnić działanie prostych układów automatyki,

−

skorzystać z katalogów, poradników i dokumentacji technicznej maszyn i urządzeń
elektrycznych,

−

określić zasady bezpiecznej obsługi maszyn i urządzeń elektrycznych,

−

zastosować zasady bezpieczeństwa i higieny pracy oraz ochrony przeciwpożarowej
podczas wykonywania pomiarów.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

MATERIAŁ NAUCZANIA

4.1. Prąd elektryczny

4.1.1. Materiał nauczania

Prądem elektrycznym w znaczeniu zjawiska fizycznego nazywamy zjawisko

uporządkowanego ruchu ładunków elektrycznych przez badany przekrój poprzeczny
ś

rodowiska pod działaniem pola elektrycznego.

Rys. 1. Ilustracja zjawiska przepływu prądu elektrycznego [1, s. 13].

Prądem elektrycznym w znaczeniu wielkości skalarnej nazywamy stosunek ładunku

elektrycznego (Q,

∆

q) przenoszonego przez cząsteczki naładowane do czasu (t,

∆

t) trwania

przepływu ładunku przez dany przekrój poprzeczny środowiska, a jego wartość nazywa się
natężeniem prądu elektrycznego, czyli:
–

dla prądu stałego

–

dla prądu zmiennego

Prąd elektryczny jest wielkością skalarną. Jednostką prądu elektrycznego jest 1 amper

(1 A = C/s). Natężenie będzie miało wartość 1 A, jeżeli w czasie 1 s przez dowolny
poprzeczny przekrój przewodu przepłynie ładunek elektryczny równy 1 C.

Natężenie prądu jest wielkością podstawową, definiowaną jako stosunek ładunku

przepływającego przez przekrój poprzeczny przewodnika do czasu, w jakim on przepłynął.

gdzie:
I – natężenie prądu (w układzie SI w amperach – A)
q – przenoszony ładunek (w układzie SI w kulombach – C)
t – czas (w układzie SI w sekundach – s)

Jeden amper odpowiada prądowi przenoszącemu w ciągu jednej sekundy ładunek

jednego kulomba.

Jeden amper, to 1 kulomb na sekundę:

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Umowny kierunek prądu przyjmuje się od bieguna dodatniego do ujemnego – tak jak

pokazuje to rysunek poniżej.

Rys. 2. Umowny kierunek przepływu prądu [1, s. 15].

Rys. 3. Ilustracja kierunku przepływu prądu [1, s. 16].

Jeżeli prąd elektryczny w funkcji czasu nie ulega zmianie, to prąd taki nazywamy stałym

i oznaczamy I. Jeżeli prąd elektryczny w funkcji czasu zmienia swoją wartość (czyli jak
mówimy – natężenie prądu ulega zmianie), to prąd taki nazywamy prądem zmiennym.

Gęstością prądu elektrycznego nazywamy stosunek natężenia prądu I do przekroju

poprzecznego S przewodnika, przez który prąd płynie równomiernie. Gęstość prądu
oznaczamy przez J. Zgodnie z definicją

Jednostką gęstości prądu jest 1 amper na metr kwadratowy.
Prąd przewodzenia jest to prąd elektryczny polegający na przemieszczaniu się

elektronów swobodnych lub jonów w środowisku przewodzącym, pod wpływem pola
elektrycznego.

Prąd przesunięcia jest to prąd elektryczny występujący w dielektryku, polegający na

przemieszczaniu się ładunków dodatnich i ujemnych wewnątrz atomu bez naruszenia
struktury atomowej materii.

Prąd unoszenia, zwany też prądem konwekcji, polega na ruchu ładunków elektrycznych

nie związanych z cząstkami elementarnymi środowiska, w którym te ładunki się poruszają

Napięcie jest różnicą potencjałów między dwoma punktami obwodu (układu).

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Rys. 4. Ilustracja zjawiska napięcia elektrycznego [1, s. 17].

Napięcie (podobnie jak sam potencjał) w układzie SI mierzymy w woltach (V).

4.1.2. Pytania sprawdzające

Odpowiadając na pytania, sprawdzisz, czy jesteś przygotowany do wykonania ćwiczeń.

1. Jaka jest definicja prądu elektrycznego?
2. Jaka jest definicja natężenia prądu elektrycznego?
3. Jaka jest jednostka natężenia prądu elektrycznego?
4. Od czego zależy kierunek przepływu prądu elektrycznego?
5. W jaki sposób definiuje się gęstość prądu elektrycznego?
6. W jaki sposób definiuje się: prąd przewodzenia, prąd przesunięcia, prąd unoszenia?
7. W jaki sposób definiuje się napięcie elektryczne?

4.1.3. Ćwiczenia

Ćwiczenie 1

Oblicz, ile będzie wynosić napięcie między punktami A i B, jeżeli potencjał jednego

punktu wynosi

= 5 V, a potencjał drugiego

= 12 V.

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

1) wypisać założenia do ćwiczenia,
2) narysować rysunek do ćwiczenia,
3) obliczyć napięcie między punktami A i B,
4) zaprezentować efekty swojej pracy.

Wyposażenie stanowiska pracy:

–

przybory kreślarskie,

–

przybory do pisania,

–

kalkulator

–

notatnik,

–

literatura z rozdziału 6 dotycząca prądu elektrycznego.

Ćwiczenie 2

Oblicz, ile wynosi natężenie prądu elektrycznego i gęstość prądu w przewodzie

o przekroju S = 6 mm

, przez który przepływa 4

⋅

elektronów w czasie t = 2 s. Ładunek

elektronu e = -1,6

⋅

-19

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

1) wypisać założenia do ćwiczenia,
2) narysować rysunek do ćwiczenia,
3) obliczyć gęstość prądu elektrycznego,
4) obliczyć natężenie prądu elektrycznego,
5) zaprezentować efekty swojej pracy.

Wyposażenie stanowiska pracy:

–

przybory kreślarskie,

–

przybory do pisania,

–

notatnik,

–

literatura z rozdziału 6 dotycząca prądu elektrycznego.

4.1.4. Sprawdzian postępów

Czy potrafisz:

Tak

Nie

1) zdefiniować pojęcie prądu elektrycznego?

2) zdefiniować pojęcie natężenia prądu elektrycznego?

3) podać jednostkę natężenia prądu elektrycznego?

4) wyjaśnić od czego zależy kierunek przepływu prądu elektrycznego?

5) zdefiniować pojęcie gęstości prądu elektrycznego?

6) zdefiniowac pojęcia: prąd przewodzenia, przesunięcia i unoszenia?

7) zdefiniowac pojęcie napięcia elektrycznego?

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

4.2.

Pole magnetyczne i elektromagnetyzm

4.2.1. Materiał nauczania

Pole magnetyczne jest przestrzenią, w której siły działają na poruszające się ładunki

elektryczne, a także na ciała mające moment magnetyczny niezależnie od ich ruchu. Pole
magnetyczne jest obok pola elektrycznego przejawem pola elektromagnetycznego.
W zależności od opisu (obserwatora), to samo zjawisko może być opisywane jako objaw pola
elektrycznego, magnetycznego lub obu.

Pole magnetyczne jest polem wektorowym. Wielkości fizyczne używane do opisu pola

magnetycznego to indukcja magnetyczna B oraz natężenie pola magnetycznego H (te dwie
wielkości są powiązane ze sobą poprzez przenikalność magnetyczną).

Obrazowo pole magnetyczne przedstawia się jako linie pola magnetycznego. Kierunek

pola określa ustawienie igły magnetycznej lub obwodu, w którym płynie prąd elektryczny.

Siła działająca na przewód z prądem umieszczony w polu magnetycznym

F = BIL

gdzie:
B – indukcja magnetyczna [T],
I – nateżenie prądu elektrycznego [a],
l – długośc przewodu [m]

[T]

Indukcja magnetyczna jest podstawową wielkością charakteryzującą pole magnetyczne.

Określa ona intensywność pola magnetycznego.

Reguła prawej dłoni.
Jeżeli prawą rękę położymy na solenoidzie tak, aby cztery palce obejmowały solenoid

i były zwrócone zgodnie ze zwrotem prądu, to odchylony kciuk wskazuje zwrot linii pola
wewnątrz solenoidu.

Rys. 5. Ilustracja zależności F = F (I, l, B) [7, s. 23].

Indukcją magnetyczną B nazywamy wielkość, której wartość jest równa sile, z jaką pole

działa na przewodnik o długości l, przez który płynie prąd o natężeniu I.

Z wektorem indukcji B kojarzymy:

1. pojęcie linii indukcji magnetycznej (linia indukcji jest w każdym swym punkcie styczna

do kierunku linii B)

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Rys. 6. Linie indukcji magnetycznej [7, s. 23].

2. gęstość linii indukcji (przez jednostkę powierzchni prostopadła do B, przechodzi tyle

linii, ile wynosi wartość liczbowa na tej powierzchni)

Rys. 7. Powierzchnia prostopadła do wektora B [7, s. 24].

Strumień indukcji Φ
Strumieniem magnetycznym nazywamy iloczyn indukcji magnetycznej B przez pole

powierzchni S.

[ ] [1

] [1

]

B s

T m

Φ = ⋅

Φ =

⋅

Działanie pola magnetycznego na przewodnik z prądem
Na podstawie badań ustalono, że siła elektrodynamiczna zależy od kąta pomiędzy

przewodnikiem, a kierunkiem linii sił pola.

I l

= ⋅ ×

w zapisie algebraicznym otrzymujemy:

sin

I l B

= ⋅ ⋅ ⋅

r r

Cechy siły elektrodynamicznej

a) punkt przyłożenia – w przewodniku

b) kierunek – prostopadły do płaszczyzny wyznaczonej przez wektory

Bil

c) zwrot – reguła lewej dłoni

d) wartość –

sin

I l B

= ⋅ ⋅ ⋅

Rys. 8. Siła elektrodynamiczna F [7, s. 24].

s = 1m

B = 3T

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Reguła lewej dłoni
Jeżeli lewą dłoń ustawimy w ten sposób, że 4 palce wskazują kierunek prądu, dłoń

obrócimy tak, aby linie pola wchodziły w nią, to odchylony kciuk wskaże kierunek i zwrot
siły F.

Rys. 9. Reguła lewej dłoni [7, s. 25].

Indukcja elektromagnetyczna
Zjawisko indukcji polega na powstaniu prądu elektrycznego kosztem oddziaływania

magnetycznego. Przyczyną powstawania w przewodniku prądu jest zmiana strumienia
magnetycznego.

Rys. 10. Ilustracja zjawiska indukcji elektromagnetycznej [7, s. 26].

Kierunek prądu indukcyjnego ustala się stosując regułę Lenza.
Kierunek prądu indukcyjnego jest taki, że własny strumień magnetyczny przeszkadza

zmianom strumienia magnetycznego, dzięki któremu powstał.

Rys. 11. Ilustracja reguły Lenza [7, s. 26].

– strumień pierwotny

w –

strumień wtórny

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

rośnie, więc w przewodniku popłynie prąd, w takim kierunku, aby wytworzony przez

niego strumień Φ

nie pozwalał wzrastać Φ

Rys. 12. Ilustracja reguły Lenza [7, s. 27].

Natężenie pola magnetycznego – to wielkość wektorowa charakteryzująca pole

magnetyczne. Jego jednostką w układzie SI jest A/m (amper na metr).

Natężenie pola magnetycznego jest wielkością charakteryzującą pole magnetyczne

niezależną od własności materiału – wartością zależną jest natomiast indukcja magnetyczna.
µ

– przenikalność magnetyczna ośrodka, wyrażona w henrach na metr.

Dla cewki bez rdzenia, dla której długość jest dużo większa niż jej średnica natężenie

pola magnetycznego w środku geometrycznym cewki wynosi:

gdzie:
H – natężenie pola [A/m],
N – liczba zwojów cewki (wielkość bezwymiarowa),
I – natężenie prądu elektrycznego płynącego przez cewkę [A],
l – długość cewki [m].

4.2.2. Pytania sprawdzające

Odpowiadając na pytania, sprawdzisz, czy jesteś przygotowany do wykonania ćwiczeń.

1. Jak brzmi definicja pola magnetycznego?
2. W jaki sposób definiuje się indukcję magnetyczną?
3. Jaką zależnością określamy siłę F działająca na przewodnik z prądem umieszczony

w polu magnetycznym?

4. Jak brzmi definicja natężenia pola magnetycznego?
5. Jak brzmi reguła lewej dłoni?
6. Jak brzmi reguła prawej dłoni?
7. W jaki sposób powstaje zjawisko indukcji elektromagnetycznej?

4.2.3. Ćwiczenia

Ćwiczenie 1

Oblicz, ile wynosi wartość wektora indukcji magnetycznej w odległości 5 cm od

prostoliniowego przewodnika, przez który płynie prąd o natężeniu 5 A?

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

1) odszukać odpowiednie określenia dotyczące indukcji magnetycznej,
2) odszukać odpowiednie wzory dotyczące indukcji magnetycznej,
3) wykonać obliczenia indukcji magnetycznej,
4) przeanalizować otrzymany wynik,
5) zaprezentować wynik otrzymanego ćwiczenia.

Wyposażenie stanowiska pracy

−−−−

przybory do pisania,

−−−−

kalkulator,

−−−−

notatnik,

−−−−

literatura z rozdziału 6 dotycząca pola magnetycznego i elektromagnetyzmu.

Ćwiczenie 2

Przez prosty przewód o długości 10 cm, umieszczony prostopadle do linii pola

magnetycznego o indukcji o wartości 20 mT, płynie prąd o natężeniu 1 A. Oblicz wartość siły
działającej na ten przewód?

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

1) odszukać odpowiednie określenia dotyczące siły działającej na przewód z prądem

umieszczony w polu magnetycznym,

2) odszukać odpowiednie wzory dotyczące siły działającej na przewód z prądem

umieszczony w polu magnetycznym,

3) wykonać obliczenia,
4) przeanalizować otrzymany wynik,
5) zaprezentować efekt swojej pracy.

Wyposażenie stanowiska pracy

–

przybory do pisania,

–

kalkulator,

–

notatnik,

–

literatura z rozdziału 6 dotycząca pola magnetycznego i elektromagnetyzmu.

Ćwiczenie 3

Pole magnetyczne o indukcji 0,2 T jest ustawione prostopadle do płaszczyzny rysunku ze

zwrotem skierowanym za płaszczyznę rysunku. W tym polu wisi poziomo przewodnik
o masie 0,5 kg i długości 1 m. Oblicz natężenie prądu, jakie należy przepuścić przez
przewodnik, aby naciąg nici zmniejszył się dwukrotnie w stosunku do naciągu wywołanego
ciężarem przewodnika.

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

1) odszukać odpowiednie określenia dotyczące natężenia prądu w polu magnetycznym,
2) odszukać odpowiednie wzory dotyczące natężenia prądu w polu magnetycznym,
3) wykonać obliczenia,

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

4) przeanalizować otrzymany wynik,
5) zaprezentować efekt swojej pracy.

Wyposażenie stanowiska pracy

−−−−

przybory do pisania,

−−−−

kalkulator,

−−−−

notatnik,

−−−−

literatura z rozdziału 6 dotycząca pola magnetycznego i elektromagnetyzmu.

4.2.4. Sprawdzian postępów

Czy potrafisz:

Tak Nie

1) zdefiniować pojęcie pola magnetycznego?

2) zdefiniować pojęcie indukcji magnetycznej?

3) zdefiniować pojęcie natężenia pola magnetycznego?

4) podać regułę lewej dłoni?

5) omówić zjawisko indukcji elektromagnetycznej?

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

4.3. Podstawowe elementy i układy elektryczne

4.3.1. Materiał nauczania

Obwodem elektrycznym nazywamy zespół połączonych z sobą elementów

umożliwiający zamknięty obieg prądu.

Schemat elektryczny jest odzwierciedleniem graficznym obwodu i wskazuje sposób

połączenia z sobą jego elementów, w postaci umownych symboli. W schemacie elektrycznym
wyróżniamy:

−

elementy,

−

węzły,

−

gałęzie,

−

oczka.
Elementem obwodu elektrycznego nazywamy część obwodu niepodzielną pod

względem funkcjonalnym bez utraty cech charakterystycznych, mającą wyprowadzone na
zewnątrz końcówki (zaciski).

Węzłem obwodu elektrycznego nazywamy punkt, w którym schodzą się co najmniej trzy

prądy.

Gałęzią obwodu elektrycznego nazywamy taki odcinek obwodu zawarty między

sąsiednimi węzłami, w którym prąd ma tę samą wartość.

Oczkiem obwodu elektrycznego nazywamy połączenie gałęzi tworzące kontur

zamknięty, w którego środku nie ma żadnej gałęzi.

Konturem obwodu elektrycznego nazywamy dowolny zamknięty obwód zawierający

w swoim wnętrzu gałęzie. Kontur z rysunku zawiera trzy oczka, które są szczególnym
przypadkiem konturu.

Schematem geometrycznym lub grafem obwodu elektrycznego nazywamy

uproszczony schemat obwodu, w którym nie wyróżnia się poszczególnych elementów,
a gałęzie zastępuje się odcinkami prostoliniowymi lub łukami połączonymi z sobą w węzłach.

Ze względu na liczbę oczek obwody elektryczne dzielimy na:

−

nierozgałęzione – obwód zawierający tyko jedno oczko,

−

rozgałęzione – obwód zawierający dwa lub więcej oczek.
Elementy obwodu dzielimy:

–

ze względu na liczbę końcówek na:

−

elementy dwubiegunowe (dwójniki) – posiadające dwa zaciski o ustalonej kolejności np.:
akumulator, ogniwo, opornik itp.

−

element czterobiegunowy (czwórniki) – posiadające cztery zaciski o ustalonej kolejności.
Czwórnik ma równe prądy wejściowe i wyjściowe np.: filtr, prostownik, transformator.
Ze względów energetycznych dzielimy na:

−

aktywne (czynne) – zdolne do wytwarzania energii elektrycznej (akumulatory, ogniwa)

−

pasywne (bierne) – zdolne tylko do pobierania energii elektrycznej i zamiany jej na inne
formy energii.
Ze względu na charakterystykę prądowo – napięciową dzielimy na:

−

liniowe.

−

nieliniowe.
W skład obwodu elektrycznego wchodzą:

–

elementy źródłowe, nazywane też elementami aktywnymi (czynnymi),

–

elementy odbiorcze, nazywane też elementami pasywnymi (biernymi).
W schemacie obwodu elektrycznego źródła energii elektrycznej oznaczamy również za

pomocą znormalizowanych symboli graficznych (rys. 14).

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Rys. 13. Symbole graficzne źródeł: a) symbol ogólny źródła napięcia; b) symbol ogniwa i akumulatora [1, s. 25].

Końcówki elementu źródłowego służące do połączenia z innymi elementami

bezpośrednio lub za pomocą przewodów nazywamy zaciskami. Jeden z zacisków źródła
napięcia stałego ma potencjał wyższy i jest to tzw. biegun dodatni, oznaczony (+), a drugi ma
potencjał niższy i jest to tzw. biegun ujemny, oznaczony (-).

Różnice potencjałów między zaciskami źródła napięcia, w warunkach, gdy źródło to nie

dostarcza energii elektrycznej, nazywamy siłą elektromotoryczną lub napięciem źródłowym
i oznaczamy przez E. Biegunowość źródła oznaczamy za pomocą strzałki, której grot
wskazuje biegun (+). W źródłach elektrochemicznych kreska dłuższa oznacza biegun (+),
a kreska krótsza oznacza biegun (-). Elementami odbiorczymi, czyli pasywnymi są:

−

rezystory, w których podczas przepływu prądu zachodzi nieodwracalny proces
przekształcenia energii elektrycznej w energię cieplną.

−

cewki i kondensatory, w których energia gromadzi się odpowiednio w postaci energii
pola magnetycznego cewki energii pola elektrycznego kondensatora.

−

różnego rodzaju przetworniki energii elektrycznej w energię mechaniczną (silniki
elektryczne), chemiczną (np. elektroliza), świetlną (promieniowanie wyładowcze
w gazie) itp.
Ponadto na schemacie obwodu elektrycznego nanosimy niekiedy elementy pomocnicze,

np. przewody łączące, wyłączniki, przełączniki, elementy prostownicze lub różnego rodzaju
przyrządy pomiarowe służące do pomiaru prądu (amperomierz), napięcia (woltomierz), mocy
(watomierz), energii elektrycznej (licznik). Symbole graficzne niektórych elementów
odbiorczych oraz elementów pomocniczych przedstawiono na rysunku 15. Element, którego
własności nie zależą od biegunowości napięcia występującego na jego zaciskach i od
kierunku przepływu prądu, nazywamy elementem symetrycznym. Przykładem elementu
symetrycznego jest rezystor drutowy. Przykładem elementu niesymetrycznego jest dioda,
której rezystancja przy określonej biegunowości napięcia jest bliska zeru, a przy przeciwnej
biegunowości napięcia jest bliska nieskończoności.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Rys. 14. Symbole stosowane w schematach elektrycznych [1, s. 25].

4.3.2. Pytania sprawdzające

Odpowiadając na pytania, sprawdzisz, czy jesteś przygotowany do ćwiczeń.

1. W jaki sposób definiuje się obwód elektryczny?
2. W jaki sposób definiuje się schemat elektryczny?
3. W jaki sposób definiuje się węzeł obwodu elektrycznego?
4. Jak brzmi definicja oczka obwodu elektrycznego?
5. Jaka jest klasyfikacja obwodów elektrycznych?
6. Jakie są podstawowe elementy obwodów elektrycznych?
7. Jakie są podstawowe symbole elementów obwodów elektrycznych?

4.3.3. Ćwiczenia

Ćwiczenie 1

Mając dany schemat elektryczny przedstawiony na rysunku poniżej wypisz symbole

zastosowane w tym schemacie. Zaprezentuj symbole elementów obwodów elektrycznych na
tablicy.

Rys. 1 do ćwiczenia 1. [11].

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

1) przerysować schemat obwodu elektrycznego do zeszytu,
2) wypisać oznaczenia symboli zastosowanych w schemacie elektrycznym,
3) nazwać wypisane symbole elementów,
4) zaprezentować symbole na tablicy.

Wyposażenie stanowiska pracy

−−−−

przybory do pisania,

−−−−

przybory kreślarskie,

−−−−

notatnik,

−−−−

literatura z rozdziału 6 dotycząca podstawowych elementów i układów elektrycznych.

Ćwiczenie 2

Mając dany schemat elektryczny urządzenia dzwonkowego przedstawionego na rysunku

poniżej wypisz elementy i symbole zastosowane w tym schemacie. Zaprezentuj symbole
elementów obwodów elektrycznych na tablicy.

Rys. 1 do ćwiczenia 2. Schemat elektryczny dzwonka: 1 – styki S zwarte, młoteczek H oddalony od klosza

dzwonka B

, 2 – styki S rozwarte, młoteczek uderza w klosz [11].

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

1) przerysować schemat obwodu elektrycznego do notatnika,
2) wypisać oznaczenia symboli zastosowanych w schemacie elektrycznym,
3) nazwać wypisane symbole elementów,
4) zaprezentować symbole na tablicy,

Wyposażenie stanowiska pracy

−−−−

przybory do pisania,

−−−−

przybory kreślarskie,

−−−−

notatnik,

−−−−

literatura z rozdziału 6 dotycząca podstawowych elementów i układów elektrycznych.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

4.3.4. Sprawdzian postępów

Czy potrafisz:

Tak Nie

1) zdefiniować pojęcie obwodu elektrycznego?

2) zdefiniować pojęcie schematu elektrycznego?

3) zdefiniować pojęcie węzła, oczka i konturu obwodu elektrycznego?

4) narysować podstawowe symbole elektryczne?

5) wymienić podstawowe symbole elektryczne?

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

4.4. Obwody elektryczne prądu stałego i przemiennego

4.4.1.

Materiał nauczania

Opornik

Opornik idealny, zwany również rezystorem, jest elementem, w którym zachodzi jedynie

proces rozpraszania energii (nie zachodzą procesy wytwarzania ani akumulacji energii).
Parametrem charakteryzującym opornik idealny jest rezystancja R. Rezystancja opornika
liniowego jest stała. Rezystancja jednorodnego przewodnika o stałym przekroju jest wprost
proporcjonalna do długości przewodnika l, odwrotnie proporcjonalna do pola przekroju
S i zależy od przewodności właściwej materiału

, która charakteryzuje materiały pod

względem przewodnictwa elektrycznego.

gdzie:
l – długość przewodnika,
S – pole przekroju przewodnika,
γ

– przewodność właściwa materiału.

Źródła energii
Źródło napięcia

ródło energii o postaci szeregowego połączenia idealnego źródła napięcia i rezystancji

zwanej rezystancją wewnętrzną nazywany rzeczywistym źródłem napięciowym. Idealnym
ź

ródłem napięcia nazywamy źródło energii mające rezystancję wewnętrzną równą zeru.

Różnica potencjałów biegunów idealnego źródła nazywana jest napięciem źródłowym E.

−

Rys. 15. Źródło napięcia i jego charakterystyka [4, s. 45].

Źródło prądu

ródło energii o postaci równoległego połączenia idealnego źródła prądu i rezystancji

nazywamy rzeczywistym źródłem prądu. Idealnym źródłem prądu nazywamy element obwodu
elektrycznego dostarczający prąd o stałym natężeniu. Rezystancja wewnętrzna idealnego
ź

ródła prądu jest nieskończenie duża.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Rys. 16. Źródło prądu [4, s. 46].

Właściwości szeregowego połączenia oporników

−

przez cały układ i przez każdy z oporników płynie prąd o takim samym natężeniu I,

−

całkowity spadek potencjału (U) jest sumą spadków na poszczególnych oporach
(odpowiednio U

i U

Dzieląc powyższe równanie przez

i zauważając, że

, otrzymujemy:

czyli

Opór zastępczy dwóch oporników połączonych szeregowo jest sumą ich oporów.

Rys. 17. Szeregowe połączenie oporników [4, s. 47].

Właściwości równoległego połączenie oporników

−

do całego układu dołączone zostało napięcie U i to samo napięcie przyłożone jest do
każdego z oporników,

−

natężenie prądu płynącego przez układ (I) jest sumą natężeń płynących przez
poszczególne oporniki (odpowiednio I

i I

= +

Dzieląc równanie przez U i zauważając, że

, dostajemy:

czyli

Odwrotność oporu zastępczego

R dwóch oporników połączonych równolegle jest sumą

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

odwrotności ich oporów, czyli

Ze wzoru powyższego możemy także wprost wyrazić R. Dodajemy ułamki po prawej

stronie wzoru

R R

i odwracamy wynik

R R

Rys. 18. Równoległe połączenie oporników [4, s. 48].

Prawo Ohma

Napięcie U mierzone na końcach przewodnika o rezystancji R podczas przepływu prądu I

jest równe iloczynowi rezystancji i prądu.

U = RI

gdzie:
U – napięcie elektryczne [V],
R – rezystancja [Ω]
I – natężenie prądu elektrycznego [A]

gdzie:
G – kondunktancja [S]
S – pole przekroju przewodnika[m]

Rys. 19. Charakterystyki prądowo napięciowa przewodnika: a) nie spełniającego prawo Ohma; b) spełniającego

prawo Ohma [4, s. 50].

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

I prawo Kirchhoffa
Pierwsze prawo Kirchhoffa, dotyczące bilansu prądów w węźle obwodu elektrycznego prądu
stałego, jest następujące: dla każdego węzła obwodu elektrycznego prądu stałego suma
algebraiczna prądów jest równa zeru.

∑

Suma natężeń prądów wpływających do rozgałęzienia, równa jest sumie natężeń prądów

wypływających z tego rozgałęzienia.
II prawo Kichhoffa
Drugie prawo Kirchhoffa dotyczące bilansu napięć w oczku obwodu elektrycznego prądu
stałego, jest następująca: w dowolnym oczku obwodu elektrycznego prądu stałego suma
algebraiczna napięć źródłowych oraz suma algebraiczna napięć odbiornikowych
występujących na rezystancjach rozpatrywanego oczka jest równa zeru.

∑

Praca i moc prądu elektrycznego zmiennego.

Moc :

cos

Praca :

cos

UIT

gdzie:
U- napięcie skuteczne,
U

– maksymalna wartość napięcia,

I – natężenie skuteczne prądu elektrycznego,
I

– maksymalne natężenie prądu elektrycznego,

T – czas;
φ

– kąt przesunięcia fazowego

Obwód RL

Rys. 20. Obwód RL [8, s. 78].

Obwód składa się ze źródła prądu, żarówki i opornika. Sumaryczny opór żarówki

i opornika wynosi R

Wypadkowy opór obwodu

gdzie:

– reaktancja indukcyjna,

– prędkość kątowa,

Z – impedancja;

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Obwód RC

Rys. 21. Obwód RC [8, s. 79].

Obwód składa się ze źródła prądu, żarówki i kondensatora. Opór żarówki wynosi R. Opór
pozorny (nie wydziela się na nim ciepło) pojemnościowy kondensatora wynosi X

. Opór

pozorny pojemnościowy:

wypadkowy opór obwodu:

gdzie:ε

– siła elektromotoryczna ogniwa,

C – pojemność kondensatora,
X

– reaktancja pojemnościowa,

Obwód RLC

Rys. 22. Obwód RLC [8, s. 92].

Obwód taki buduje się, aby zniwelować działanie oporu pozornego. Zakładamy, że X

Obwód składa się ze źródła prądu, żarówki, zwojnicy i kondensatora. Sumaryczny opór
ż

arówki i zwojnicy wynosi R. Opór pozorny (nie wydziela się na nim ciepło) pojemnościowy

kondensatora wynosi X

Opór pozorny pojemnościowy:

Opór indukcyjny zwojnicy:

Z – wypadkowy opór obwodu:

)

(

−

gdzie:

C – pojemność kondensatora,
X

– opór pozorny pojemnościowy,

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

4.4.2. Pytania sprawdzające

Odpowiadając na pytania, sprawdzisz, czy jesteś przygotowany do wykonania ćwiczeń.

1. Jakie są właściwości szeregowego połączenia oporników?
2. Jakie są właściwości równoległego połączenia oporników?
3. Jak brzmi prawo Ohma?
4. Jak brzmi I prawo Kirchhoffa?
5. Jak brzmi II prawo Kirchhoffa?
6. Jaka jest definicja źródła napięcia?
7. Jaka jest definicja źródła prądu?
8. Jaka jest definicja prądu zmiennego i przemiennego?
9. Jaka jest zależność określająca natężenie skuteczne?
10. Jaka jest zależność określająca napięcie skuteczne?
11. Jaka jest zależność określająca moc i pracę prądu elektrycznego?
12. Jakie są właściwości szeregowego obwodu RL?
13. Jakie są właściwości szeregowego obwodu RC?
14. Jakie są właściwości obwodu szeregowego RLC?

4.4.3. Ćwiczenia

Ćwiczenie 1

Mając dany schemat pomiarowy oraz tabele przedstawione poniżej sprawdź prawo

Ohma. Przedstaw otrzymane wyniki oraz dokonaj ich analizy.

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

1) sporządzić wykaz aparatury dotyczący ćwiczenia,
2) połączyć układy pomiarowe dotyczące ćwiczenia,
3) dokonać niezbędnych obliczeń dla potrzeb ćwiczenia,
4) sporządzić wykres,
5) przeprowadzić analizę wyników,
6) wyciągnąć wnioski z przeprowadzonego ćwiczenia,
7) zaprezentować efekt swojej pracy.

Wyposażenie stanowiska pracy:

−

przybory kreślarskie,

−

przybory do pisania,

−

aparatura kontrolno-pomiarowa,

−

notatnik,

−

literatura z rozdziału 6 dotycząca obwodów elektrycznych prądu stałego i przemiennego.

U Rs Ro

Rys. 1 do ćwiczenia 1. Schemat układu pomiarowego do ćwiczenia [opracowanie własne].

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Tabela 1 do ćwiecznia 1. Tabela obliczeniowa do schematu pomiarowego przedstawionego na rysunku 1

[opracowanie własne].

V/dz

A/dz

Ω

V/dz

A/dz

Ω

Rśr

Charakterystyka I = f(U):

R1 = ..... . [Ω] R2 = ..... . [Ω]

U Rs

Rys. 2 do ćwiczenia 1. Schemat układu pomiarowego do ćwiczenia [opracowanie własne].

Tabela 2 do ćwiczenia 1. Tabela obliczeniowa do schematu pomiarowego przedstawionego na rysunku 2

[opracowanie własne].

Lp.

V/dz

A/dz

Ω

Rśr.

Charakterystyka I = f(U)

Ćwiczenie 2

Dwa rezystory o rezystancjach R

= 20 Ω i R

= 40 Ω połączono szeregowo włączając do

ródła o napięciu U = 12 V. Oblicz rezystancję zastępczą obwodu oraz spadki napięcia na

poszczególnych rezystorach.

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

1) wypisać założenia do zadania,
2) wypisać wielkości szukane do zadania,
3) narysować poglądowy rysunek do zadania,

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

4) dokonać niezbędnych obliczeń,
5) przeprowadzić analizę wyników,
6) wyciągnąć wnioski z przeprowadzonego ćwiczenia,
7) zaprezentować efekt swojej pracy.

Wyposażenie stanowiska pracy:

–

przybory do pisania,

–

przybory kreślarskie,

–

notatnik,

–

literatura z rozdziału 6 dotycząca obwodów elektrycznych prądu stałego i przemiennego.

Ćwiczenie 3

Do obwodu składającego się z czterech rezystorów połączonych szeregowo

doprowadzono napięcie U = 220 V. Obliczyć rezystancję zastępczą obwodu, prąd
w obwodzie i spadki napięcia na poszczególnych rezystorach, jeżeli R

= 8 Ω, R

= 16 Ω,

= 10 Ω, R

= 21 Ω.

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

1) wypisać założenia do zadania,
2) wypisać wielkości szukane do zadania,
3) narysować poglądowy rysunek do zadania,
4) dokonać niezbędnych obliczeń,
5) przeprowadzić analizę wyników,
6) wyciągnąć wnioski z przeprowadzonego ćwiczenia,
7) zaprezentować efekt swojej pracy.

Wyposażenie stanowiska pracy:

–

przybory do pisania,

–

przybory kreślarskie,

–

notatnik,

–

literatura z rozdziału 6 dotycząca obwodów elektrycznych prądu stałego i przemiennego.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

4.4.4. Sprawdzian postępów

Czy potrafisz:

Tak Nie

zdefiniować pojęcie obwodu elektrycznego?

wyjaśnić pojęcie schematu elektrycznego?

wyjaśnić pojęcia element obwodu elektrycznego, węzeł?

wyjaśnić pojęcie obwodu elektrycznego, gałąź obwodu, kontur
obwodu elektrycznego?

podać klasyfikację obwodów elektrycznych?

określić właściwości szeregowego połączenia oporników?

określić właściwości równoległego połączenia oporników?

podać prawo Ohma?

podać I i II prawo Kirchhoffa?

10)

omówić źródło napięcia i prądu?

11)

zdefiniować pojęcie prądu zmiennego i przemiennego?

12)

podać zależność określającą natężenie skuteczne?

13)

podać zależność określającą napięcie skuteczne?

14)

podać zależność na moc i pracę prądu elektrycznego?

15)

omówić obwód RL szeregowy?

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

4.5. Wykorzystanie schematów i instrukcji

4.5.1. Materiał nauczania

Umiejętność prawidłowego odczytywania schematów elektrycznych jest zasadniczym

czynnikiem prawidłowej eksploatacji urządzeń sterowniczych. W schematach odróżnia się
obwody główne i pomocnicze. Obwody główne to obwody dużej mocy zasilające odbiorniki.
Obwody pomocnicze, zwane również wtórnymi, spełniają dodatkowe funkcje na rzecz
obwodów głównych lub przewidziane są do wykonywania samodzielnych zadań w zakresie
pomiarów, sygnalizacji, automatyki itp. Obwody pomocnicze zasilane są bądź z obwodów
głównych, bądź z innych źródeł energii prądu przemiennego lub prądu stałego.

Schematy elektroniczne dzieli się na dwie podstawowe grupy:
a) schematy ideowe,
b) schematy wykonawcze (montażowe).
Schemat ideowy prezentuje układ połączeń urządzenia przedstawiając przede wszystkim

działanie funkcjonalne układu bez uwzględniania elementów spełniających funkcje
pomocnicze i dodatkowe.

W dokumentach urządzeń sterowniczych i sygnalizacyjnych stosuje się przeważnie trzy

podstawowe rodzaje schematów ideowych: schemat funkcjonalny, schemat zasadniczy oraz
schemat blokowy.

Schemat funkcjonalny określa funkcjonalne zależności technologiczne lub elektryczne

między elementami lub członami układu.

Schemat zasadniczy, zwany również schematem rozwiniętym, przedstawia powiązanie

obwodów głównych z obwodami wtórnymi oraz pokazuje szczegółowe zasady działania
układu elektrycznego.

Schemat blokowy zwany również schematem strukturalnym, przedstawia w sposób

uproszczony funkcjonalne człony układu. Schemat blokowy rysowany jest w postaci bloków
i torów sygnałowych bez wnikania w sposób rozwiązywania schematu elektrycznego.

Schemat wykonawczy zwany również schematem montażowym (lub roboczym)

przedstawia graficznie układ połączeń wewnątrz lub na zewnątrz urządzenia. Na schematach
wykonawczych wykazuje się konkretne połączenia między aparatami, z uwzględnieniem
przybliżonego, przestrzennego rozmieszczenia tych aparatów.

Zgodnie z ogólnie przyjętą zasadą symbole należy rysować w stanie:

−

beznapięciowym,

−

w którym dany element nie jest pobudzony przez siłę zewnętrzną np. nacisk
mechaniczny.
Symbole graficzne, najczęściej stosowane w schematach elektronicznych podane są

w tabeli 1.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Tabela 1

Symbole graficzne najczęściej stosowane w schematach [11].

Lp.

Nazwa

Symbol

Zestyk łącznika

a) zwierny (normalnie otwarty)

b) rozwierny (normalnie zamknięty)

c) przełączany

d) zwierny o napędzie ręcznym

e) rozwierny o napędzie ręcznym

f) zwierny o napędzie ręcznym z samoczynnym
powrotem (przycisk)

g) rozwierny o napędzie ręcznym z samoczynnym

powrotem (przycisk)

Zestyk przekaźnika o opóźnionym działaniu (zwłoczny)

a) zwierny ze zwłoką przy zamykaniu

b) zwierny ze zwłoką przy otwieraniu

c) zwierny ze zwłoką przy otwieraniu i zamykaniu

d) rozwierny ze zwłoką przy zamykaniu

e) rozwierny ze zwłoką przy otwieraniu

f) rozwierny ze zwłoką przy otwieraniu i zamykaniu

Zestyk rozwierny przekaźnika cieplnego

Łącznik trójbiegunowy

Cewka przekaźnika, stycznika

a) symbol ogólny (cewka stycznika narysowana jest

grubszą linia niż cewka przekaźnika)

b) cewka prądu przemiennego

c) cewka prądowa

d) cewka napięciowa

e) cewka przekaźnika nadprądowego

f) cewka przekaźnika podnapięciowego

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Cewka przekaźnika zwłocznego

a) ze zwłoką przy wzbudzaniu

b) ze zwłoką przy odwzbudzaniu

c) ze zwłoką przy wzbudzaniu i odwzbudzaniu

Cewka przekaźnika spolaryzowanego (biegunowego)

Organ napędowy przekaźnika cieplnego

Zabezpieczenie nadprądowo-cieplne

10.

Bezpiecznik topikowy

11.

Dzwonek

12.

Lampka sygnalizacyjna

a) symbol ogólny

c) neonówka

13.

Rezystor stały

14.

Rezystor nastawny

15.

Silnik
a) symbol ogólny

b) na prąd przemienny

c) asynchroniczny trójfazowy o wirniku zwartym

d) asynchroniczny trójfazowy o wirniku pierścieniowym

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Rysując lub korzystając ze schematów należy pamiętać, że:

−

układy elektryczne przedstawione są w stanie spoczynkowym, bezprądowym. Zestyk
zwierny przedstawia się zawsze jako zestyk otwarty a zestyk rozwierny jako zestyk
zamkniętym,

−

schematy połączeń muszą być wzajemnie kompatybilne. Oznacza to, że poszczególne
elementy na tych schematach musza być w jednakowy sposób oznaczane,

−

należy dokładnie oznaczać zaciski przyłączeniowe.
Kolejnym elementem mającym znaczenie dla prawidłowego funkcjonowania urządzenia

jest jego instrukcja lub dokumentacja techniczno ruchowa (DTR). W dokumentacji
techniczno-ruchowej zawarte są podstawowe informacje dotyczące eksploatacji urządzenia.
Zawarte są ponadto informacje dotyczące przyczyn niesprawności urządzenia, podstawowe
parametry eksploatacyjne urządzenia, rysunki i schematy.

Do dokumentacji technicznej zalicza się:

−

projekt techniczny,

−

dokumentacje techniczną dostarczaną przez wytwórcę urządzenia,

−

dokumentację eksploatacyjną.
Dokumentacja fabryczna zawiera:

−

rysunku konstrukcyjne, montażowe i zestawieniowe,

−

karty gwarancyjne,

−

fabryczne instrukcje obsługi.
Dokumentacja eksploatacyjna obejmuje:

−

dokumenty przyjęcia urządzenia do eksploatacji,

−

instrukcje eksploatacji urządzeń,

−

książki, raporty lub karty pracy urządzeń,

−

dokumenty dotyczące oględzin, przeglądów, konserwacji, napraw i remontów urządzeń,

−

protokoły zawierające wyniki prób i pomiarów,

−

dokumenty dotyczące rodzaju i zakresu uszkodzeń i napraw,

−

wykazy niezbędnych części zamiennych i specjalnych narzędzi.
Instrukcja urządzenia powinna składać się z części ogólnej i części szczegółowej.

Część ogólna instrukcji powinna zawierać następujące informacje:

−

przedmiot instrukcji – tu powinna być podana informacja jakiego urządzenia dotyczy
opracowana instrukcja, dla jakiego personelu jest przeznaczona i o jakich kwalifikacjach,

−

podstawę opracowania instrukcji – w tej części należy podać przepisy szczegółowe,
dokumentację fabryczną, dokumenty potwierdzające przyjęcie urządzenia do eksploatacji,

−

klauzulę zatwierdzającą instrukcję do stosowania z podaniem imienia i nazwiska
z podpisem osoby, która instrukcję zatwierdziła i wprowadziła jako obowiązującą do
eksploatacji.
Część szczegółowa instrukcji powinna zawierać:

a) ogólną charakterystykę urządzenia określającą:

−

przeznaczenie urządzenia,

−

podstawowe parametry (moc, napięcie),

−

układ połączeń z opisaną aparaturą i wielkościami zabezpieczeń;

b) obsługę urządzenia z określeniem:

−

czynności związanych z uruchomieniem urządzenia i zatrzymaniem urządzenia przy
pracy normalnej i awaryjnej,

−

zasady postępowania w razie awarii, pożaru lub innych zakłóceń w pracy urządzeń,

−

obowiązków osób obsługi, określających zakres tych obowiązków i uprawnień,

−

sposobu prowadzenia zapisów czynności ruchowych, odczytówwskazań przyrządów
kontrolno-pomiarowych z podaniem ich terminów,

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

c) wymagania w zakresie konserwacji urządzenia określające:

−

zakres i termin planowanych oględzin, przeglądów, prób i badań oraz prac
kontrolno-pomiarowych (w tym ochrony przeciwporażeniowej),

−

zasady kwalifikowania urządzenia do remontu.

d) zakres wymagań dotyczących ochrony przed porażeniem, wybuchem, pożarem i inne

wymagania w zakresie bhp, takie jak:

−

bezpieczne wykonywanie prac planowych,

−

rodzaj stosowanego sprzętu ochronnego,

−

sposób i rodzaj używanego sprzętu przeciwpożarowego w przypadku wystąpienia
pożaru.

4.5.2. Pytania sprawdzające

Odpowiadając na pytania, sprawdzisz, czy jesteś przygotowany do wykonania ćwiczeń.

1. Jaka jest definicja schematu ideowego urządzenia?
2. Jaka jest definicja schematu rozwiniętego?
3. Jaka jest definicja schematu montażowego?
4. Jaka jest definicja schematu oprzewodowania?
5. Jakie są zasady korzystania ze schematów elektrycznych?
6. W jaki sposób definiuje się dokumentację techniczno – ruchową?

4.5.3. Ćwiczenia

Ćwiczenie 1

Na podstawie instrukcji zasilacza stabilizowanego dokonaj jego charakterystyki.

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

1) napisać przeznaczenie urządzenia,
2) wypisać podstawowe parametry pracy (moc, napięcie),
3) narysować układ połączeń urządzenia,
4) wypisać podstawowe wielkości zabezpieczeń,
5) wypisać czynności związane z uruchomieniem urządzenia,
6) wypisać czynności związane z zatrzymaniem pracy urządzenia przy pracy normalnej i

awaryjnej,

7) wymienić zasady postępowania w razie awarii.

Wyposażenie stanowiska pracy:

−

zasilacz stabilizowany,

−

instrukcja zasilacza stabilizowanego,

−

dokumentacja techniczna zasilacza stabilizowanego,

−

przybory kreślarskie,

−

przybory do pisania,

−

notatnik,

−

literatura z rozdziału 6 dotycząca wykorzystania schematów i instrukcji.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Ćwiczenie 2

Na podstawie instrukcji zasilacza ZA REG dokonaj jego charakterystyki. Wypisz

parametry pracy zasilacza, procedury postępowania w przypadku awarii zasilacza. Dokonaj
interpretacji otrzymanych wyników.

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

1) przeczytać uważnie instrukcje obsługi zasilacza ZA REG,
2) wypisać parametry pracy zasilacza ZA REG,
3) przeanalizować dokumentację techniczną,
4) odczytać

informacje

zawarte

schemacie

ideowym

zasilacza

urządzenia

elektronicznego,

5) odczytać informacje zawarte na schemacie montażowym zasilacza urządzenia

elektronicznego.

Wyposażenie stanowiska pracy:

−

zasilacz stabilizowany,

−

instrukcja zasilacza stabilizowanego,

−

dokumentacja techniczna zasilacza,

−

przybory do pisania,

−

notatnik,

−

literatura zgodna z rozdziałem 6 dotycząca wykorzystania schematów i instrukcji.

4.5.4. Sprawdzian postępów

Czy potrafisz:

Tak Nie

1) zdefiniować pojęcie schematu montażowego?

2) zdefiniować pojęcie schematu ideowego?

3) zdefiniować pojęcie schematu funkcjonalnego?

4) omówić zasady korzystania ze schematów elektronicznych?

5) odczytywać informacje ze schematów ideowych i montażowych?

6) wymienić elementy wchodzące w skład schematu montażowego lub
ideowego danego urządzenia?

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

4.6.

Podstawy miernictwa elektrycznego

4.6.1. Materiał nauczania

Przyrząd pomiarowy jest zbiorem przetworników tworzącym informacyjny kanał

pomiarowy, w którym występuje transmisja kanału użytecznego, a szumy i zakłócenia
występujące w kanale utożsamia się ze stratą informacji, a więc błędem pomiaru.

Czynności związane z planowaniem pomiarów powinny być opisane w dokumencie

zwanym scenariuszem pomiarów, w którym powinno się zaplanować:
–

zestaw przyrządów podstawowych i pomocniczych oraz sposób ich połączenia (między
sobą i z obiektem badanym),

–

ochronę układu pomiarowego od zakłóceń i sposób uziemienia,

–

napięcie zasilające i dopuszczalne jego wahanie,

–

czas nagrzewania przyrządów w celu uzyskania ich w znamionowej dokładności,

–

kolejność oraz sposób zerowania i wzorcowania,

–

sposób sprawdzenia prawidłowości stanowiska pomiarowego,

–

warunki zewnętrzne pomiaru i dopuszczalne zmiany graniczne,

–

warunki normalnego działania badanego obiektu,

–

kolejność pomiaru poszczególnych parametrów obiektu,

–

zakres zmian wartości wielkości mierzonych i odpowiadające im zakresy pomiarowe
użytych przyrządów pozwalające uzyskać założoną dokładność pomiaru.

–

wskazówki postępowania w przypadku niewłaściwego działania przyrządów lub
niewłaściwego zachowania się badanego obiektu,

–

ewentualność wprowadzenia zmian w scenariuszu oraz postępowanie alternatywne.
Zasady przeprowadzania pomiarów:

–

dokładnie zrozumieć cechy badanego zjawiska lub obiektu oraz zrozumieć podstawy
teoretyczne działania zastosowanych przyrządów pomiarowych (uświadomić sobie co
właściwie mierzy dany przyrząd),

–

notować przebieg pomiarów i kolejne wyniki,

–

zapisywać: wyniki liczbowe oraz wartości zmiennych warunków otoczenia, dane obiektu.
Uwagi dotyczące realizacji pomiaru

–

czynności wstępne – zestawić stanowisko pomiarowe, wykonać wszystkie połączenia
elektryczne przyrządu bez załączenia zasilania,

–

czynności

przygotowawcze:

przeprowadzeniu

niezbędnych

połączeń

(z uwzględnieniem elementów dopasowujących, źródeł zasilania itp.) we wszystkich
przyrządach nastawić przełączniki zakresów oraz regulatory czułości w takich
położeniach, w których nie nastąpi przeciążenie przyrządu podczas próbnego załączenia
stanowiska,

–

czynności sprawdzające: przeprowadzić dokładny przegląd prawidłowości połączeń,
biegunowości źródeł zasilania, nastawionych wartości napięć itp.,

–

załączenie zasilania,

–

pomiar próbny: po upływie czasu przewidzianego na ustalenie się warunków termicznych
układu (tzw. czasu nagrzewania) przeprowadza się pomiar próbny w celu wykrycia
ewentualnego nieprawidłowego działania aparatury,

–

pomiary właściwe.

Miernik magnetoelektryczny

W mierniku magnetoelektrycznym działają siły na przewody cewki nawiniętej na

prostokątnej ramce umieszczonej w polu magnetycznym magnesu stałego. Tworzą one parę
sił skręcającą ramkę. Obrotowi przeciwdziała moment zwracający rosnący wraz z kątem
obrotu. Równowaga ustala się przy zrównaniu obu momentów.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Rys. 23. Schemat galwanometru lusterkowego [12].

Na rys. 23 pokazany jest schemat galwanometru lusterkowego. Ramka z cewką

C zawieszona jest na cienkich sprężystych taśmach dających moment zwracający,
a stanowiących zarazem doprowadzenie prądu do cewki (zaciski A i B). Do górnej taśmy
przymocowane jest lusterko L. Wiązka światła po odbiciu od niego pada na skalę, na której
można odczytać kąt obrotu ramki.
Miernik elektromagnetyczny

Zasada działania polega na wciąganiu rdzenia ferromagnetycznego do wnętrza cewki,

przez którą przepływa mierzony prąd. Szkic modelu pokazuje rys. 24a.

Rys. 24. Schemat miernika elektromagnetycznego [12].

Inny typ miernika elektromagnetycznego wykorzystuje odpychanie się dwóch blaszek

ferromagnetycznych umieszczonych w cewce, przez którą płynie mierzony prąd (rys. 24b).
Jedna z blaszek (1) jest nieruchoma, a druga (2) przymocowana do osi. Sprężynka spiralna Sp
zapewnia moment zwracający. Miernik ten, po wyskalowaniu prądem stałym, mierzy wartość
skuteczną prądu zmiennego.

Woltomierz jest to przyrząd pomiarowy za pomocą, którego mierzy się napięcie

elektryczne (jednostka napięcia wolt).

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Rys. 25. Woltomierz [12]

Woltomierz jest włączany równolegle do obwodu elektrycznego. Idealny woltomierz

posiada nieskończenie dużą rezystancję wewnętrzną. W związku z tym oczekuje się
pomijalnie małego upływu prądu przez cewkę pomiarową. Obwody, w których dokonujemy
pomiaru napięcia mogą mieć różną konfigurację i parametry, które pod wpływem włączenia
woltomierza do obwodu ulec mogą zmianie, obarczając wynik pomiaru pewnym błędem –
gdyż woltomierz zasilanie (moc) czerpie najczęściej z układu. Pomiaru natężenia prądu
dokonuje się poprzez oddziaływanie przewodnika z prądem i pola magnetycznego.

Stosowane są też amperomierze cieplne i termoelektryczne, wykorzystujące efekt

nagrzewania się przewodu, w którym płynie prąd. Amperomierze cieplne stosuje się
w obwodach wielkiej częstotliwości gdzie indukcyjność cewki amperomierza magnetycznego
wprowadzałaby duże zmiany w obwodzie.

Przy pomiarach prądu stałego, dla zwiększenia zakresu pomiarowego cewkę ustroju łączy

się równolegle z bocznikiem, przez który płynie część prądu. Wówczas odchylenie organu
ruchomego mikroamperomierza jest proporcjonalne do prądu płynącego przez cały układ
miernika. Współczynnik proporcjonalności pozwalający wyznaczyć rzeczywistą wartość
prądu odpowiada, z pewną dokładnością, wartości stosunku rezystancji ustroju do rezystancji
wewnętrznej całego miernika, wynikającej z równoległego połączenia rezystancji ustroju oraz
bocznika. Do pomiaru dużych prądów stałych stosuje się również przekładniki prądu stałego,
tzw. transduktory. Ze względu na wysokie koszty są rzadko stosowane.

Do rozszerzenia zakresu pomiarowego amperomierza przy pomiarach prądu

przemiennego wykorzystuje się układ amperomierza z przekładnikiem prądowym.

Amperomierz jest włączany szeregowo w obwód elektryczny. Idealny amperomierz

posiada nieskończenie małą rezystancję wewnętrzną. W amperomierzach realizowalnych
fizycznie wartość rezystancji wewnętrznej jest różna od zera. W związku z tym występuje na
nich spadek napięcia mający wpływ na dokładność wyniku dokonanego pomiaru. Rezystancję
wewnętrzną amperomierza można pominąć w pomiarach technicznych, przy zachowaniu
warunków znamionowych pomiaru.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Rys. 26. Amperomierz tablicowy [12]

Watomierz – jest przyrządem przeznaczonym do pomiaru mocy czynnej.
Watomierze budowane są jako mierniki: elektrodynamiczne, ferrodynamiczne,

indukcyjne.
Watomierz elektrodynamiczny – najczęściej spotykany typ miernika. Przeznaczony jest do
pomiaru mocy w obwodach prądu stałego i przemiennego. Ma on dwie cewki: nieruchomą
cewkę prądową, o małej rezystancji oraz ruchomą cewkę napięciową, o dużej rezystancji.
Cewkę prądową włącza się do układu poprzez zaciski prądowe, szeregowo z obciążeniem.
Cewkę napięciową – poprzez zaciski napięciowe, równolegle z obciążeniem. Odchylenie
wskazówki miernika jest proporcjonalne do iloczynu prądu w cewce prądowej, napięcia na
cewce napięciowej i cos φ

P = U · I · cos φ

gdzie:
U – napięcie
I – natężenie
cos φ – kąt fazowy (w prądzie zmiennym )
Na tarczy podziałkowej watomierza znajduje się symbol jednostki wielkości mierzonej
(W – wat, moc czynna).

4.6.2. Pytania sprawdzające

Odpowiadając na pytania, sprawdzisz, czy jesteś przygotowany do wykonania ćwiczeń.

1. Jaka jest definicja przyrządu pomiarowego?
2. Jakie elementy wchodzą w skład schematu funkcjonalnego elektronicznych przyrządów

pomiarowych?

3. Jakie są parametry przyrządów pomiarowych?
4. Jakie czynności dotyczą planowania pomiarów?
5. Jakie są zasady przeprowadzania pomiarów?
6. Jaka jest budowa mierników do pomiaru napięcia, natężenia i mocy?

4.6.3. Ćwiczenia

Ćwiczenie 1

Mając dane napięcie 220 V oraz natężenie prądu elektrycznego wynoszące 0,5 A oblicz

moc pobieraną przez odbiornik?

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

1) wypisać założenia do zadania,
2) wypisać wielkości szukane do zadania,
3) dokonać niezbędnych obliczeń,
4) przeprowadzić analizę wyników,
5) wyciągnąć wnioski z przeprowadzonego ćwiczenia,
6) zaprezentować efekt swojej pracy.

Wyposażenie stanowiska pracy:

–

przybory kreślarskie,

–

przybory do pisania,

–

aparatura kontrolno-pomiarowa,

–

notatnik,

–

literatura z rozdziału 6 dotycząca podstaw miernictwa elektrycznego.

Ćwiczenie 2

Dokonaj pomiaru i regulacji napięcia stałego. Dobierz aparaturę kontrolno-pomiarową.

Zaprezentuj otrzymane wyniki.

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

1) sporządzić wykaz aparatury w celu wykonania pomiaru napięcia i prądu,
2) połączyć układy pomiarowe w celu wykonania pomiaru napięcia i prądu,
3) dokonać pomiarów i regulacji napięcia stałego,
4) przeanalizować wyniki,
5) zinterpretować wyniki,
6) zaprezentować efekt swojej pracy.

Wyposażenie stanowiska pracy:

–

aparatura kontrolno-pomiarowa,

–

przybory kreślarskie,

–

przybory do pisania,

–

notatnik,

–

literatura z rozdziału 6 dotycząca podstaw miernictwa elektrycznego.

U U= 24V

Rys. 1 do ćwiczenia 2. Schemat układu pomiarowego [opracowanie własne].

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Tabela 1 do ćwiczenia 2. Tabela pomiarowa do schematów pomiarowych [opracowanie własne].

Zakres

max

Lp.

V/dz

U1 Rs U2

Rys. 2 do ćwiczenia 2. Schemat układu pomiarowego [opracowanie własne].

Tabela 2 do ćwiczenia 2. Tabela pomiarowa do schematu pomiarowego [opracowanie własne].

U2/U1

Położenie
Suwaka

Lp.

V/dz

Skrajne
dolne

¼
dług.

Środ-
kowe

¾
dług.

Skrajne
Górne

U Rs Vw Vb

Rys. 3 do ćwiczenia 2. Schemat układu pomiarowego [opracowanie własne].

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Tabela 3 do ćwiczenia 2. Tabela pomiarowa do schematu pomiarowego [opracowanie własne].

n1=

n2=

Lp.

n1·Ub

∆

n2·Ub

∆

Kl.
dokł.

4.6.4. Sprawdzian postępów

Czy potrafisz:

Tak Nie

1) wyjaśnić pojęcie przyrządu pomiarowego?

2) wymienić elementy wchodzące w skład schematu funkcjonalnego?

3) wyjaśnić pojęcie elektronicznych przyrządów pomiarowych?

4) wymienić parametry przyrządów pomiarowych?

5) wymienić czynności dotyczące planowania pomiarów?

6) wymienić i omówić zasady przeprowadzania pomiarów?

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

4.7.

Maszyny i urządzenia elektryczne

4.7.1. Materiał nauczania

W maszynie prądu stałego można wyróżnić dwie podstawowe części: nieruchomą zwaną

stojanem lub magneśnicą i wirującą zwaną wirnikiem lub twornikiem. Jarzmo stojana
zazwyczaj wykonane jest jako żeliwny lub staliwny odlew – jest to zasadnicza część obwodu
magnetycznego oraz element konstrukcyjny, do którego przymocowane są łożysko oraz
pozostałe elementy nie wirujące. Na biegunach głównych umieszczone są nabiegunniki
wykonane z pakietu izolowanych blach.

Rys. 27. Budowa maszyny elektrycznej: 1 – stojan maszyny, 2 – szczotki, 3 – wirnik, 4 – uzwojenia wirnika,

5 – uzwojenie wzbudzenia, 6 – bieguny główne, 7 – nabiegunniki [11].

Ze względu na ograniczenie strat rdzeń twornika wykonany jest z izolowanych blach

stalowych. Uzwojenie twornika znajduje się w otwartych żłobkach i zabezpieczone jest przed
wypadnięciem poprzez użycie klinów z materiału niemagnetycznego. Uzwojenie to jest
bezpośrednio połączone z komutatorem, który składa się z wielu wycinków przedzielonych
między sobą materiałem izolacyjnym. Po komutatorze ślizgają się szczotki wykonane
najczęściej z grafitu. Między stojanem a wirnikiem istnieje szczelina powietrzna.
Komutacja

W czasie pracy maszyny następuje wielokrotny zwrot prądu w uzwojeniach twornika.

Zespół zjawisk towarzyszących zmianie kierunku prądu w elementach obwodu – na przykład
w gałęziach lub uzwojeniach – nazywamy komutacją.

W zależności od sposobu zasilania uzwojenia wzbudzenia rozróżniamy następujące typy

silników prądu stałego:

−

silnik obcowzbudny,

−

silnik bocznikowy,

−

silnik szeregowy,

−

silnik szeregowo-bocznikowy.
Każdemu typowi maszyn odpowiadają inne właściwości statyczne i dynamiczne oraz

odmienne sposoby pracy. Podstawowe informacje, jakie powinny być umieszczone na
tabliczce znamionowej maszyny prądu stałego – zarówno prądnicy jak i silnika – to:

−

napięcie obwodu twornika U

−

moment obciążenia T,

−

prąd obciążenia I,

−

prąd wzbudzenia I

−

prędkość obrotowa n,

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Silnik bocznikowy

W silniku bocznikowym uzwojenie wzbudzenia jest połączone równolegle z obwodem

twornika. Ten sposób połączenia zapewnia taką samą wartość napięcia na zaciskach
uzwojenia wzbudzenia i gałęzie twornika. Prąd wzbudzenia jest, więc niezależny od
obciążenia i jego wartość wynosi: I

= U / R

. Właściwości ruchowe silnika bocznikowego są

zbliżone do właściwości silnika obcowzbudnego. Prąd pracującego silnika bocznikowego
wynosi: I = I

+ I

silnik bocznikowy

silnik obcowzbudny

Rys. 28. Uproszczony schemat silnika bocznikowego i obcowzbudnego [11].

Charakterystyka mechaniczna pokazuje zależność prędkości obrotowej od momentu

obciążenia.

Rys. 29. Charakterystyka mechaniczna silnika bocznikowego prądu stałego [11].

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Rys. 30. Uproszczony schemat silnika szeregowego [11].

Zaletą silnika szeregowego jest duża wartość momentu w czasie rozruchu. Wadami

natomiast są: znaczna zmienność prędkości obrotowej, zależność prędkości obciążenia oraz
możliwość rozbiegania się silnika. Cechy te powodują, że szeregowe silniki prądu stałego
mogą znaleźć jedynie zastosowanie w układach napędowych, gdzie będą trwale połączone
układem napędzanym np: w pojazdach trakcyjnych.

Rys. 31. Charakterystyka mechaniczna [11].

Silnik szeregowo-bocznikowy łączy w sobie cechy silnika szeregowego i bocznikowego.

Jego własności zależą głównie od tego, które uzwojenie dominuje i ma największy wpływ na
pracę maszyny oraz czy przepływy z obu uzwojeń są zgodne czy przeciwne.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Rys. 32. Uproszczony schemat silnika szeregowo-bocznikowego [11]

Maszyny asynchroniczne

Maszyny asynchroniczne budowane są najczęściej jako trójfazowe. Podstawowymi

częściami są stojan i wirnik. Stojan jest częścią nieruchomą wykonaną z izolowanych
nakrzemowanych blach. Wirnik maszyny asynchronicznej jest częścią ruchomą i podobnie
jak stojan wykonany jest z pakietu blach. Blachą nadaje się odpowiedni kształt przy użyciu
specjalnych wykrojników. Wykorzystanie blach w elementach maszyny pozwala na
ograniczenie strat histerezowych i prądów wirowych. Na obwodzie wirnika i stojana
umieszczone są żłobki, wewnątrz których znajdują się uzwojenia. Końce uzwojeń stojana
wyprowadzone są na zewnątrz, gdzie mogą być połączone w trójkąt lub gwiazdę.
Zasada działania maszyny asynchronicznej (indukcyjnej)

Zasadę działania maszyny asynchronicznej najprościej wyjaśnić na zasadzie maszyny

trójfazowej. Jeżeli w trójfazowym uzwojeniu stojana płynie prąd, to wytworzone zostaje
wirujące pole magnetyczne. Prędkość wirowania tego pola, zwana także prędkością
synchroniczną, jest zależna od ilości par biegunów i częstotliwości prądu zasilającego.

Wirnik maszyny asynchronicznej wykonany jest z aluminiowych prętów połączonych ze

sobą na czołach tworzących pewnego rodzaju klatkę. Wirujące pole magnetyczne stojana
przenika pręty uzwojenia wirnika powodując indukowanie się w nim siły elektromotorycznej.

Pod wpływem powstałej SEM w uzwojeniu wirnika popłynie prąd. Warunkiem

koniecznym do zaindukowania się siły elektromotorycznej w wirniku jest: różnica prędkości
wirowania wirnika i pola magnetycznego stojana powinna być różna od zera. Pręty uzwojenia
wirnika, w których płynie prąd znajdują się w polu magnetycznym stojana i w wyniku tego
powstaje moment elektromagnetyczny M

. Jeżeli wartość tego momentu jest większa niż

wartość momentu obciążenia M

wirnik zacznie wirować zwiększając swoją prędkość

obrotową. Przyśpieszanie trwa do chwili, gdy moment elektromagnetyczny będzie równy
momentowi obciążenia.
Maszyny synchroniczne

Maszyny synchroniczne są to maszyny, których prędkość wirowania pokrywa się

z prędkością wirowania pola magnetycznego. Prędkość synchroniczna jest ściśle zależna od
częstotliwości prądu w uzwojeniach stojana.

Maszyna synchroniczna, jak większość maszyn wirujących, posiada dwie podstawowe

części: nieruchomą zwaną stojanem i wirującą zwaną wirnikiem. Budowa stojana maszyny

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

synchronicznej podobna jest w wykonaniu do stojana maszyny indukcyjnej. Obwód
magnetyczny stojana złożony jest z pakietów blach osadzonych na korpusie. Korpus
wykonuje się najczęściej jako konstrukcję spawaną lub odlew. W maszynach większych
mocy pakiety blach są tak ułożone, że powstają między nimi kanały wentylacyjne, które
umożliwiają przeniknięcie czynnika chłodzącego do wnętrza rdzenia. W żłobkach stojana
znajdują się uzwojenia twornika.

4.7.2. Pytania sprawdzające

Odpowiadając na pytania, sprawdzisz, czy jesteś przygotowany do wykonania ćwiczeń.

1. Jaka jest definicja maszyny elektrycznej?
2. Jaka jest budowa i zasada działania maszyny elektrycznej?
3. Jaka jest klasyfikacja maszyn elektrycznych?
4. Jaka jest budowa i zasada działania maszyny elektrycznej prądu stałego?
5. Jakie jest oznaczenie silnika bocznikowego?
6. Jakie jest oznaczenie silnika szeregowego?
7. Jakie jest oznaczenie silnika szeregowo – bocznikowego?
8. Jaka jest budowa i zasada działania maszyny asynchronicznej?
9. Jaka jest budowa i zasada działania maszyny synchronicznej?

4.7.3. Ćwiczenia

Ćwiczenie 1

Na stanowisku pomiarowym znajduje się silnik bocznikowy prądu stałego. Wypisz dane

znajdujące się na tabliczce znamionowej, zanotuj je a następnie oblicz moment oraz
sprawność silnika.
1. Dane znamionowe

TYP

………………….

[kW]

………………….

[V]

………………….

[A]

………………….

[A]

………………….

[obr/min]

2. Obliczyć na podstawie danych:

a) Moment na wale silnika odpowiadający znamionowemu,

]

.........[

..........

⋅

b) Sprawność przy obciążeniu znamionowym silnika,

.........

..........

⋅

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

1) dokonać oględzin silnika bocznikowego prądu stałego,
2) znaleźć tabliczkę znamionową,

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

3) wypisać dane znajdujące się na tabliczce znamionowej silnika,
4) obliczyć moment na wale silnika oraz sprawność,
5) wyciągnąć wnioski,
6) zaprezentować efekt swojej pracy.

Wyposażenie stanowiska pracy:

–

przybory do pisania,

–

przybory kreślarskie,

–

kalkulator,

–

notatnik,

–

literatura z rozdziału 6 dotycząca maszyn i urządzeń elektrycznych.

Ćwiczenie 2

Mając daną tabliczkę znamionową silnika prądu stałego odczytaj a następnie zapisz

podstawowe parametry pracy silnika.

Rys. 1 do ćwiczenia 2. Wygląd tabliczki znamionowej do ćwiczenia [11].

1. Dane znamionowe

TYP

………………….

[kW]

………………….

[V]

………………….

[A]

………………….

[A]

………………….

[obr/min]

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

1) dokonać oględzin silnika prądu stałego,
2) znaleźć tabliczkę znamionową,
3) wypisać dane znajdujące się na tabliczce znamionowej silnika,
4) wyciągnąć wnioski,
5) zaprezentować efekt swojej pracy.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Wyposażenie stanowiska pracy:

–

przybory do pisania,

–

przybory kreślarskie,

–

kalkulator,

–

notatnik,

–

literatura z rozdziału 6 dotycząca maszyn i urządzeń elektrycznych.

4.7.4. Sprawdzian postępów

Czy potrafisz:

Tak Nie

1) podać definicję maszyny elektrycznej?

2) omówić budowę maszyny elektrycznej?

3) podać klasyfikację maszyn elektrycznych?

4) omówić budowę i zasadę działania maszyny prądu stałego?

5) omówić silnik szeregowy i bocznikowy?

6) omówić silnik szeregowo – bocznikowy?

7) omówić budowę i zasadę działania maszyny asynchronicznej?

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

4.8.

Instalacje elektryczne

4.8.1. Materiał nauczania

Instalacja elektryczna jest zespołem urządzeń elektrycznych o skoordynowanych

parametrach technicznych, napięciu znamionowym do 1000 V prądu przemiennego i 1500 V
prądu stałego, przeznaczonych do doprowadzenia energii elektrycznej z sieci rozdzielczej do
odbiorników.

Podział instalacji elektrycznych może być oparty na różnych kryteriach. Do bardziej

rozpowszechnionych należy podział ze względu na rodzaj zasilanych odbiorników.
Wówczas rozróżnia się:
–

instalacje oświetleniowe – zasilające zarówno elektryczne źródła światła, jak i inne
urządzenia o niewielkiej mocy, takie jak przenośne urządzenia grzejne w mieszkaniach,
zbiornikowe podgrzewacze wody o małej objętości i mocy;

–

instalacje siłowe – zasilające silniki elektryczne oraz przemysłowe urządzenia grzejne;
do tych instalacji można też zaliczyć instalacje zasilające kuchenki elektryczne
i urządzenia grzejne jako jedyne lub dominujące w pomieszczeniach oraz podgrzewacze
wody o dużych mocach znamionowych.
W zależności od miejsca występowania instalacje dzieli się na:

–

nieprzemysłowe – zasilające odbiorniki elektryczne w budynkach mieszkalnych,
biurowych, szkolnych itp.,

–

przemysłowe – wykonane w zakładach i pomieszczeniach o przeznaczeniu
przemysłowym,

–

inne – np. w obiektach rolniczych, hodowlanych, górnictwie.

Zależnie od przewidywanego czasu użytkowania instalacje dzieli się na:

–

stałe

–

prowizoryczne (tymczasowe), co do których zakłada się, że będą one eksploatowane
w ograniczonym czasie, krótszym niż 3 lata.

Instalacje prowizoryczne muszą zapewniać takie samo bezpieczeństwo pod względem

porażeniowym, pożarowym i innym., jak instalacje stałe.

Definicje pojęć związanych z instalacjami elektrycznymi
Bariera (przeszkoda) – element chroniący przed niezamierzonym dotykiem

bezpośrednim części czynnych, lecz nie chroniący przed dotykiem bezpośrednim
spowodowanym działaniem rozmyślnym.

Części jednocześnie dostępne – przewody lub części przewodzące, które mogą być

dotknięte jednocześnie przez człowieka lub zwierzę; mogą nimi być części czynne, części
przewodzące dostępne i obce, przewody ochronne i uziomy.

Część czynna – przewód lub część przewodząca urządzenia lub instalacji elektrycznej,

która może się znaleźć pod napięciem w warunkach normalnej pracy instalacji elektrycznej,
lecz nie pełni funkcji przewodu ochronnego; częścią czynną jest przewód neutralny N, lecz
nie jest nim przewód ochronny PE ani ochronno-neutralny PEN.

Część przewodząca dostępna – część przewodząca instalacji elektrycznej dostępna dla

dotyku palcem probierczym, która może być dotknięta i która w warunkach normalnej pracy
instalacji nie znajduje się pod napięciem, lecz w wyniku uszkodzenia może się znaleźć pod
napięciem.

Część przewodząca obca – część przewodząca nie będąca częścią urządzenia ani

instalacji elektrycznej, która może się znaleźć pod określonym potencjałem, zwykle pod
potencjałem ziemi; zalicza się do nich metalowe konstrukcje, rurociągi, przewodzące podłogi
i ściany.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Dotyk bezpośredni – dotknięcie przez człowieka lub zwierzę części czynnych.
Dotyk pośredni – dotknięcie przez człowieka lub zwierzę części przewodzących

dostępnych, które znalazły się pod napięciem w wyniku uszkodzenia izolacji.

Izolacja ochronna – środek ochrony przeciwporażeniowej dodatkowej polegający na

zastosowaniu izolacji podwójnej lub izolacji wzmocnionej, lub osłony izolacyjnej ochronnej.

Izolacja podstawowa – izolacja części czynnych zastosowana w celu zapewnienia

ochrony przeciwporażeniowej podstawowej.

Izolacja podwójna – izolacja składająca się z izolacji podstawowej oraz niezależnej od

niej izolacji dodatkowej.

Izolacja wzmocniona – pojedynczy układ izolacyjny zapewniający ochronę od porażeń

w stopniu równoważnym izolacji podwójnej.

Izolowanie stanowiska – środek ochrony przeciwporażeniowej dodatkowej polegający

na pokryciu stanowiska materiałem izolacyjnym oraz na izolowaniu od ziemi znajdujących
się w zasięgu ręki przewodzących części urządzeń i części obcych połączonych ze sobą
nieuziemionymi przewodami wyrównawczymi.

Klasa ochronności – umowne oznaczenie cech budowy urządzenia elektrycznego wg

PN/E-05031, określające możliwości objęcia go ochroną przeciwporażeniową dodatkową.

Obudowa (osłona) – element konstrukcyjny zapewniający ochronę przed niektórymi

wpływami otoczenia i przed dotykiem bezpośrednim części czynnych z dowolnej strony.
Obudowa o stopniu ochrony co najmniej IP2X lub IPXXB może pełnić funkcję osłony.

Obwód instalacji elektrycznej – zespół elementów instalacji elektrycznej wspólnie

zasilanych i chronionych przed przetężeniami wspólnym zabezpieczeniem.

Obwód odbiorczy (obwód końcowy) – obwód, do którego są przyłączone bezpośrednio

odbiorniki energii elektrycznej lub gniazda wtyczkowe.

Ochrona przeciwporażeniowa – zespół środków technicznych zapobiegających

porażeniom prądem elektrycznym ludzi i zwierząt w normalnych i zakłóceniowych
warunkach pracy urządzeń elektrycznych; w urządzeniach niskiego napięcia rozróżnia się
ochronę przeciwporażeniową przed dotykiem bezpośrednim (ochronę podstawową), przed
dotykiem pośrednim (ochronę dodatkową) oraz ochronę uzupełniającą.

Odbiornik energii elektrycznej – urządzenie przeznaczone do przetwarzania energii

elektrycznej w inną formę energii, np. światło, ciepło, energię mechaniczną.

Osłona – element konstrukcyjny o stopniu ochrony co najmniej IP2X lub IPXXB,

chroniący przed umyślnym zetknięciem się z częściami czynnymi, zastosowany w celu
zapewnienia ochrony przeciwporażeniowej podstawowej.

Osłona izolacyjna ochronna – osłona z materiału izolacyjnego zapewniająca (razem

z izolacją podstawową) ochronę od porażeń w stopniu równoważnym izolacji podwójnej.

Porażenie prądem elektrycznym – skutki patofizjologiczne wywołane przepływem

prądu elektrycznego przez ciało człowieka lub zwierzęcia.

Prąd rażeniowy – prąd przepływający przez ciało człowieka lub zwierzęcia, który może

powodować skutki patofizjologiczne.

Prąd różnicowy – prąd o wartości chwilowej równej sumie algebraicznej wartości

chwilowej prądów płynących we wszystkich przewodach czynnych w określonym miejscu
sieci lub instalacji elektrycznej; w urządzeniach prądu przemiennego wartość skuteczna prądu
różnicowego jest sumą geometryczną (wektorową) wartości skutecznej prądów płynących we
wszystkich przewodach czynnych.

Przewód neutralny N – przewód połączony bezpośrednio z punktem neutralnym

(zerowym) układu sieci i mogący służyć do przesyłania energii elektrycznej.

Przewód ochronno-neutralny PEN – uziemiony przewód spełniający jednocześnie

funkcję przewodu ochronnego PE i przewodu neutralnego N.

Przewód ochronny PE – uziemiony przewód stanowiący element zastosowanego środka

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

ochrony przeciwporażeniowej dodatkowej, nie podlegający obciążeniu prądami roboczymi,
do którego przyłącza się części przewodzące dostępne, połączony z główną szyną
uziemiającą.

Przewód uziemiający – przewód łączący zacisk uziemiający (zacisk probierczy

uziomowy, część uziemianą) z uziomem.

Przewód wyrównawczy – przewód zapewniający wyrównanie potencjałów łączonych

części.

Układ IT – układ sieci elektrycznej rozdzielczej lub instalacji elektrycznej, w którym

wszystkie części czynne są izolowane od ziemi albo jedna z nich jest uziemiona przez
bezpiecznik iskiernikowy i/lub przez dużą impedancję, a części przewodzące są uziemione.

Układ TN – układ sieci elektrycznej rozdzielczej lub instalacji elektrycznej, w którym punkt

neutralny (zerowy) jest bezpośrednio uziemiony, a części przewodzące dostępne są z nim połączone
przewodami ochronnymi PE i/lub przewodami ochronno-neutralnymi PEN (przewodami ochronno-
powrotnymi PER), w wyniku, czego pętla zwarcia jest w całości metaliczna.

Układ TT – układ sieci elektrycznej rozdzielczej lub instalacji elektrycznej, w którym

punkt neutralny (zerowy) lub przewód czynny jest bezpośrednio uziemiony, a części
przewodzące są połączone z uziomami nie połączonymi z uziemieniem roboczym, w wyniku,
czego pętla zwarcia z częścią przewodzącą zamyka się przez ziemię.

Uziemienie – połączenie elektryczne z ziemią; uziemieniem nazywa się też urządzenie

uziemiające obejmujące uziom, przewód uziemiający oraz – jeśli występują – zacisk
probierczy uziomowy i szynę uziemiającą.

Uziemienie ochronne – środek ochrony przeciwporażeniowej dodatkowej w układzie TT

oraz IT, polegający na połączeniu części przewodzących urządzenia elektrycznego z uziomem
o rezystancji uziemienia skoordynowanej z charakterystyką zabezpieczenia zwarciowego tego
urządzenia; pojęcie obecnie eliminowane z użycia w odniesieniu do instalacji niskiego
napięcia.

Uziemienie otwarte – połączenie części uziemianej z uziomem za pomocą bezpiecznika

iskiernikowego.

Uziemienie pomocnicze – uziemienie części czynnej albo części przewodzącej,

wykonane w celu ochrony przeciwporażeniowej, ochrony przeciwzakłóceniowej lub z innych
powodów; nie jest ono uziemieniem roboczym ani uziemieniem będącym elementem systemu
ochrony przeciwporażeniowej, polegającym na samoczynnym wyłączeniu zasilania w sieci
TT lub IT.

Uziemienie robocze – uziemienie określonego punktu obwodu elektrycznego (części

czynnej i/lub przewodu PEN) w celu zapewnienia prawidłowej pracy urządzeń elektrycznych.
Uziemienie robocze może być bezpośrednie, pośrednie lub otwarte.

Wewnętrzna linia zasilająca (wlz), obwód rozdzielczy – obwód elektryczny zasilający

tablice rozdzielcze (rozdzielnice), z których są zasilane obwody odbiorcze.

Instalacje elektryczne w obiektach budowlanych powinny być projektowane, wykonane

i eksploatowane zgodnie z wymogami wynikającymi z przepisów Polskiej Normy PN-IEC
60364 ''Instalacje elektryczne w obiektach budowlanych mogą być wykonywane w różnych
układach sieciowych''.

4.8.2. Pytania sprawdzające

Odpowiadając na pytania, sprawdzisz, czy jesteś przygotowany do wykonania ćwiczeń.

1. Jaka jest definicja instalacji elektrycznej?
2. Jakie są elementy wchodzące w skład instalacji elektrycznej?
3. Jaka jest klasyfikacja instalacji elektrycznej?
4. Jakie znasz symbole stosowane w budowie instalacji elektrycznej?

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

4.8.3. Ćwiczenia

Ćwiczenie 1

Wykonaj połączenia układów instalacji według poniższych schematów. Zaprezentuj

otrzymane układy oraz je omów?

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

1) sporządzić wykaz aparatury,
2) połączyć układy pomiarowe,
3) dokonać niezbędnych obliczeń,
4) przeprowadzić analizę wyników,
5) wyciągnąć wnioski,
6) zaprezentować efekt swojej pracy.

Wyposażenie stanowiska pracy:

–

przybory kreślarskie,

–

aparatura kontrolno-pomiarowa,

–

notatnik,

–

literatura z rozdziału 6 dotycząca instalacji elektrycznych.

Rys. 1 do ćwiczenia 1. Łącznik jednobiegunowy – jednobiegunowe załączanie i wyłączanie lamp: a) schemat

wieloliniowy, b)schemat jednoliniowy [opracowanie własne].

Ćwiczenie 2

Mając dany rysunek z fragmentem instalacji elektrycznej rozpoznaj elementy wchodzące

w skład tej instalacji. Wypisz i nazwij elementy wchodzące w skład instalacji.

Rys. 1 do ćwiczenia 2. Schemat instalacji elektrycznej [opracowanie własne].

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

1) przerysować układy instalacji elektrycznej,
2) wypisać symbole zastosowane w podanej instalacji elektrycznej,
3) nazwać te symbole,
4) przerysować symbole instalacji elektrycznej,
5) zaprezentować symbole na tablicy.

Wyposażenie stanowiska pracy:

–

przybory kreślarskie,

–

przybory do pisania,

–

notatnik,

–

rysunek instalacji elektrycznej,

–

literatura z rozdziału 6 dotycząca instalacji elektrycznych.

4.8.4. Sprawdzian postępów

Czy potrafisz:

Tak

Nie

1) podać definicję instalacji elektrycznej?

2) wymienić elementy instalacji elektrycznej?

3) dokonać podziału instalacji elektrycznej?

4) zdefiniować podstawowe pojęcia związane z instalacją elektryczną?

5) omówić układ TN, TNS, TNC?

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

4.9. Bezpieczeństwo obsługi maszyn i urządzeń elektrycznych

4.9.1. Materiał nauczania

Porażenie prądem elektrycznym może nastąpić na skutek:

−

dotknięcia części znajdującej się stale pod napięciem,

−

dotknięcia części urządzeń które znalazły się pod napięciem na skutek uszkodzenia
izolacji,

−

znalezienia się na powierzchni ziemi mającej różne potencjały.
Skutki działania urazu elektrycznego na organizm ludzki zależą od:

−

rodzaju kontaktu z prądem elektrycznym,

−

rodzaju prądu,

−

wartości napięcia,

−

wartości prądu,

−

częstotliwości,

−

drogi przepływu prądu,

−

czasu przepływu prądu,

−

gęstości prądu,

−

rezystancji ciała ludzkiego
Najważniejszymi skutkami przepływu prądu przez organizm są:

−

skurcze mięśni i utrata kontroli porażonego nad działalnością mięśni,

−

utrata świadomości (działanie na układ nerwowy),

−

zakłócenie oddychania (skurcz mięśni oddechowych),

−

zakłócenie pracy serca, polegające na zatrzymaniu akcji serca bądź migotaniu komór
sercowych,

−

oparzenia zewnętrzne i wewnętrzne,

−

pośrednie działanie prądu elektrycznego.

Skutki przepływu prądu przez ciało ludzkie

Skurcz mięśni. Porażony nie może bez pomocy innej osoby oderwać się od źródła prądu,

a tym samym może pozostać pod jego działaniem przez dłuższy czas. Występuje tu zjawisko
skurczu mięśni zginających.

Utrata świadomości następuje na skutek oddziaływania prądu na układ nerwowy.

Oddziaływanie to polega na zagęszczeniu jonów na granicy przejścia prądu pomiędzy
komórkami ciała o lepszej przewodności do komórek o gorszej przewodności.

Zatrzymanie oddychania występuje przy dłuższym przepływie prądu przez klatkę

piersiową. Następuje tu skurcz mięśni oddechowych; mięśnie te normalnie powodują
rozszerzanie klatki piersiowej powodując ruchy oddechowe. Skurcz mięśni uniemożliwia
oddychanie i jeżeli porażony nie zostanie dostatecznie szybko uwolniony spod napięcia,
zginie wskutek uduszenia.

Zakłócenie pracy serca. Praca serca polegająca na miarowych skurczach tłoczy krew do

organizmu. W każdym cyklu pracy serca trwającym około 0,8 s występuje moment trwający
około 0,2 s, w którym serce jest szczególnie wrażliwe na przepływ prądu. Jeżeli przy
krótkotrwałym przepływie prądu moment przepływu przypada na początek rozkurczu komór
(przerwa w pracy serca), to prawdopodobieństwo wystąpienia migotania komór sercowych jest
duże. Przy przepływie krótszym niż 0,2 s wystąpienie migotania komór sercowych jest rzadkie.
Prąd płynący dłużej niż 1 s nie może pominąć momentu największej wrażliwości serca.

Stosunkowo najświeższe badania przeprowadzone na zwierzętach podały zależności

wartości i czasu przepływu prądu o częstotliwości 50–60 Hz, który nie powoduje zjawiska

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

migotania komór sercowych.

Migotanie komór sercowych powoduje zatrzymanie akcji serca, ustanie przepływu krwi

i śmierć na skutek niedotlenienia organizmu. Migotanie komór sercowych powodują
wyłącznie prądy o częstotliwości sieciowej, to jest o częstotliwości 40 do 60 Hz.

Oparzenia wewnętrzne i zewnętrzne zależne są od natężenia prądu, czasu jego

przepływu i odporności ciała ludzkiego.

Oparzenia zewnętrzne występują w miejscu zetknięcia ciała z przewodnikiem. Oparzenia

wewnętrzne występujące na całej drodze przepływu prądu przez ciało ludzkie są groźniejsze
od oparzeń zewnętrznych, dlatego, że oparzenia te są niewidoczne. Działanie cieplne prądu
może doprowadzić do częściowego lub całkowitego zniszczenia komórek. Znane są
przypadki rozerwania naczyń krwionośnych lub zniszczenia tkanek ścięgien czy kości przez
prądy o dość dużych natężeniach. Oczywiście największe ilości wytworzonego ciepła
powstają w miejscach ciała mającego większą rezystancję (opór czynny). Duże wartości
prądów przepływając przez ciało są przyczyną oparzeń wewnętrznych, uszkodzeń mięśni
i przechodzenia do krwi barwnika mięśniowego, tzw. mioglobiny. Mioglobina jest substancją
szkodliwą dla pracy nerek, hamującą wydzielanie moczu. Większe ilości mioglobiny
powodują śmiertelne zatrucie porażonego dopiero w kilka dni po porażeniu.

Pośrednie działanie prądu elektrycznego. Do poważniejszych obrażeń może dojść

w przypadku przebywania w polu działania łuku elektrycznego. W czasie zwarcia prąd
zwarciowy może dochodzić do kilku tysięcy amperów. W miejscu zwarcia temperatura łuku
nierzadko przekracza 2500°C, a dynamiczne działanie zwarcia powoduje zjawisko podobne
do eksplozji. Tak więc przebywanie w promieniu działania łuku może spowodować:

−

mechaniczne uszkodzenie ciała mające wygląd ran ciętych, potłuczeń itp,

−

oparzenia do trzeciego stopnia włącznie,

−

zapalenie odzieży,

−

pary metali osadzają się na skórze powodując niebolesne obrzęki o barwie żółtej,
brązowej lub czarnej,

−

wietlne działanie powoduje: światłowstręt, łzawienie, zapalenie spojówek, obrzęk itp.

Stopień porażenia człowieka zależy od następujących czynników.

Natężenie prądu

Z prawa Ohma wynika, że natężenie prądu zależy od napięcia i oporności ciała. Reakcje

ludzi na prąd przepływający przez ciało w zależności od natężenia są różne. Inne są u kobiet
niż u mężczyzn, a jeszcze inne u dzieci. Zależą one też od cech indywidualnych każdego
osobnika. Niemniej, w wyniku wielu badań zdołano ustalić pewne wartości średnie
zestawione w tabeli.
Czas przepływu

Czas przepływu ma zasadnicze znaczenie na migotanie komór sercowych. Działanie

cieplne prądu zależy od czasu przepływu w sposób oczywisty.
Częstotliwość

O wpływie częstotliwości przepływającego prądu mowa jest wyżej. Dodatkowo można

uzupełnić, że przy większych częstotliwościach zakres natężeń bezpośrednio śmiertelnych
przesuwa się w stronę większych wartości prądu i tak np. przy 5000 Hz dopiero natężenie 1 A
jest śmiertelne. To samo zjawisko występuje przy częstotliwościach mniejszych niż 10 Hz,
zaś prąd stały powoduje śmierć dopiero przy natężeniu około 1,2 A.
Drogi przepływu

Droga przepływu prądu przez ciało ludzkie ma istotny wpływ na skutki rażeń, przy czym

największe znaczenie ma to, jaka część prądu przepływa przez serce i przez układ
oddechowy. Według publikowanych danych przy przepływie prądu na drodze: ręka-ręka:
przez serce przepływa – 3,3% prądu ogólnego, lewa ręka-nogi: przez serce przepływa – 3,7%
prądu ogólnego, prawa ręka-nogi: przez serce przepływa – 6,7% prądu ogólnego, noga-noga:

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

przez serce przepływa – 0,4% prądu ogólnego. Prawie dwukrotne zwiększenie prądu
przepływającego przez serce w przypadku przyłożenia elektrod do prawej ręki i nóg tłumaczy
się tym, że oś podłużna serca leży na tej właśnie drodze.
Rezystancja ciała ludzkiego

Ciało ludzkie składa się z różnych tkanek, które stawiają większy lub mniejszy opór

przepływającemu przez nie prądowi. Do tkanek o większej rezystancji należy skóra, kości,
chrząstki, wiązadła i tkanka tłuszczowa. Mniejszą rezystancję mają mięśnie i krew. Ponieważ
skóra, a właściwie naskórek, w porównaniu z innymi tkankami ma rezystancję o wiele
większą od rezystancji pozostałych tkanek, możemy, więc ciało ludzkie uważać jako zestaw
dwóch elementów. Będzie to: rezystancja skóry i rezystancja wewnętrzna ciała. Pomiary
rezystancji przeciętnej skóry, wykonane przy napięciu kilku woltów, dały wartość rzędu
100 000 Ω na 1 cm

powierzchni styku skóry z elektrodą. Stąd wartość rezystancji całego

ciała, pomierzona przy suchym i nieuszkodzonym naskórku, dała wyniki od 10 000 do
1 000 000 Ω w zależności od wymiarów elektrod.
Stan psychiczny człowieka

Stan fizyczny i psychiczny człowieka ma duży wpływ na zwiększenie niebezpieczeństwa

porażenia. Stan podniecenia badanego człowieka powodował wydzielanie się potu, a tym
samym zmniejszenie rezystancji i wzrost natężenia przepływającego prądu. Oprócz tego takie
stany psychiczne jak; roztargnienie, zdenerwowanie czy zamroczenie alkoholem zmniejszają
zdolność reagowania i zwiększają możliwość powstania wypadku. Stan fizyczny ma również
duży wpływ na odporność organizmu, np. pocenie się, stany osłabienia i wyczerpania
chorobowego.
Sposoby ochrony przeciwporażeniowej

Wyróżniamy następujące sposoby ochrony przeciwporażeniowej:

−

rodki organizacyjne,

−

rodki techniczne.

Środki techniczne.

W urządzeniach elektroenergetycznych o napięciu znamionowym nie wyższym niż 1 kV

ochronę przeciwporażeniową należy zapewnić przez zastosowanie:

−

napięć bezpiecznych,

−

ochrony przeciwporażeniowej podstawowej oraz jednego z następujących środków
ochrony przeciwporażeniowej dodatkowej: zerowania, uziemienia ochronnego,
wyłączników przeciwporażeniowych różnicowoprądowych, separacji odbiorników,
izolacji stanowiska, izolacji ochronnej.
Do ochrony podstawowej (przed dotykiem bezpośrednim) zaliczamy: izolowanie

przewodów, aparatów urządzeń, stosowanie osłon, barier, ogrodzeń przenośnych
uniemożliwiających przypadkowe dotknięcie części pod napięciem, stosowanie odstępów
izolacyjnych, umieszczenie części będących pod napięciem poza zasięgiem człowieka,
zabezpieczenie przewodów przed uszkodzeniami mechanicznymi.

Do środków organizacyjnych zaliczamy: kwalifikacje pracowników, bezpieczeństwo

i higiena pracy, atesty urządzeń.

4.9.2. Pytania sprawdzające

Odpowiadając na pytania, sprawdzisz, czy jesteś przygotowany do wykonania ćwiczeń

1. Na czym polega ochrona przeciwporażeniowa?
2. Jakie są skutki działania prądu na organizm ludzki?
3. Jakie są stopnie porażenia prądem elektrycznym?
4. Jakie są sposoby ochrony przeciwporażeniowej?

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

4.9.3. Ćwiczenia

Ćwiczenie 1

stanowisku

laboratoryjnym

znajduje

się

wyłącznik

różnicowo-prądowy

zabezpieczający instalację elektryczną. Na podstawie oględzin wyłącznika, wypisz jego
parametry znamionowe oraz dokonaj ich interpretacji.

Sposób wykonania ćwiczenia:

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

1) dokonać oględzin zewnętrznych wyłącznika różnicowo-prądowego,
2) wypisać parametry pracy wyłącznika różnicowo-prądowego,
3) nazwać te parametry,
4) zinterpretować parametry pracy wyłącznika różnicowo-prądowego.

Wyposażenie stanowiska pracy:

–

wyłącznik różnicowo-prądowy,

–

przybory do pisania,

–

notatnik,

–

literatura z rozdziału 6 dotycząca bezpieczeństwa obsługi maszyn i urządzeń
elektrycznych.

Ćwiczenie 2

stanowisku

laboratoryjnym

znajduje

się

wyłącznik

nadmiarowo-prądowy

zabezpieczający instalację elektryczną. Na podstawie oględzin wyłącznika, wypisz jego
parametry znamionowe oraz dokonaj ich interpretacji.

Sposób wykonania ćwiczenia:

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

1) dokonać oględzin zewnętrznych wyłącznika nadmiarowo-prądowego,
2) wypisać w notatniku parametry pracy wyłącznika nadmiarowo-prądowego,
3) nazwać te parametry,
4) zinterpretować parametry pracy wyłącznika nadmiarowo-prądowego.

Wyposażenie stanowiska pracy:

–

wyłącznik nadmiarowo-prądowy,

–

przybory do pisania,

–

notatnik,

–

literatura z rozdziału 6 dotycząca bezpieczeństwa obsługi maszyn i urządzeń
elektrycznych.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

4.9.4. Sprawdzian postępów

Czy potrafisz:

Tak Nie

1) zdefiniować pojęcie ochrony przeciwporażeniowej?

2) opisać działanie prądu na organizm ludzki?

3) omówić skutki przepływu prądu przez ciało ludzkie?

4) omówić stopnie porażenia prądem elektrycznym?

5) wymienić sposoby ochrony przeciwporażeniowej?

6) opisać sposoby ochrony przeciwporażeniowej?

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

4.10. Podstawy elektroniki i automatyki

4.10.1. Materiał nauczania

Diody
Dioda jest elementem o nieliniowym oporze elektrycznym, zasadniczo przepuszczającym

prąd tylko w jedną stronę. Wyróżnia się m.in. diody:
–

prostownicze (takie zwykłe)

–

szybkie (lepsze czasy przełączania – każdą dioda charakteryzuje pewien czas przez który
po zmianie polaryzacji płynie impuls prądu wstecznego, o określonej dla danej diody
amplitudzie)

–

Schottky'ego (przechowują niewielki ładunek, więc szybciej się przełączają)

–

Zenera (przewodzą także w przeciwnym kierunku, jednak po przekroczeniu ściśle
określonego napięcia zaporowego)

–

wiecące (LED, emitują światło)

–

fotodiody (oświetlenie spolaryzowanego zaporowo złącza powoduje wzrost prądu
wstecznego)
Tranzystor
Tranzystor – jest to element o regulowanym elektronicznie oporze, często

wykorzystywany do wzmacniania sygnałów lub jako przełącznik elektroniczny.

Tranzystor bipolarny posiada trzy wyprowadzenia – emiter (E), baza (B), kolektor (C),

przepływający przez niego prąd reguluje się poprzez przyłożenie napięcia między bazą
a emiterem. W tranzystorach PNP prąd płynie od emitera (o wyższym potencjale) do
kolektora, w NPN na odwrót. Należy też pamiętać, że tranzystor bipolarny to nie bramka czy
coś w tym stylu – jeżeli przyłożymy napięcie w kierunku przewodzenia do bramki to prąd
popłynie nawet gdy nie ma przyłożonego napięcia kolektor – emiter (bramka nie jest
izolowana).

Rys. 33. Tranzystory NPN i PNP spolaryzowane w kierunku przewodzenia (niebieska strzałka pokazuje

kierunek prądu) [12].

Tranzystor unipolarny (polowy) posiada trzy wyprowadzenia – dren (D), bramka (G),

ródło (S), regulacja odbywa się poprzez regulację napięcia między źródłem a bramką.

W technice MOSFET regulacja wygląda tak samo, możliwe jest też wytworzenie
tranzystorów wstępnie otwartych, które możemy regulować zarówno dodatnim jak i ujemnym
napięciem oraz tranzystorów wielobramkowych oraz tranzystorów z izolowaną bramką.

Tyrystor, triak
Tyrystor – jest to element o regulowanym elektrycznie stanie przewodzenia, przewodzić

on może od anody do katody (tylko w tą stronę), pod warunkiem, że zostanie wyzwolony

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

impulsem bramki (dodatnie napięcie względem katody) bądź wzrostem napięcia
przyłożonego. W odróżnieniu od tranzystora tyrystor przewodzi również po zaniku napięcia
przyłożonego do bramki (przerywa dopiero, gdy zostanie przerwane przewodzenie). Triak jest
w zasadzie dwukierunkową wersją tyrystora odpowiadającą funkcjonalnie połączonym
antyrównolegle dwóm tyrystorm. W zrozumieniu jak to działa przydany może być schemat
zastępczy tyrystora na tranzystorach bipolarnych.

Rys. 34. Tyrystor [12].

Podstawowe bramki logiczne
Bramka logiczna jest układem elektronicznym realizującym określoną funkcję logiczną.

Bramki najczęściej realizowane są jako układy scalone zawierające w sobie kilka bramek.

AND

NOT

Rys. 35. Tabelki prawdy dla funkcji OR, AND, NOT oraz ich symbole elektroniczne [12].

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

NOR

NAND

Rys. 36. Tabelki prawdy dla funkcji NOR (zaprzeczony OR), NAND (zaprzeczony AND) oraz ich symbole

elektroniczne [ 12].

Podstawowe pojęcia z automatyki
Obiekt sterowania – urządzenie lub zestaw urządzeń, w którym przebiega proces

technologiczny i w którym przez zewnętrzne oddziaływanie sterujące realizuje się pożądany
algorytm.

Obiekt regulacji – obiekt sterowania w układzie regulacji
Sygnał – przebieg określonej wielkości nośnej zawierającej pewną informację. Sygnałem

może być ciśnienie, napięcie, natężenie prądu.

Informacja, jaką przekazuje sygnał, jest zawarta w jego wartości lub kształcie przebiegu.
Układ sterowania – zespół składający się z obiektu (obiektów) sterowania

i oddziałującego na niego układu sterującego.

Układ sterujący – układ zawierający wszystkie urządzenia sterujące obiektem

sterowania.

Układ sterowania otwarty jest to układ sterowania bez sprzężeń zwrotnych.
W układzie sterowania rolę regulatora spełnia najczęściej człowiek. Zadaniem człowieka

jest ciągła obserwacja wielkości sterowanej i bieżące porównywanie z wartością zadaną. Na
podstawie porównania podejmowana jest decyzja dotycząca odpowiedniego oddziaływania na
obiekt regulacji

Rys. 37. Podstawowe rodzaje układów sterowania: a) układ otwarty, b) układ zamknięty, O – obiekt regulacji,

R – regulator, xo – wartość zadana, y – sygnał sterowany (regulowany), x – sygnał sterujący
(nastawiający), z – zakłócenia, e – odchyłka regulacji [11].

Regulator jest to urządzenie, które w układzie regulacji określa odchyłkę regulacji przez

porównanie wartości wielkości regulowanej z wartością zadaną i na podstawie odchyłki
regulacji wypracowuje sygnał regulacji według określonego algorytmu sterowania. Do zadań
regulatora należy również zapewnienie sygnałowi wyjściowemu z regulatora postaci i mocy
potrzebnej do uruchomienia urządzeń wykonawczych.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

4.10.2. Pytania sprawdzające

Odpowiadając na pytania, sprawdzisz, czy jesteś przygotowany do wykonania ćwiczenia

1. Jakie znasz prawa wykorzystywane w elektronice?
2. Co to jest dioda?
3. Co to jest tranzystor?
4. Co to jest tyrystor?
5. Jakie znasz podstawowe bramki logiczne?

4.10.3. Ćwiczenia

Ćwiczenie 1

Na stanowisku laboratoryjnym rozmieszczone są różne elementy elektroniczne.

Rozpoznaje te elementy a następnie dokonaj krótkiej ich prezentacji?

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

1) rozpoznać elementy elektroniczne,
2) nazwać te elementy,
3) dokonać krótkiej ich prezentacji.

Wyposażenie stanowiska pracy:

–

elementy elektroniczne

–

przybory do pisania,

–

notatnik,

–

literatura z rozdziału 6 dotycząca podstaw elektroniki i elektrotechniki,.

Ćwiczenie 2

Na stanowisku laboratoryjnym rozmieszczone są różne elementy automatyki. Rozpoznaje

te elementy a następnie dokonaj krótkiej ich prezentacji?

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

1) rozpoznać elementy automatyki,
2) nazwać te elementy,
3) dokonać krótkiej ich prezentacji.

Wyposażenie stanowiska pracy:

–

elementy automatyki,

–

przybory do pisania,

–

notatnik,

–

literatura z rozdziału 6 dotycząca podstaw elektroniki i elektrotechniki,.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

4.10.4. Sprawdzian postępów

Czy potrafisz:

Tak Nie

1) wymienić podstawowe prawa wykorzystywane w elektronice?

2) zdefiniować pojęcie dzielnik napięcia i prądu?

3) omówić diodę, tranzystor i tyrystor?

4) podać na czym polega system dwójkowy?

5) zdefiniować pojęcie algebra Boole’a?

6) wymienić podstawowe bramki logiczne?

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

4.11. Zabezpieczenie urządzeń napędowych

4.11.1. Materiał nauczania

Do podstawowych zabezpieczeń silników należą:

−

zabezpieczenie zwarciowe,

−

zabezpieczenie przeciążeniowe,

−

zabezpieczenie od skutków obniżenia napięcia.
Jako zabezpieczenie zwarciowe silników o napięciu nieprzekraczającym 1 kV stosuje się

bezpieczniki topikowe w trzech fazach lub wyzwalacze elektromagnetyczne trójfazowe.

Dla silników o napięciu przekraczającym 1 kV rolę zabezpieczenia zwarciowego mogą

spełniać bezpieczniki topikowe w 3 fazach w połączeniu z rozłącznikiem lub nadprądowe
przekaźniki bezzwłoczne.

Dla silników o mocy powyżej 2 MW i wyprowadzonych sześciu końcówkach stosuje się

zabezpieczenie różnicowe wzdłużne w dwóch fazach.

Silniki o mocy powyżej 1 MW wyposaża się w zabezpieczenie od zwarć doziemnych,

zasilane z przekładnika Ferrantiego.

Prąd nastawienia zabezpieczenia zwarciowego silnika powinien być jak najmniejszy –

tak jednak, aby nie działać przy prądach szczytowych występujących w czasie normalnej
pracy i przy rozruchu silnika.

Jako zabezpieczenie przeciążeniowe silników o napięciu do 1 kV stosuje się wyzwalacze

lub przekaźniki cieplne oraz czujniki temperatury.

Dla silników o napięciu znamionowym ponad 1 kV stosuje się zabezpieczenie

nadprądowe zwłoczne.

Zabezpieczenia zwarciowe silnika powinny być stosowane w trzech fazach w układach

trójfazowych, natomiast w układach prądu stałego w dwu lub jednym biegunie, jeżeli drugi
jest uziemiony. Nie należy stosować zabezpieczeń zwarciowych w obwodach wzbudzenia.

Każdy silnik powinien mieć zabezpieczenie zwarciowe oddzielne. Dopuszcza się

zabezpieczenie zwarciowe wspólne dla grupy silników, tak dobrane, aby w przypadku
zwarcia w jednym z silników zadziałało zabezpieczenie grupowe. Zabezpieczenia
przeciążeniowe powinien posiadać każdy silnik za wyjątkiem:
–

silników o prądzie znamionowym mniejszym niż 4 A,

–

silników o mocy nie przekraczającej 10 kW dla pracy ciągłej, których przeciążenie jest
mało prawdopodobne (pompy, wentylatory),

–

silników stanowiących zespół z transformatorem posiadającym własne zabezpieczenie,

–

silników do pracy przerywanej, których zabezpieczenie czujnikami temperatury nie jest
gospodarczo uzasadnione.
W układach trójfazowych z uziemionym punktem neutralnym zabezpieczenia

przeciążeniowe stosuje się w 3 fazach, bez uziemionego punktu naturalnego w 2 fazach.

Zabezpieczenie od nadmiernego obniżenia się napięcia realizowane jest jako

ponadnapięciowe zwłoczne jedno- lub dwufazowe. Zabezpieczenie to należy stosować, gdy:
–

obniżenie napięcia uniemożliwia pracę silnika,

–

niepożądany jest samorozruch silnika zwartego,

–

niedopuszczalny jest samorozruch silnika pierścieniowego,

–

wskazane jest odłączenie pewnej liczby mniej ważnych silników w celu zabezpieczenia
samorozruchu innym silnikom.
Układ

dwóch

przekaźników

podnapięciowych

włączonych

napięcia

międzyprzewodowe jest stosowany do zabezpieczenia grupy silników lub silnika o dużej
ważności z punktu widzenia procesu technologicznego. Układ z jednym przekaźnikiem

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

podnapięciowym należy stosować do zabezpieczania pojedynczych silników o mniejszym
znaczeniu.

4.11.2. Pytania sprawdzające

Odpowiadając na pytania, sprawdzisz, czy jesteś przygotowany do wykonania ćwiczeń.

1. Jakie znasz podstawowe zabezpieczenia silników?
2. Jaka jest definicja zabezpieczenia zwarciowego?
3. Jaka jest definicja zabezpieczenia przeciążeniowego?
4. Jaka jest definicja zabezpieczenia od skutków obniżenia napięcia?
5. Jakie znasz przykłady zabezpieczeń maszyn i urządzeń elektrycznych?

4.11.3. Ćwiczenia

Ćwiczenie 1

Mając daną maszynę elektryczną, zaproponuj zabezpieczenia do tej maszyny.

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

1) określić rodzaje zabezpieczeń,
2) wypisać w notatniku dane znamionowe maszyny elektrycznej,
3) dobrać do danych znamionowych rodzaj zabezpieczenia,
4) uzasadnić dobór zastosowanego zabezpieczenia.

Wyposażenie stanowiska pracy:

−

dowolna maszyna elektryczna,

−

zabezpieczenia napędowe maszyn i urządzeń elektrycznych,

−

notatnik,

−

literatura z rozdziału 6 dotycząca zabezpieczenia urządzeń napędowych,

Ćwiczenie 2

Mając daną maszynę wykorzystywaną do prac blacharskich, zaproponuj zabezpieczenia

do tej maszyny.

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

1) określić rodzaje zabezpieczeń,
2) wypisać w notatniku dane znamionowe maszyny,
3) dobrać do danych znamionowych rodzaj zabezpieczenia,
4) uzasadnić dobór zastosowanego zabezpieczenia.

Wyposażenie stanowiska pracy:

–

dowolna maszyna wykorzystywana do prac blacharskich,

–

zabezpieczenia napędowe maszyn i urządzeń elektrycznych,

–

przybory do pisania,

–

notatnik,

–

literatura z rozdziału 6 dotycząca zabezpieczeń urządzeń napędowych.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

4.11.4. Sprawdzian postępów

Czy potrafisz:

Tak Nie

1) wymienić podstawowe zabezpieczenia silników?

2) zdefiniować pojęcie zabezpieczenie zwarciowe?

3) zdefiniować pojęcie zabezpieczenie przeciążeniowe?

4) zdefiniować pojęcie zabezpieczenie od skutków obniżenia napięcia?

5) podać przykłady zabezpieczeń maszyn i urządzeń elektrycznych?

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

5. SPRAWDZIAN OSIĄGNIĘĆ

INSTRUKCJA DLA UCZNIA

1. Przeczytaj uważnie instrukcję.
2. Podpisz imieniem i nazwiskiem kartę odpowiedzi.
3. Zapoznaj się z zestawem zadań testowych.
4. Test zawiera 20 zadań o różnym stopniu trudności.
5. Udzielaj odpowiedzi tylko na załączonej karcie odpowiedzi stawiając w odpowiedniej

rubryce znak X. Dla każdego zadania podane są cztery możliwe odpowiedzi a, b, c, d.
Tylko jedna odpowiedź jest poprawna. W przypadku pomyłki należy błędną odpowiedź
zaznaczyć kółkiem, a następnie ponownie zakreślić odpowiedź prawidłową.

6. Pracuj samodzielnie, bo tylko wtedy będziesz miał satysfakcję z wykonanego zadania.
7. Kiedy udzielenie odpowiedzi będzie Ci sprawiało trudność, wtedy odłóż jego rozwiązanie

na później i wróć do niego, gdy zostanie Ci wolny czas.

8. Na rozwiązanie testu masz 60 min.

Powodzenia!

ZESTAW ZADAŃ TESTOWYCH

1. Ochrona przez samoczynne wyłączenie zasilania polega na

zasilaniu odbiornika za pomocą transformatora separacyjnego lub przetwornicy.

szybkim wyłączeniu instalacji spod napięcia, gdy nastąpi zwarcie części będącej pod
napięciem fazowym z dostępną częścią przewodzącą.

zastosowaniu w fabrycznie produkowanych urządzeniach izolacji o parametrach
ograniczających do minimum możliwości porażenia prądem elektrycznym.

odizolowaniu od ziemi urządzeń elektrycznych.

2. Najlepszym środkiem ochrony przed skutkami nadmiernego wzrostu napięcia wskutek

wyładowania atmosferycznego jest zastosowanie
a)

bezpieczników topikowych.

wyłączników nadmiarowo-prądowych.

odgromników.

wyłączników różnicowoprądowych.

3. Na rysunku przedstawiono

wyłącznik nadprądowy.

wyłącznik różnicowoprądowy.

stycznik,

przekaźnik bistabilny.

4. Fotografia przedstawia

wyłącznik nadprądowy.

wyłącznik różnicowoprądowy.

stycznik.

przekaźnik bistabilny.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

5. Środkiem ochrony układu oddechowego są

maska ochronna.

rękawice ochronne.

nakrycie głowy.

ubranie robocze.

6. Środkiem ochrony wzroku są

maska ochronna.

rękawice ochronne.

nakrycie głowy.

okulary ochronne.

7. W celu ochrony rąk podczas lutowania elementów elektronicznych należy zastosować

maskę ochronną.

rękawice ochronne.

nakrycie głowy.

ubranie robocze.

8. Opaskę uciskową należy stosować

w każdym przypadku krwawiącej rany.

w przypadku obcięcia lub oderwania kończyny.

w przypadku zmiażdżenia kończyny.

w przypadku skaleczenia.

9. W czasie udzielania pierwszej pomocy tętno sprawdza się

po obu stronach szyi, używając kciuka i pozostałych palców.

po jednej stronie szyi, trzema środkowymi palcami.

kciukiem na przegubie ręki.

po jednej stronie szyi, jednym palcem.

10 Masaż serca należy wykonywać przez uciskanie

dolnej części mostka.

lewej połowy klatki piersiowej.

górnej części mostka.

½ dolnej części mostka.

11. Najskuteczniejszą i najprostszą metodą udrożnienia dróg oddechowych podczas wypadku

przy pracach monterskich jest

wyciągnięcie i przytrzymanie języka.

przygięcie głowy do mostka.

usunięcie ciał obcych z jamy ustnej i odgięcie głowy do tyłu.

odgięcie głowy do tyłu.

12.

Jednostką natężenia prądu elektrycznego jest

volt.

amper.

wat.

ohm.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

13. Konduktancją nazywamy

a) iloraz napięcia i prądu.
b) odwrotność rezystancji.
c) przewodność właściwą metali.
d) iloraz prądu i napięcia.

14. Na schemacie znajduje się schemat silnika

a) silnika obcowzbudnego.
b) silnika bocznikowego
c) silnika szeregowego
d) silnika szeregowo-bocznikowego

15. Element oznaczony na rysunku to

a) rezystor.
b) kondensator.
c) cewka. C
d) źródło napięcia.

16. Symbol przedstawiony na rysunku przedstawia

a) tranzystor.
b) tyrystor.
c) diodę.
d) fototranzystor.

17. Symbolem E

na rysunku oznaczono

a) voltomierz.
b) rezystancja
c) źródło napięcia
d) kondensator.

18. Do pomiaru rezystancji służy

a) amperomierz.
b) voltomierz.
c) omomierz.
d) watomierz.

19. Na schemacie montażowym urządzenia symbolem C oznacza się

a) opornik.
b) diodę
c) kondensator.
d) cewkę.

20. W układzie elektrycznym symbolem oznacza się

a) voltomierz,
b) watomierz,
c) amperomierz,
d) omomierz.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

KARTA ODPOWIEDZI

Imię i nazwisko...................................................................................................................

Analizowanie prostych układów elektrycznych

Zakreśl poprawną odpowiedź.

Zadania

Odpowiedzi

Punkty

Razem:

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

6. LITERATURA

1. Bolkowski S.. Elektrotechnika. WSIP. Warszawa 2005
2. Chochowski A.: Elektrotechnika z automatyką. Ćwiczenia. WSiP, Warszawa 1996
3. Gerhard Bartodziej, Eugeniusz Kałuża. Aparaty i urządzenia elektryczne. WSIP.

Warszawa 1997

4. Januszewski S, Sagan T, Szczucki F, Świątek H. Eksploatacja urządzeń elektrycznych

i energoelektronicznych. Wydawnictwo ITE. Radom 1999

5. Jerzak M.: Bezpieczeństwo i higiena pracy w budownictwie. PWN, Warszawa 1980
6. Kurdziel R.: Elektrotechnika. Część 1 i 2. WSiP, Warszawa 1997
7. Mac S., Leowski J.: Bezpieczeństwo i higiena pracy dla szkół zasadniczych. WSiP,

Warszawa 2000

8. Markiewicz A.: Zbiór zadań z elektrotechniki. WSiP, Warszawa 1972
9. Praktyczna elektrotechnika ogólna. Wydawnictwo REA. Warszawa 2002
10. www.elektroda.pl
11. www.swiatelektroniki.pl
12. www.wikipedia.org.

Wyszukiwarka

Podobne podstrony:
Analizowanie prostych układów elektrycznych
Modelowanie i symulacja prostych układów elektrycznych w programie?SPOC
DUE Modelowanie prostych układów elektromechanicznych
06 Analizowanie ukladow elektry Nieznany (2)
lab, MetNum2 lab, Laboratorium: ANALIZA I PROJEKTOWANIE KOMPUTEROWE UKŁADÓW ELEKTRONICZNYCH
Instrukcja 21 Analiza ukladow elektrohydrauli
311[15] O2 01 Analizowanie układów elektrycznych i elektronicznych
E 26 - Prostowniki i stabilizatory napiecia, Prawie wszystkie układy elektroniczne, począwszy od pro
PROJEKT Z UKŁADÓW ELEKTRONICZNYCH 3 Analiza sprzężenia zwrotnego Szerokopasmowy wzmacniacz dwutranzy
PROJEKT Z UKŁADÓW ELEKTRONICZNYCH 2 Analiza zmiennoprądowa Szerokopasmowy wzmacniacz dwutranzystorow
Analizowanie układów elektrycznych 711[02] z2 01 n
Instrukcja 21 Analiza układów elektrohydraulicznych
06 Analizowanie układów elektrycznych i elektronicznych
Projektowanie układów elektronicznych
04 Badanie układów elektrycznych i elektronicznych
Analizowanie działania układów pneumatycznych u
Instalowanie urządzeń automatyki i obsługa prostych układów automatycznej regulacji
Analiza uchybowa układów dyskretnych

więcej podobnych podstron