TRZY PODSTAWOWE TYPY MASZYN NAPĘDZANYCH. 1. Charakterystyka niezależna tzn. niezależnie od tego jak tą maszyną kręcimy wymaga tego samego momentu (maszyny skrawające, dźwignice itp.). 2. Liniowa albo prądnicowa. Czym szybciej ma się kręcić to wymaga większego momentu (prądnice, wielkie maszyny papiernicze). 3. Charakterystyka paraboliczna gdzie moment do kręcenia tą maszyną jest proporcjonalny do drugiej potęgi (pompy, sprężarki, wentylatory). WPŁYW OBCIĄŻENIA MOMENTEM NA LICZBĘ OBROTÓW. 1. Charakterystyka idealnie sztywna, liczba obrotów jest stała niezależna od przyłożonego momentu obciążającego (silnik synchroniczny oraz bocznikowo szeregowy). 2. Charakterystyka sztywna tzn. duże zmiany momentu obciążenia powodują niewielki zmiany liczby obrotów. Silnik ten dobrze trzyma obroty (silnik bocznikowy prądu stałego i silnik asynchroniczny 3 fazowy). 3. Charakterystyka ustępliwa albo podatna. Przy zmianach momentu obciążenia obroty zmieniają się wyraźnie (silnik szeregowy prądu stałego oraz asynchroniczny 1 fazowy). WSPÓŁPRACA SILNIKÓW Z MASZYNAMI Równanie dynamiczne napędu: J - moment bezwładności całego napędu. Mnap = Mham to dω/dt = 0 to ω,n = const. Napęd pracuje ze stałą liczbą obrotów, jest to stan statyczny napędu. Jeśli Mham wzrośnie to Mnap - Mham <0 to dω/dt <0 liczba obrotów maleje. Jeśli Mnap > Mham to liczba obrotów rośnie. Jeżeli z jakiegoś powodu chwilowo wzrośnie Mham to silnik zwolni, przyspieszy, zwolni , przyspieszy aż znowu osiągnie punkt pracy jest to kołysanie napędu. DOBÓR SILNIKA: 1. Kryteria doboru to przedewszystkim moc silnika P i ;liczba obrotów n. • warunki zasilania tzn. jakim dysponuje napięciem i częstotliwością, czy mam napięcie stałe, jak jest zmienne to jakie. • warunki środowiskowe - gdzie silnik stoi. Obudowa: otwarta, okapturzona, wodoszczelna itp. Obudowa silnika jest na tabliczce silnika w typie silnika. •Warunki pracy napędu: częstość rozruchów; hamowań; możliwość regulacji prędkości obrotowej. • koszt. 2. Dobór mocy silnika. 3 typy pracy silnika: • praca ciągła Psiln.dobranego > Pśr. Obciążenie mniej więcej stałym momentem przez określony czas. • praca dorywcza to>>tp Można dać silnik o mniejszej mocy gdyż chwile tylko pracuje i ma potem czas się wystudzić. •praca przerywana tp + to < 10 min. PRZEGLĄD SILNIKÓW W ASPEKCIE ICH WŁAŚCIWOŚCI RUCHOWYCH 1. Silnik asynchroniczny: • klatkowy; • pierścieniowy. budowa: obudowa, łapy, tabliczka zasilania. • stojan - część nieruchoma; zbudowany z blach ferromagnetycznych, odizolowanych od siebie, uzwojenie 3 - fazowe, powstaje wewnątrz wirujące pole magnetyczne które wiruje z prędkością p - liczba par biegunów. Liczba par biegunów zależy od zaprojektowania. • wirnik złożony również z blach, uzwojenia silnika są zwarte (zwarte cewki). Działanie: prądy stojana wytwarzają pole magn., wewnątrz jest wirnik wewnątrz którego indukuje się prąd. Pole magn. działa siłą na przewody wirnika z prądem i powoduje obrót wirnika. Obroty wirnika są mniejsze od obrotów synchronicznych, poślizg , przy normalnej pracy kilka do kilkunastu procent, jeżeli: (P =1, ns = 300, n = 2870), (P = 2, ns = 1500, n = 1410), (P=3, ns = 100, n = 920). SILNIK PIERŚCIENIOWY Budowa wirnika: ma uzwojenie trójfazowe w żłobkach, uzwojenie to jest połączone w gwiazdę, początki faz uzwojenia doprowadza się do trzech pierścieni ślizgowych osadzonych na wale silnika, do pierścieni przylegają szczotki grafitowe, do których przyłącza się opornik do rozruchu silnika. Charakterystyka mechaniczna silnika Rozruch silnika asynchronicznego. 1. Mały moment rozruchowy - silnik może nie chcieć ruszyć. 2. Prąd rozruchowy - ten duży prąd stanowi przeciążeni w sieci Ir = 10 - 15 In. SILNIK KLATKOWY Jedno klatkowy. Zmniejszenie prądu rozruchowego, zmniejszenie napięcia na czas rozruchu. Dla silników poniżej 1kW włączamy odrazu pod napięcie znamionowe. W silnikach większych trzeba obniżyć napięcie r4ealizuje się to przez przełączenie gwiazda - trójkąt. Silnik dwuklatkowy. Nie ma problemu z rozruchem, ale zato ma mniejszą sztywność i sprawność. Dla dużych silników rozruch jest realizowany za pomocą autotransformatorów lub dławików (rozruch stopniowy). Silnik pierścieniowy Rozruch polega na połączeniu do wirnika opornicy rozruchowej. Opornica rozruchowa powoduje zwiększenie momentu rozruchowego i zmniejszenie prądu. Charakterystyka mechaniczna sztywna silnik nieźle trzyma obroty. Regulacja prędkości obrotowej. Pole wirujące ma prędkość ns= (60f)/p Silniki wielobiegowe- zależy to od zmiany liczby par biegunów, do czego służy pokrętło na obudowie. Aby regulować f należy mieć przetwornice ( cyklokonwerter) Zmiana parametrów po zamontowaniu opornicy, opornica się grzeje bo przez wirnik przepływa wysoki prąd. Tylko tyrystorami można dobrze regulować prędkość tego silnika asynchronicznego. Hamowanie: Przećiwprąd (przeciwbiegun) zmiana kierunku wirowania pola magnetycznego polega to zmianie kolejności faz zasilania. Jest udar prądowy czyli stosujemy przy hamowaniu zabiegi rozruchowe. Hamowanie dynamiczne ( prądem stałym) polega na odłączeniu silnika od sieci i zasilaniu go napięciem stałym.( prąd stały pole stoi wirnik goni pole stojące i hamuje). Sprawność silnika teta = P mech/Pel *100%. Tabliczka znamionowa: TYP P -> moc czynna na wale, U napięcie zasilania I prąd , układ połączeń, f częstotliwość cos fi . 1 fazowy silnik asynchroniczny - Pole magnetyczne pulsujące można je rozłożyć na dwa pola wirujące w przeciwnych kierunkach. Charakterystyka tego silnika nie jest sztywna nie trzyma obrotów ma mały moment rozruchowy znacznie mniejsza sprawność. Popularny jako silnik mały sprzęt AGD 2. MASZYNY SYNCHRONICZNE - silnik synchroniczny, generator synchroniczny, kompensator wirujący. Generator: Stojan ma uzwojenie 3 fazowe a wirnik uzwojenie prądu stałego. Prądnica zasila wirnik napięciem stałym. Stałe pole zaczyna wirować i w uzwojeniu stojana indukuje się zmienne 3 fazowe napięcie. Silnik: wirnik stałe, stojan 3 fazowe prąd stojana wytwarza napięcie pole magnetyczne które oddziałuje na stałe pole wirnika kręcą go z prędkością pola wirującego n = n wirnika = ns = (60t/P) charakterystyka mechaniczna idealnie sztywna, nieda się regulować prędkości obrotowej ( chyba że cyklokonwerterem). Wada zasilanie napięciem stałym na wspólnym wale umieszcza się małą prądnicę prądu stałego zwaną wzbudnicą. Silnik ma max . Moment obrotowy ale nie może zwolnić bo jak tylko trochę zwolni to staje . Właściwości ruchowe silnika synchronicznego: Rozruch: nie posiada momentu rozruchowego, nie jest w stanie sam ruszyć należy go wprowadzić w obroty bliskie synchronicznym Proces włączania polega na 1. Włączenie napięcia 3 fazowego, 2. Rozpędzenie wirnika 3. Włączenie stałego napięcia. Rozruch częstotliwościowy: Stojan zasilany z przetwornicy, częstotliwości na początek mała częstotliwość, pole wirujące kręci się powoli włączamy napięcie stałe na wirnik i wirnik wskakuje w obroty i tak dalej stopniowo podnosimy częstotliwość aż do znamionowej. Rozruch asynchroniczny : W wirniku poza uzwojeniem prądu stałego montuje się klatkę asynchroniczną. Włączamy napięcie 3 fazowe i silnik rusza jak asynchroniczny nabiera obrotów asynchronicznych czyli bliskich synchronicznym i wtedy podłączamy napięcie stałe na wirniku który wskakuje w obroty synchroniczne. Hamowanie jak asynchroniczny np. przeciw prądem lub prądem stałym. Zastosowanie rzadko zatrzymywany ciągła praca ( stacje pomp, wentylacja) PRZEWODY Przewody elektryczne, podział: • elektroenergetyczne - przesyłają energie elektryczną. • telekomunikacyjne - sygnał telekomunikacyjny. • nawojowe - służą do nawijania uzwojeń. Części składowe: • żyły - części przewodzące prąd, wykonane z miedzi, aluminium lub stali miękkiej. • izolacja - guma i polichlorek winylu, papier, bawełna, polietylen. • uzbrojone, odzież, powłoka. Przewody elektroenergetyczne dzielimy na: • gołe - przewody trakcyjne, linie przesyłowe napowietrzne (wysokonapięciowe) symbol AFL, L - linka stalowa. • izolowane - przekroje w mm^2 0,35; 1; 1,5; 2,5; 3,5; ... 1000; napięcia: 250, 500, 750, 1000. • Kable. Typowe obliczenia przewodów • na prąd ciągły (przewód się grzeje i powinien mieć tak mała rezystancje, żeby nie nagrzewał się zbytnio) służą do tego tabele. Np. przewód w rurkach typu DG (drut w gumie) 2 przewody 1 mm^2wytrzyma 13 A, 4 - 6 przewodów 1 mm^2 9 A. • na spadek napięcia - jeżeli długi odcinek przewodu. • na wytrzymałośc zwarciową typowe na 1 sekundową. Oznaczenia przewodów • materiał żyły; A - aluminium, [...] - miedź. • budowa żyły; D - drut, L - linka, Lg - giętka linka. • izolacja; G - guma, Y - polichlorek winylu • dodatkowe oznaczenia; S - sznur, O - przewód oporowy; M - mieszkaniowy, W - warsztatowy, K - kabel przewód kabelkowy, p - płaski, C - odzież niepalna, t - tynkowy. Typowe oznaczenie Przewody do układania na stałe. • pod tynkiem DYt (drut miedziany, izolacja PCV, tynkowy), ADYt (drut aluminiowy, izol. PCV, tynkowy). • do układania w korytkach lub rurkach: DY - drut w PCV; DG - drut w gumie. Przewody do układania po wierzchu • najczęściej przewody kabelkowe KGo, KYo; oprócz izolacji mają jeszcze powłokę i czasem uzbrojenie YDY - drut w izolacji PCV i z powłoką PCV. Przewody do odbiorników ruchomych • sznury: SMYp - sznur mieszkaniowy, PCV, płaski. • przewód SM. Przewody oporowe stosowane do większych odbiorników ruchomych. Kable - przewody do układania pod ziemią (odporne na środowisko, chemie i mechaniczne uszkodzenia). • YKY - kabel w izol. PCV i w płaszczu z PCV. •KAFtA - kabel w asfalcie, stalowa taśma, asfalt. Osprzęt kablowy • głowica kablowa • mufa kablowa • trójnik; • złącze kablowe. APARATURA ROZDZIELCZA Łączniki, budowa: • części przewodzące w tym styki; • części izolacyjne w tym komora gaszenia łuku; • układ napędowy; • wyposażenie dodatkowe - zabezpieczenia, automatyka, sygnalizacja. Parametry łącznika - napięcie znamionowe; znamionowy prąd ciągły Ic; Maksymalny prąd łączenia Ił; częstość łączenia n[cykl/godz. • prąd ciągły to ten, który popłynie w stanie załączonym; • prąd łączenia to ten, który popłynie podczas uruchamiania; • częstość to ile razy może otwierać i zamykać na godzinę. Podział łączników: • instalacyjne; • przemysłowe; • izolacyjne; • robocze; • zwarciowe. Izolacyjne Ił < Ic, służą do odcięcia napięcia uruchamiany, gdy prąd prawie nie płynie, nie ma mechanicznego gaszenia łuku (najprostszy gniazdo - wtyczka, w wydaniu przemysłowym łącznik nożycowy). Robocze: załączają do pracy urządzenie Ił = Ic, instalacyjny łącznik roboczy to wyłącznik świetlnikowy, przemysłowy to stycznik elektromagnetyczny. Zalety: można uruchamiać z daleka, prąd cewki sterującej mały za zamykamy tor dużego prądu, styki schowane są w komorze gaszenia łuku, styki mogą być utopione w oleju, można zamontować w styczniki aparaturę zabezpieczającą np: bimetal albo zwarciowe, może funkcjonować w układzie automatyki. Produkowane są na prądy do 400 A. Zwarciowe Ił >> Ic. Uruchamiają się w sytuacjach awaryjnych i mogą wyłączać znacznie większe prądy niż prąd ciągły. • bezpiecznik topikowy, produkowany w trzech typach:  aparatowy;  instalacyjny;  stacyjny. Skład: gniazdo, wkładka, główka. Prąd wkładki:  1,5;  6;  10;  16;  20;  25. Samoczynne łączniki instalacyjne. 3 funkcje:  wyłącznik o napędzie ręcznym;  w środku dwa wyzwalacze: nadprądowy przeciążeniowy (bimetal), nadpądowy zwarciowy (elektromagnes) otwiera przy dużych prądach (bardzo szybko);  wyłącznik samoczynny instalacyjny z wyłącznikiem przeciw porażeniowym. Instalacja wewnętrzna: głowica przyłączeniowa, bezpieczniki stacyjne, licznik energii, rozdzielnica, wewnętrzne linie zasilające. Sposoby prowadzenia instalacji wewnątrz budynku. • zasilanie promieniste, do każdego odbiornika idzie oddzielna linia zasilająca mająca swoje zabezpieczenie; • zasilane magistralne, każda linia zasila kilka odbiorników; • układ mieszany. OŚWIETLENIE ELEKTRYCZNE Światło jest to fala elektromagnetyczna o pewnym wycinku częstotliwości. Wielkości opisujące światło: • natężenie światła I [cd - kandela]; • strumień świetlny φ [lm - lumen]; • natężenie oświetlenia E = φ/S [lx - lux]. Przykładowe oświetlenia • ulice przy sztucznym świetle (kilka luxów); • sala wykładowa 100 - 500; • w słońcu w lecie 50000 - 100000 luxów; • korytarz kilkadziesiąt. Normy oświetlenia • drogi mają mieć 2 - 20 luxów; • teren budowy 20 - 50 luxów; • hale produkcyjne 100 - 150 luxów; • hale prac dokładnych 300 - 700 luxów; • czytelnie, sale wykładowe 300 - 500 luxów; • sala operacyjna ponad 1000 luxów; • studio telewizyjne minimum 3000 luxów. Pomiary światła • mierzy się przedewszystkim natężenie oświetlenia (przyrząd luksomierz). Elektryczność, źródła światła • działające na zasadzie promieniowania temperaturowego: lampy łukowe, lampy żarowe; • działające na skutek luminescencji, lampy luminescencyjne: na zasadzie fluoroscencji (świetlówka), lampy wyładowcze (sodowe, rtęciowe, ksenonowe). Parametry lampy • parametry elektryczne, napięcie i moc; • strumień świetlny; • skuteczność świetlna c = φ/P [lm/W]. Typowe skuteczności świetlne • żarówka 6 - 20; • świetlówka 40 - 80; • lampa rtęciowa 35 - 60; • rtęciowa halogenowa 35 - 100; • sodowa niskoprężna 35 - 200. Współczynnik tętnień • żarówka 100 W - 0,1; • świetlówka 0,3 - 0,5; • świetlówki 3 fazowe 0,01 - 0,03; • świetlówki rtęciowe 0,76 - 0,87. Żywotność w kilogodzinach • lampa żarowa 1 - 2,5; • rtęciowa 20; • świetlówka kompaktowa 10; PRZEGLĄD LAMP LAMPY ŻAROWE - świeci żarnik (włókno wolframowe nagrzane do temp. 2100 - 2800^oC), najpopularniejsze źródło światła, na różne napięcia, różna moc. Wkręcane w gwint Edisona E27 (normalne), E15 (Migram - małe lampki), E40 (Goliat - duże). Zalety: tania, duża rozpiętość U oraz P, ładna barwa, mały współ. tętnień, zapala się natychmiast, odporna na włączanie i wyłączanie. Wady: bardzo mała skuteczność świetlna, mała żywotność, grzeje, stażeje się, mało odporna na wstrząsy. Nowe tendencje w produkcji lamp żarowych:  technologia produkcji żarnika (najlepiej monokrystaliczny);  dodaje się do bańki kryptonu, poprawia skuteczność i trwałość;  w bańce napyla się zwierciadła podczerwieni;  lampy halogenowe (dodajemy do gazu śladowe ilości halogenków, fluor, brom, chlor, jod-najczęściej) wyłapują one cząsteczki wolframu i krążąc przyklejają spowrotem do żarnika. Zwiększa się skuteczność świetlną (wyższa temp. żarnika), mają szkło krystaliczne nie lubi to szkło natłuszczenia. ŚWIETLÓWKI Zasada działania. Z elektrody emitowane są elektrony które wędrują do elektrody, zderzają się z parami rtęci pobudzając je do drgań (emitowana fala em. ultrafiolet). Ultrafiolet waląc w luminofor daje światło widzialne. Najpierw trzeba zainicjować strumień elektronów, podgrzać elektrody a następnie wysokim napięciem zainicjować wyrwanie elektronów, do tego służy zapłonnik i dławik. Zapłonnik zamknięty prąd płynie przez elektrody grzejąc je w pewnym momencie zapłonnik otwiera się prąd gwałtownie spada do zera na dławiku indukuje się napięcie na róże wysokie.Kondensator - poprawa wsp. mocy i jako zakłóceniowy. Zalety: skuteczność dużo większa niż lamp, duża trwałość nawet do 15 kh. Wady: duże tętnienia(likwiduje sięje montując dwie rury w ukł. DUO, prąd przesunięty w ukł. 90^o kondensatorem, najlepiej było by dać trzy świetlówki zasilane prądem trójfazowym, prawie w ogóle nie tętni, niespecjalnie lubi częste włączania. Nowe tendencje: przedewszystkim świetlówki kompaktowe PL i SL, nowe luminofory, dodawanie różnych gazów, podniesienie ciśninia. LAMPA RTĘCIOWA - bańka w bańce. Jarznik ze szkła kwarcowego. Pary rtęci 1 atm niskoprężne średnioprężne do 20 atm wysokoprężne do 100 atm. Zewnętrzna bańka pokryta luminoforem. Świeci wyładowanie w jarzniku w swietle tym brakuje czerwieni (kolor sniadoniebieski) Osprzęt dławik + kondensator Zalety duża skuteczność świetlna C do 60 bardzo duża żywotność do 20kh tania Wady ogromny wsp tętnoeń brzydkie swiatło czas zapłonu ( kilka minut) zawiera rtęć wrażliwa na napięcie. Nowa generacja lamp rtęciowych lampa matalo halogenkowa do jarznika wprowadzone są opary Ar Hg są neon i halogenki metali (jodki, jodki sodu jodki żelaza jodki tantalu) Poprawiają one skuteczność świetlną, barwa światła) LAMPA SODOWA - Wysokoprężna o krótkim łuku, nisko prężna o długim łuku. Są to lampy wyładowcze świeci wyładowanie w środku jest gaz szlachetny ( na ogół argon + dodatki ) i pary sodu. Lampy wysoko prężne mają skuteczność świetlną wysoką do 140.

---