Energia jest niezbędna ludziom dla zaspokajania ich potrzeb bytowych, przy produkcji dóbr materialnych oraz świadczeniu różnego typu usług. Używa się do tego celu energii pod różnymi postaciami. Energię, jej nośniki i źródła klasyfikować można stosując różne kryteria klasyfikacji.

Z punktu widzenia stopnia przetworzenia rozróżniamy:

• pierwotne nośniki energii (energię pierwotną) - występujące w przyrodzie w sposób naturalny w postaci kopalin (węgiel kamienny, węgiel brunatny, ropa naftowa, gaz ziemny) oraz takie formy energii jak energia rzek, energia słoneczna, energia wiatru oraz energia biomasy, energia geotermalna.

• wtórne (pochodne) nośniki czyli przetworzone przez człowieka nośniki energii pierwotnej np.: energia elektryczna, ciepło, koks, benzyna, olej napędowy.

Ze względu na wyczerpywalność nośniki energii dzielimy na:

• odnawialne - czyli takie, które regenerują się wystarczająco szybko i których zasoby praktycznie nie wyczerpują się, bowiem nieustannie ich zasoby zostają uzupełnione energią padającego słońca. Do tej grupy nośników zaliczamy energię słoneczną, energię wiatru, energię rzek, energię geotermalną.

• nieodnawialne -czyli takie, których zasoby są ograniczone i które wyczerpują się w miarę eksploatacji. Do tej kategorii zaliczamy wszystkie paliwa kopalne: wszystkie energetyczne odmianywęgla, ropę naftową, gaz ziemny oraz uranowe paliwo jądrowe.

Elektrownia cieplna

To zespół urządzeń produkujący energię elektryczną wykorzystując do tego celu szereg przemian energetycznych, wśród których istotne znaczenie odgrywa ciepło.

Plusy:

-posiada nowoczesne technologie

-dostarczają dużo energii, dlatego są zlokalizowane w pobliżu miejsc o dużym zapotrzebowaniu na energię elektryczną

-tańszy prąd

-w czasie wytwarzania energii nie ma hałasu

-podstawową zaletą elektrowni cieplnych jest wykorzystywanie paliwa produkowanego (wydobywanego) w kraju

Minusy:

-w razie awarii bardzo dotkliwie skaża środowisko

-stanowi doskonały cel ataków terrorystycznych

-emisja do atmosfery dwutlenku węgla co powoduje efekt cieplarniany

-zanieczyszczenie powietrza jako konsekwencja procesu spalania paliw kopalnych

-konieczność pozyskiwania wody niezbędnej do chłodzenia co niesie za sobą straty

-zmiana krajobrazu

-zakłócenia klimatu akustycznego

-zakłócenia fal radiowych i telewizyjnych

-przenikanie odpadów radioaktywnych do atmosfery

-zagrożenie dla przelatujących ptaków

Elektrownia jądrowa

To energia uzyskiwana na drodze kontrolowanych przemian jądrowych. Uzyskiwana jest głównie w wyniku rozszczepienia ciężkich jąder atomowych w niewielkim stopniu w wyniku rozpadów promieniotwórczych, trwają prace nad kontrolowanym przeprowadzaniem reakcji fuzji lekkich jąder atomowych.

Plusy:

-Wielkości rocznej produkcji energii elektrycznej w elektrowniach jądrowych wskazuje na większe w nich wykorzystanie zainstalowanej mocy w stosunku do innych źródeł pozyskiwania energii,

-Nie emituje pyłów oraz szkodliwych gazów, przez co w minimalnym stopniu degraduje środowisko,

-Eliminuje problemy usuwania i składowania lotnych popiołów,

-Wielokrotne zmniejszenie ilości odpadów i powierzchni ich składowania,

-Ogranicza eksploatację paliw kopalnych,

-Nie wymaga hałaśliwych urządzeń do nawęglania.

Minusy:

-Awarie urządzeń, w których zachodzą reakcje jądrowe, są groźne w skutkach dla środowiska,

-problemy związane z wydobyciem uranu, jego transportem, przeróbką paliwa jądrowego oraz składowaniem odpadów jądrowych,

-Kłopotliwy problem składowania i zagospodarowywania radioaktywnych odpadów, powstających z reaktora jądrowego,

-Możliwość skażenia wód, powietrza i gleb znajdujących się w rejonie składowania odpadów,

-W przypadku awarii reaktora zagrożenie skażenia radioaktywnego,

-Wytwarzanie uranu związane jest również z procesami uszkadzającymi naturalną „powłokę” środowiska.

Elektrownia wodna

To zakład przemysłowy zamieniający energię spadku wody na elektryczną.

Plusy:

-Czyste odnawialne źródło energii,

-Możliwość szybkiego zatrzymywania i uruchamiania elektrowni,

-Małe problemy przy utrzymywaniu i eksploatacji elektrowni,

-Sztuczne zbiorniki wodne gromadzą wodę, zmniejszając ryzyko powodzi,

-darmowa energia.

Minusy:

-Zależność od opadów deszczu,

-Konieczność zalania dużych obszarów i przesiedlenia ludzi, co niszczy naturalne siedliska lądowych dla roślin i zwierząt,

-Lokalne zmiany klimatyczne,

-duże koszty produkcji i budowy,

-duży nakład finansowy,

-deformacja - w pewnym stopniu - krajobrazu naturalnego.

Elektrownia słoneczna

Gałąź przemysłu zajmująca się wykorzystaniem energii promieniowania słonecznego zaliczanej do odnawialnych źródeł energii.

Plusy:

-ogniwa słoneczne nie wymagają szczególnej konserwacji poza czyszczeniem

-ogniwa słoneczne są niezawodne

-możliwość korzystania z niej w szerokiej skali na świecie

-darmowa energia

-nieograniczona ilość energii możliwej do uzyskania

-nie emitują zanieczyszczeń do środowiska

Minusy:

-brak pobierania energii w nocy

-wysokie koszty magazynowania energii

-zmienność dobowa i sezonowa promieniowania słonecznego

-lokalne zmiany klimatyczne niesprzyjające wykorzystywania energii

-instalacja ogniw zajmuje duże obszary

-duże koszty produkcji i budowy

-trudności w magazynowaniu energii i jej koncentracji

Elektrownia wiatrowa

To zespół urządzeń produkujących energię elektryczną, wykorzystujących do tego turbiny wiatrowe. Energia elektryczna uzyskana z wiatru jest uznawana za ekologicznie czystą, gdyż, pomijając nakłady energetyczne związane z wybudowaniem takiej elektrowni, wytworzenie energii nie pociąga za sobą spalania żadnego paliwa.

Plusy:

-nieskomplikowana budowa urządzeń i eksploatacja

-mało szkodliwe dla środowiska

-nie emituje zanieczyszczeń do środowiska

-nieograniczona ilość energii możliwej do uzyskania

-nie pociąga za sobą produkcji odpadów

Minusy:

-hałas

-ujemny wpływ na ptactwo

-niszczenie naturalnych siedlisk lądowych dla roślin i zwierząt

-zapotrzebowanie na wielkie powierzchnie terenu

-duży nakład finansowy

-deformacja - w pewnym stopniu - krajobrazu naturalnego

Elektrownia geotermiczna

Inaczej geoelektrownia, wytwarza prąd elektryczny z energii geotermicznej (ciepło wnętrza Ziemi).

Plusy:

-duża zdolność generowania energii przy zachowaniu znikomego wpływu na środowisko naturalne,

-nie zanieczyszczają powietrza.

Minusy:

-drogie instalacje,

-problemy techniczne przy utrzymaniu urządzeń,

-odpowiednie skały występują w niewielu
miejscach na świecie,

-uwalnia się radon i siarkowodór,

-niebezpieczeństwo zanieczyszczenia wód głębinowych.

Rodzaj źródła	Zalety	Wady
Węgiel. Ropa naftowa. Gaz ziemny.	Wykorzystują szeroko dostępne źródła energii.	Do atmosfery usuwane są zanieczyszczenia, które zatruwają środowisko, zwiększają efekt cieplarniany, powodują kwaśne deszcze i stwarzają problemy zdrowotne. Środowisko zostaje zanieczyszczone popiołami i żużlem.  W razie katastrofy podczas transportu morskiego ropy naftowej następuje zanieczyszczenie wód oraz zniszczenie flory i fauny.  Spośród wszystkich paliw kopalnych, najmniejsze zagrożenie dla środowiska stwarza gaz ziemny.  Źródła energii są nieodnawialne, więc w końcu ulegną wyczerpaniu.
Elektrownie jądrowe.	Otrzymujemy dużą ilość energii z małej ilości paliwa - 1 kg uranu równoważy 3000 ton węgla.  Podczas normalnej eksploatacji są niemal zupełnie nieszkodliwe.  Niskie koszty eksploatacji po uruchomieniu.	Groźba skażeń w razie awarii, jeśli elektrownia nie ma właściwych układów bezpieczeństwa. Problemy ze składowaniem wypalonego paliwa. Wysokie koszty budowy i rozbiórki elektrowni, gdy zakończy już swoją działalność.
Energia geotermiczna.	Czyste źródło energii.	Drogie instalacje. Problemy techniczne przy utrzymaniu urządzeń.  Odpowiednie skały występują w niewielu miejscach na świecie.  Uwalnia się radon i siarkowodór.
Elektrownie wodne.	Czyste odnawialne źródło energii. Możliwość szybkiego zatrzymywania i uruchamiania elektrowni.  Małe problemy przy ich utrzymywaniu i eksploatacji. Sztuczne zbiorniki wodne gromadzą wodę, zmniejszając ryzyko powodzi.	Zależność od opadów deszczu.  Konieczność zalania dużych obszarów i przesiedlenia ludzi. Niszczenie naturalnych siedlisk lądowych dla roślin i zwierząt.  Lokalne zmiany klimatyczne.
Energia wiatru.	Czyste źródło odnawialnej energii.	Wysokie koszty budowy i utrzymania.  Ingerencja w krajobraz, instalacja wiatraków zajmuje rozległe obszary stracone dla rolnictwa. Hałas turbin.  Zależność od wiatru. Zakłócają odbiór fal radiowych i telewizyjnych.
Energia słoneczna.	Czyste źródło odnawialnej energii. Ogniwa słoneczne nie wymagają szczególnej konserwacji poza czyszczeniem. Są niezawodne.	Do budowy ogniw fotowoltaicznych używa się pierwiastków toksycznych (kadm, arsen, selen, tellur). Instalacja ogniw zajmuje rozległe obszary.
Energia fal morskich.	Czyste źródło odnawialnej energii.	Wysokie koszty instalacji i eksploatacji.  Problemy środowiskowe - zajęcie dużych obszarów wybrzeża morskiego.
Energia pływów.	Czyste źródło odnawialnej energii. Niezawodne, ponieważ woda z przypływami podnosi się i opada regularnie dwa razy w ciągu doby.	Wysokie koszty budowy zapory. Wpływ na środowisko - mogą ulec zniszczeniu naturalne siedliska mieszkańców wód.  Ograniczenia w ruchu statków.

  Klasa ochronności 0 - ochronę przed porażeniem stanowi w zasadzie tylko izolacja podstawowa. Brak zacisku ochronnego.

      Klasa ochronności I - ochronę realizuje się przez izolację podstawową jako środek ochrony podstawowej oraz część
      przewodzącą dostępną, do której przyłącza się przewód ochronny PE, stanowiący element układu ochrony dodatkowej
      przez samoczynne wyłączanie zasilania.

      Klasa ochronności II - ochrona jest zapewniona przez fabryczne zastosowaną izolację podwójną albo izolację wzmocnioną 
      i ochronną osłonę izolacyjną.

      Klasa ochronności III - ochrona przeciwporażeniowa jest zapewniona przez zasilanie urządzeń bardzo niskim napięciem
      (SELV lub PELV).

Do pomiaru natężenia prądu służy amperomierz, miliamperomierz lub mikroamperomierz. Aby zmierzyć natężenie I prądu płynącego przez przewodnik o oporze R, należy dołączyć do niego szeregowo amperomierz, ponieważ przy łączeniu szeregowym prąd o tym samym natężeniu przepływa przez przewodnik i przez amperomierz.

Do pomiaru napięcia służy woltomierz lub miliwoltomierz. W celu wyznaczenia napięcia na końcach przewodnika o oporze R, należy dołączyć każdy z zacisków woltomierza do jednego z końców przewodnika, czyli woltomierz dołączyć do opornika równolegle.

URZĄDZENIA ZABEZPIECZAJĄCE STOSOWANE W INSTALACJACH NISKIEGO NAPIĘCIA

• bezpieczniki topikowe

• wyłączniki instalacyjne (nadprądowe)

• wyłączniki różnicowoprądowe

• wyłączniki silnikowe

Bezpieczniki instalacyjne – budowa: wkładka topikowa, wkładka kalibrowa (wstawka redukcyjna), podstawa bezpiecznika (gniazdo).

Wyłączniki instalacyjne – przeznaczenie: sterowanie i zabezpieczanie przed skutkami przetężeń obwodów odbiorczych instalacji oraz urządzeń elektrycznych w instalacjach domowych i innych.

Podstawowa różnica między bezpiecznikiem a wyłącznikiem instalacji:

Bezpiecznik albo inaczej wkładka topikowa jest urządzeniem o działaniu jednorazowym tzn. po wyzwoleniu(przepaleniu) po prostu nie nadaje się do użytku bo jest zniszczona. Natomiast wyłącznik nadmiarowy jest urządzeniem wielokrotnego zadziałania.

Wyłączniki silnikowe – przeznaczenie: sterowanie i zabezpieczanie przed skutkami przetężeń oraz przed skutkami zaniku lub obciążenia napięcia, przed asymetrią obciążenia i niepełnofazową pracą silników elektrycznych.

INSTALACJE

Budowa instalacji domowej:

Instalacja elektryczna – część sieci niskiego napięcia stanowiąca układ przewodów w budynku wraz ze sprzętem elektroinstalacyjnym, mający początek na zaciskach wyjściowych wewnętrznej linii zasilającej w złączu i koniec w gniazdkach wtyczkowych, wypustach oświetleniowych i zainstalowanych na stałe odbiornikach energii elektrycznej. Służy do dostarczania energii elektrycznej lub sygnałów elektrycznych do odbiorników.

Instalacja elektryczna niskonapięciowa jest zespołem urządzeń elektrycznych o napięciu znamionowym do 1000 V prądu zmiennego i 1500 V prądu stałego.

Instalacja elektryczna w budynku mieszkalnym składa się z układu zasilania niskiego napięcia, obejmującego:

• przyłącze i złącze kablowe,

• tablicę rozdzielczą,

• piony i linie zasilające,

• instalację odbiorczą,

• odpowiednią liczbę obwodów

Instalacja domowa składa się z:

• Bezpiecznika głównego – chroni całą instalacją przed poborem prądu, który mógłby ją uszkodzić; ten bezpiecznik znajduje się jeszcze przed licznikiem i dlatego jest zaplombowany przez zakład energetyczny.

• Licznika – cały prąd, który dopływa do domu z elektrowni przepływa przez to urządzenie; rozgałęzienie instalacji w domu następuje za licznikiem.

• Bezpieczników – chronią poszczególnie obwody aby nie płyną w nich za duży prąd. Te bezpiecznik są czulsze niż bezpiecznik główny. W przypadku zwarcia w obwodzie najpierw „zadziała” bezpiecznik dla tego obwodu, a dopiero w ostateczności bezpiecznik główny

• Przewodów rozprowadzających – zapewniają drogę dla przepływu prądu do każdego gniazdka lub odbiornika. Wykonane są z dobrze przewodzącego metalu aby miały jak najmniejszą oporność.

• Odbiorników – czyli wszystkich urządzeń które do swojego działania potrzebują energii elektrycznej.

Prąd jednofazowy: prąd zmienny przesyłany do odbiorników jedną parą przewodów, jest w gniazdku 230V.

Prąd trójfazowy: układ trójfazowy - rodzaj układu, który składa się z 3 obwodów elektrycznych prądu przemiennego, w których napięcia przemienne źródeł o jednakowej wartości i częstotliwości są przesunięte względem siebie w fazie o 1/3 okresu. Napięcia układu wytwarzane są w jednym źródle energii elektrycznej, prądnicy lub generatorze fazowym.

Podział przewodów ze względu na pełnioną funkcję w instalacjach elektrycznych:

• Przewód liniowy (L), inaczej zwany przewodem fazowym – przewód elektryczny będący w czasie normalnej pracy pod napięciem fazowym służący do przesyłania energii elektrycznej w sieci elektroenergetycznej.

• Przewód neutralny (N)

• Przewód ochronny (PE)

• Przewód ochronno-neutralny (PEN)

• Przewód odgromowy

SILNIKI ELEKTRYCZNE

SILNIKI INDUKCYJNE 3-FAZOWE – KLATKOWE (?)
ZALETY
prosta konstrukcja niezawodne działanie małe koszy produkcji i eksploatacji niewielka zmienność prędkości obrotowej przy zmianach obciążenia w dużym zakresie duża przeciążalność prosty i łatwy do automatyzacji rozruch

Sposoby regulacji napędów elektrycznych (regulacja/zmiana prędkości obrotowej w silniku indukcyjnym):

• regulacja przez zmianę napięcia zasilającego – zmiana poślizgu

• regulacja przez zmianę rezystancji w obwodzie wirnika – zmiana poślizgu

• regulacja prędkości przez zmianę liczby par biegunów

• regulacja prędkości przez zmianę częstotliwości napięcia zasilającego

Zmiana prędkości obrotowej silnika: $n = n_{s}\left( 1 - s \right) = \frac{f}{p}\left( 1 - s \right)\ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ M = cU^{2}$

p- liczba par biegunów pola magnetycznego (?), przy dwóch biegunach p=1

BEZPIECZEŃSTWO

Parametry (?) rażenia prądem:

• rodzaj prądu

• czas trwania rażenia

• droga przepływu prądu przez ciało

• powierzchnia elektrod

• cechy osobnicze rażonego

Skutki rażenia prądem

Strefy czasowo-prądowe fizjologicznych skutków działania prądów rażeniowych przemiennych:

• strefa AC-1 (a): nie występują żadne reakcje patologiczne. Wartość progowa prądu odczuwania, wynosi 0,3 mA - 0,5 mA

• strefa AC-2 (b): w miarę wzrostu wartości prądu występuje: mrowienie w palcach i drętwienie, skurcze włókien mięśniowych i uczucie bólu (I > 3 mA). Wartość progowa prądu samouwolnienia, przy której jest to jeszcze praktycznie możliwe, wynosi 10 mA (dla kobiet - 6 mA);

• strefa AC-3 (c₁): występuje nasilenie bólu, wzrost ciśnienia krwi oraz skurcze tężcowe mięśni poprzecznie prążkowanych i skurcze mięśni oddechowych (mięśni płuc - powyżej 20 mA, dla kobiet - 15 mA),

• strefa AC-4.1 (c_2­, c₃): obserwuje się te same skutki rażenia, co w strefie AC-3, nasilające się wraz ze wzrostem natężenia prądu i czasu jego przepływu. Prawdopodobieństwo wystąpienia fibrylacji komór sercowych wzrasta

Czynniki wpływające na stopień zagrożenia porażeniowego:

Rodzaje zagrożeń porażeniowych:

• normalne – mieszkania, biura, sale teatralne, widowiskowe, klasy szkole z wyjątkiem niektórych laboratoriów itp.

• zwiększone – łazienki, natryski, sauny, bloki operacyjne, kanały rewizyjne, kempingi, tereny budowy i rozbiórki, otwarte przestrzenie

• szczególne – możliwość zetknięcia się ciała ludzkiego zanurzonego w wodzie z elementami pod napięciem

Rodzaje części przewodzących: czynna, czynna niebezpieczna, przewodząca dostępna, przewodząca obca.

Rodzaje rażeń prądem elektrycznym: rażenie przy dotyku bezpośrednim i pośrednim.

Systemy ochrony przeciwporażeniowej:

• ochrona podstawowa (przed dotykiem bezpośrednim)

• ochrona przy uszkodzeniu (przed dotykiem pośrednim; dodatkowa)

• równoczesna ochrona przed dotykiem bezpośrednim i pośrednim

Ochrona podstawowa:

• uniemożliwienie przepływu prądu przez ciało człowieka w warunkach normalnych pracy

• ograniczenie wartości prądu rażeniowego do wartości nie stwarzającej zagrożenia

Środki ochrony podstawowej:

• izolacja podstawowa – całkowite pokrycie części czynnych izolacją

• przegrody lub obudowy,

• przeszkody lub bariery – zabezpieczenie przed przypadkowym dotknięciem części czynnych

• umieszczenia poza zasięgiem ręki – zapobieganie przed niezamierzonym dotknięciem części czynnych

Ochrona przy uszkodzeniu:

• spowodowanie samoczynnego wyłączenia zasilania w takim czasie, aby napięcie dotykowe na częściach przewodzących nie wywołało zagrożenia lub

• niedopuszczenie do pojawienia się napięcia dotykowego na częściach przewodzących lub

• ograniczenie prądu rażeniowego do wartości niewytwarzającej zagrożenia

Środki ochrony przy uszkodzeniu:

• samoczynne wyłącznie zasilania

• urządzenia II klasy ochronności – wykonane fabrycznie mające podwójną lub wzmocnioną izolację

• środowisko nieprzewodzące

• nieuziemione połącznia wyrównawcze

• separacja elektryczna

Wyłącznik różnicowoprądowy (skrót RCD)– zabezpieczenie elektryczne, urządzenie, które rozłącza obwód, gdy wykryje, że prąd elektryczny wypływający z obwodu nie jest równy prądowi wpływającemu. Służące do ochrony ludzi przed porażeniem prądem elektrycznym przy dotyku pośrednim, jak i bezpośrednim ogranicza także skutki uszkodzenia urządzeń, w tym wywołanie pożaru.

Warunek sprawności wyłącznika RCD typu AC

0,5*I_∆n­­<I_∆≤I_∆n