Do druku

C₅₆ = C₅ + C₆ = 2 + 3 = 5

$$\frac{1}{C_{3456}} = \frac{1}{C_{3}} + \frac{1}{C_{4}} + \frac{1}{C_{56}} = \frac{1}{2,5} + \frac{1}{15} + \frac{1}{5} = \frac{6}{15} + \frac{1}{15} + \frac{3}{15} = \frac{10}{15} = \frac{2}{3}$$

$$C_{23456} = C_{2} + C_{3456} = 1,5 + \frac{2}{3} = \frac{9}{6} + \frac{4}{6} = \frac{13}{6} = 2\frac{1}{6}$$

$$\frac{1}{C_{123456}} = \frac{1}{C_{1}} + \frac{1}{C_{23456}} = \frac{1}{2} + \frac{1}{\frac{13}{6}} = \frac{1}{2} + \frac{6}{13} = \frac{13}{26} + \frac{12}{26} = \frac{25}{26}$$

Prąd elektryczny jest terminem używanym w elektrotechnice w dwóch znaczeniach:

a) jako zjawisko fizyczne polegające na ruchu ładunków pod wpływem istniejącego pola elektrycznego o natężeniu E w rozpatrywanym środowisku,

b) jako wielkość skalarna będąca skrótem terminu natężenie prądu elektrycznego lub krótko - prąd.

Jednostką natężenia prądu elektrycznego w układzie SI jest 1 amper (1 A). „ I „

Napięciem, nazywamy przyrost (ubytek) ilości energii potrzebnej na przemieszczenie ładunku z jednego punktu do drugiego „U „

Moc chwilowa jest miarą szybkości, z jaką energia ta jest dostarczana do rozpatrywanego elementu lub oddawana przez dany element. Jednostką mocy chwilowej w układzie SI jest 1 woltoamper (1VA).

Prawo Ohma - związek między prądem a napięciem przewodnika

U = RI

Wartość rezystancji danego przewodnika zależy od materiału, z jakiego został wykonany, oraz od jego wymiarów geometrycznych. Wpływ mają na nią także

czynniki zewnętrzne, przede wszystkim temperatura oraz w niektórych przypadkach wilgotność, ciśnienie, promieniowanie, pole elektryczne i magnetyczne.

I prawo Kirchhoffa

Suma prądów dopływających do węzła jest równa sumie prądów z niego odpływających

II prawo Kirchhoffa

Suma algebraiczna napięć źródłowych jest równa algebraicznej sumie napięć odbiornikowych.

Zasada superpozycji (addytywności)

Obwód złożony z liniowych elementów jest obwodem liniowym. Obwód taki spełnia prawo jednorodności i addytywności. Jeżeli zachodzi

to w obwodzie liniowym spełniona jest zasada:

Zasada superpozycji wynika bezpośrednio z liniowości obwodu i można ją sformułować następująco:

Odpowiedź układu fizycznego liniowego, zawierającego elementy pasywne R, L, C, M oraz niezależne źródła napięciowe oraz prądowe, na kilka wymuszeń (którymi są źródła napięciowe lub prądowe) równa jest sumie odpowiedzi na każde z wymuszeń z osobna.

Transformator jest statycznym urządzeniem elektrycznym, działającym na zasadzie indukcji elektromagnetycznej wzajemnej. Zadaniem transformatorów jest podwyższanie lub obniżanie napięcia co związane jest z odpowiednim zmniejszaniem lub zwiększaniem prądu przy zachowaniu stałej częstotliwości.

 Transformator zbudowany jest z dwóch lub więcej cewek (zwanych uzwojeniami), nawiniętych na wspólny rdzeń magnetyczny wykonany zazwyczaj z materiału ferromagnetycznego.

 Oba obwody są zazwyczaj odseparowane galwanicznie, co oznacza, że nie ma połączenia elektrycznego pomiędzy uzwojeniami, a energia przekazywana jest przez pole magnetyczne. Wyjątkiem jest autotransformator, w którym uzwojenie pierwotne i uzwojenie wtórne posiadają część wspólną i są ze sobą połączone galwanicznie.

Rodzaje transformatorów: - energetyczny – sieciowy – separacyjny – spawalniczy – głośnikowy - przekładnik prądowy - przekładnik napięciowy – bezpieczeństwa – autotransformator - wysokiego napięcia (odbiorniki TV z CRT)

Zasada działania transformatora

Zadaniem transformatora jest zmiana parametrów przesyłanej energii elektrycznej prądu przemiennego z jednego napięcia na inne, o tej samej częstotliwości. Transformator znajduje zastosowanie w przypadku konieczności dopasowania parametrów zasilania do parametrów odbiornika. Transformator, ma minimum 2 uzwojenia oddzielone od siebie galwanicznie, nawinięte na kolumnach rdzenia zamkniętych jarzmami, przez które przenika strumień magnetyczny. Rdzeń transformatora stanowi jego obwód magnetyczny i wykonany jest z pakietu blach wzajemnie od siebie odizolowanych. 

Autotransformator to specjalny transformator, w którym jest tylko jedno uzwojenie spełniające jednocześnie rolę pierwotnego i wtórnego. Autotransformator może posiadać przekładnię stałą (stały stosunek ilości zwojów uzwojeń pierwotnego i wtórnego) lub też zmienną. Autotransformator używany jest w elektroenergetyce (zamiast transformatora) gdy zachodzi potrzeba transformacji napięcia z niewielką przekładnią (np. 220 kV/110 kV), wiąże się to bowiem z oszczędnością materiałów zużytych na budowę urządzenia, łatwiejszym transportem itd. Moc własna autotransformatora różni się od jego mocy przechodniej i dla niewielkich wartości przekładni (np. dwukrotne obniżenie napięcia) autotransformator charakteryzuje się współczynnikiem stosunku mocy do wielkości urządzenia lepszym niż ma to miejsce dla transformatora. Autotransformatory elektroenergetyczne często pracują ze stałą przekładnią, lub zmienianą skokowo przez odczepy.

Przy próbie stanu jałowego zasila się jedno z uzwojeń dolne lub górne. Celem próby stanu jałowego jest wyznaczenie jałowych strat mocy (strat mocy w rdzeniu) oraz prąd stanu jałowego. Głównym celem badań tego stanu pracy transformatora jest określenie parametrów eksploatacyjnych stanu jałowego, którymi są: straty jałowe, prąd stanu jałowego, współczynnik mocy stanu jałowego – określane przy napięciu znamionowym. Przeprowadzając pomiary przy napięciu znamionowym, można określić znamionowy prąd jałowy oraz znamionowe straty w stanie jałowym. Moc czynna pobierana w stanie jałowym przez transformator jest w przybliżeniu równa stratom w żelazie, a to z kolei pozwala na ocenę obwodu magnetycznego.

Celem badań transformatora w stanie zwarcia jest wyznaczenie napięcia zwarcia, strat obciążeniowych, strat dodatkowych oraz identyfikacja parametrów schematu zastępczego tj. rezystancji i reaktancji. Znajomość napięcia zwarcia pozwala na stwierdzenie, czy dany transformator może być użyty do pracy równoległej. Natomiast pomiar strat i ich rozdział na

podstawowe i dodatkowe umożliwia określenie strat w uzwojeniach dla umownej temperatury odniesienia 75°C (348°K). Znając te wielkości, można ocenić pracę transformatora w warunkach obciążenia.

W stanie obciążenia transformatora można wyznaczyć jego charakterystykę zewnętrzną oraz charakterystykę sprawności. Charakterystyką zewnętrzną transformatora nazywamy zależność napięcia na zaciskach uzwojenia wtórnego U2 od prądu wtórnego I2 przy U1=U1zn=const, f=const, cos2=const. Przykładowy przebieg tych charakterystyk przedstawiono na rys., z którego wynika, że przy wzroście prądu I2, napięcie U2 maleje, przy czym spadek napięcia jest tym większy, im mniejszy jest współczynnik mocy odbiornika

charakteru indukcyjnego. Dla odbiornika o charakterze pojemnościowym, przy wzroście prądu I2 wystąpiłby wzrost napięcia U2.

Sprawność nowoczesnych transformatorów jest duża i zwykle przekracza 97%, w jednostkach wielkiej mocy dochodzi do 99%. Przykładowy przebieg krzywej sprawności przedstawiony jest na rysunku. Krzywa sprawności ma pewne maksimum. Można dowieść, że maksimum to wystąpi wówczas, gdy straty w uzwojeniach są równe stratom w rdzeniu, tzn. straty obciążeniowe równe stratom jałowym. Najczęściej maksimum zachodzi przy obciążeniach (40...60)% znamionowego. Przy obciążeniu znamionowym, tzn. dla I2=I2zn, straty obciążeniowe są kilkakrotnie większe od strat jałowych.

Ochrona przeciwporażeniowa`

Wartości natężenia prądu - wartość progowa prądu samouwolnienia przy prądzie stałym wynosi I = 30 mA (dla kobiet 20 mA). Przy tych wartościach prądów rażeniowych samodzielne uwolnienie się od elektrod mimo bolesnych skurczów mięśni rąk jeszcze jest możliwe. Wartość progowa prądu samouwolnienia przy prądzie przemiennym, wynosi 10 mA. (dla kobiet. 6 mA);

Wyłącznik różnicowoprądowy stosowany w instalacjach elektrycznych do ochrony przed   porażeniem elektrycznym, powinien zapewnić samoczynne wyłączenie zasilania w przypadku wystąpienia niebezpiecznego napięcia dotykowego na częściach przewodzących dostępnych znajdujących się w mieszkaniach i pomieszczeniach budownictwa publicznego oraz w wielu obiektach budownictwa przemysłowego

Wyłączniki różnicowoprądowe mogą być stosowane:

      a) jako urządzenia wyłączające w ochronie przy uszkodzeniu (przy dotyku pośrednim) przez samoczynne wyłączenie zasilania,

      b) jako uzupełnienie ochrony podstawowej (przed dotykiem bezpośrednim), przy zastosowaniu urządzeń różnicowoprądowych  wysokoczułych, o I_Δn ≤ 30 mA,

      c) jako urządzenia chroniące instalację przed pożarem wywołanym przepływem prądu upływowego,  o  I_Δn.≤ 500 mA  przy czym:  I_Δn  jest znamionowym prądem różnicowym wyłącznika.

      Wyłączniki różnicowoprądowe nie są przewidziane do pełnienia funkcji zabezpieczenia obwodów i wyposażenia przed skutkami przeciążeń i zwarć. Nie reagują na prądy zwarciowe lub uszkodzeniowe płynące jedynie w przewodach czynnych. Dopiero przy prądach bardzo dużych przekraczających 6 - krotnie wartość znamionowego prądu obciążenia I_n (6 I_n), możliwe jest zadziałanie wyłącznika spowodowane dopuszczalną niesymetrią budowy przekładnika różnicowego. Dlatego też, w każdym obwodzie z wyłącznikiem różnicowoprądowym, zaleca się stosować również zabezpieczenia nadprądowe w postaci wyłączników samoczynnych (lub bezpieczników w instalacjach przemysłowych).

Budowa wyłącznika różnicowoprądowego o wyzwalaniu typu B. Oznaczenia: T - przycisk kontrolny "TEST"; R_T - rezystor ograniczający zmodelowany prąd zwarcia; TR₁ - pierwszy przekładnik prądowy reagujący na prądy przemienne i jednokierunkowe pulsujące, TR₂ - drugi przekładnik prądowy z układem EW zależnym od napięcia sieci, wykrywającym prądy stałe o niewielkim tętnieniu. 1-2, 3-4, 5-6 - kolejne oznaczenia biegunów głównych wyłącznika, 7N - 8N - oznaczenie bieguna neutralnego.

Pomiary mocy czynnej

Bezpośredni pomiar mocy czynnej wymaga zastosowania przetworników realizujących funkcję mnożenia dwóch wielkości fizycznych: napięcia i prądu. Powszechne zastosowanie znalazły watomierze elektromechaniczne o ustroju elektro- i ferrodynamicznym Układ połączeń watomierza elektrodynamicznego przedstawiono na Rys. 1.

Rys. 1 Układ watomierza elektrodynamicznego; 1 -cewka napięciowa, 2-cewka prądowa

Kierunek wychylania wskazówki watomierza zależy od kierunku prądów płynących przez cewkę napięciową i prądową względem początków uzwojeń (oznaczonych na Rys. 1 kropkami). Przy przeciwnym wychylaniu wskazówki watomierza (w lewo)-należy zmienić początek z końcem cewki prądowej lub napięciowej (są watomierze, które mają do tego celu specjalny przełącznik). Moc wskazaną przez watomierz wyznacza się z zależności: P=C_pα (1.4) gdzie: α-wychylenie wskazówki watomierza w działkach, C_p - stała watomierza w W/działkę. Stałą watomierza wyznacza się z zależności:

(1.5)

gdzie: U_zn i I_zn - oznaczają odpowiednio wartości skuteczne napięcia i prądu, cos Φ_zn - znamionowy współczynnik mocy watomierza.

Watomierze elektrodynamiczne służą do pomiarów mocy czynnej zarówno przy prądzie stałym, jak i zmiennym. Budowane są w klasach dokładności 0,2 - 1 (ferrodynamiczne odpowiednio 0,5 - 1,5) dla zakresu prądu do 10A, napięcia do 500V i częstotliwości do 500Hz. Poszerzenie zakresów pomiarowych watomierza jest możliwe za pomocą przekładników prądowych i napięciowych.