elektryczna, Skrypty, UR - materiały ze studiów, IV semestr, inżynieria

ZAKRES MATERIAŁU OBOWIĄZUJĄCY NA ZALICZENIU PRZEDMIOTU

Co nazywamy natężeniem prądu elektrycznego, potencjałem elektrycznym, napięciem elektrycznym, siłą elektromotoryczną, rezystancją, mocą i energią prądu elektrycznego. Podać jednostki tych wielkości.

2. Podać brzmienie praw: Ohma, I i II prawa Kirchhoffa.

3. Czym charakteryzuje się połączenie szeregowe (równoległe) rezystancji. Jak wyznacza się rezystancję zastępczą kilku rezystorów połączonych szeregowo (równolegle).

4. Co to jest kondensator. Co nazywamy pojemnością kondensatora.

5. Co to jest pole magnetyczne i jakie są jego źródła.

6. Wyjaśnić na czym polega zjawisko indukcji

elektromagnetycznej.

7. Jak można wytworzyć wirujące pole magnetyczne.

8. Wyjaśnić zasadę wytwarzania prądu sinusoidalnie zmiennego i stałego.

9. Wartość chwilowa prądu sinusoidalnie zmiennego określona jest funkcją: i(t) = 5 sin 314 t [A].

Ile wynosi amplituda prądu (Im), wartość skuteczna prądu I, pulsacja prądu (w), częstotliwość prądu (f), okres prądu (T).

Podać definicję wartości skutecznej prądu sinusoidalnie zmiennego.

Odp. Im = 5 A, I = 3,5 A , w = 314 rad/s, f = 50 Hz, T = 0,02 s.

10. Na schemacie układu z rys. 1 i 2 zastrzałkować napięcia fazowe U_f i prądy fazowe I_f odbiornika, napięcia międzyprzewodowe U_p

i prądy przewodowe I_p. Wiedząc, że napięcie międzyprzewodowe

U_p =400V, a rezystancja odbiornika R= 200 Ω wyznaczyć wartości : I_p, I_f, , U_f.

Odp: 1. U_f =400V, f_p =2A, I_p =3,46A;2. U_f =230,9V, f_p =1,15A,

I_p =1,15A.

11. Prądnica synchroniczna. Opisać budowę i zasadę działania.

12. Opisać budowę i zasadę działania transformatora energetycznego.

13. Opisać szczegółowo znaczenie ekonomiczne transformatora energetycznego przy przesyłaniu energii.

14. Opisać budowę i zasadę działania silnika asynchronicznego trójfazowego.

15. Narysować charakterystykę mechaniczną silnika asynchronicznego M = f(s).

Na charakterystyce zaznaczyć wartość momentu rozruchowego (M_r), momentu krytycznego (M_kr) i momentu znamionowego silnika (M_n). Podać przy jakich poślizgach powyższe wartości momentów występują dla typowych silników.

16. Wyjaśnić jakie parametry i w jaki sposób wpływają na wartość momentu rozruchowego silnika asynchronicznego trójfazowego. Jaki jest wpływ tych parametrów na wartość prądu rozruchowego silnika.

17. Jakie warunki muszą być spełnione aby można było podłączyć do sieci publicznej o napięciu międzyfazowym Up = 380 V silnik asynchroniczny przy użyciu przełącznika gwiazda-trójkąt.

Jak przeprowadza się rozruch za pomocą tego przełącznika i co on daje.

18. Czy można za pomocą przełącznika gwiazda-trójkąt uruchomić z sieci publicznej o napięciu międzyfazowym Up = 380 V silnik asynchroniczny trójfazowy klatkowy:

a. o mocy znamionowej Pn = 4,0 kW, napięciach znamionowych

Un = 380/660 V, którego rozruch jest lekki,

b. o mocy znamionowej Pn = 7,5 kW, napięciach znamionowych

Un = 380/660 V, którego rozruch jest ciężki,

c. o mocy znamionowej Pn = 5,5 kW, napięciach znamionowych

Un = 220/380 V, którego rozruch jest lekki.

Dla każdego z podpunktów napisać tak lub nie i uzasadnić dlaczego.

19. Podać definicję mocy znamionowej i sprawności silnika elektrycznego.

20. Wyjaśnić kiedy uzwojenie stojana silnika asynchronicznego trójfazowego łączy się w gwiazdę, a kiedy w trójkąt i jak realizuje się każde z tych połączeń na tabliczce zaciskowej silnika. Od czego zależy kierunek wirowania wirnika silnika i w jaki sposób można kierunek wirowania zmienić.

21. Silnik asynchroniczny jednofazowy z fazą rozruchową kondensatorową. Opisać budowę, zastosowanie i rozruch, narysować schemat układu z opisaniem części składowych.

22. Co zalicza się do osprzętu silników elektrycznych. Jakie zabezpieczenia powinien mieć silnik elektryczny. Jakie aparaty stosujemy jako poszczególne rodzaje zabezpieczeń i jak one działają.

23. Podać typowe przyczyny występowania:

a. zwarcia,

b. przeciążenia.

24. Stycznik elektromagnetyczny. Narysować układ połączeń stycznika, z zaznaczeniem jego części składowych i opisaniem funkcji jakie każda z nich pełni w obwodzie.

25. Co rozumie się przez pojęcie dotyk bezpośredni i dotyk pośredni. Na czym polega ochrona przed dotykiem bezpośrednim (ochrona podstawowa), a na czym ochrona przed dotykiem pośrednim (ochrona dodatkowa).

Program ćwiczeń:

ĆWICZENIE 1

Prądnica synchroniczna, transformatory energetyczne

Pole magnetyczne - źródła pola magnetycznego, podstawowe pojęcia (strumień magnetyczny, indukcja magnetyczna, itp.), siła działająca na przewóz z prądem, zjawisko indukcji elektromagnetycznej, zjawisko samoindukcji;

Trójfazowa prądnica synchroniczna - budowa, schemat połączeń, zasada działania, zastosowanie;

Transformatory energetyczne jednofazowe i trójfazowe - budowa, zasada działania, zastosowanie, znaczenie ekonomiczne transformatora przy przesyłanie energii na duże odległości.

ĆWICZENIE 2

Silniki asynchroniczne

Silniki asynchroniczne trójfazowe klatkowe:

- budowa, zasada działania, dane znamionowe;

- charakterystyka mechaniczna (moment rozruchowy, znamionowy i krytyczny oraz odpowiadające im wartości poślizgu), wpływ napięcia zasilającego i rezystancji w obwodzie wirnika na przebieg charakterystyki);

- przyłączanie silników do sieci, rozruch (łączenie uzwojeń stojana w gwiazdę i w trójkąt, urządzenia zmniejszające prąd rozruchowy, przeprowadzanie rozruchu);

Silniki asynchroniczne jednofazowe:

- budowa, schemat połączeń, zasada działania, rozruch, zastosowanie.

ĆWICZENIE 3

Osprzęt silników elektrycznych, ochrona przeciwporażeniowa

Łączniki:

- wyłączniki instalacyjne (budowa, wyzwalacz elektromagnetyczny i termobimetalowy - zasada działania, zastosowanie),

- łączniki stycznikowe (stycznik elektromagnetyczny - budowa, części składowe i funkcje jakie pełnią one w obwodzie, schemat układu połączeń).

Zabezpieczenia:

- zakłócenia i nienormalne stany pracy;

- rodzaje zabezpieczeń;

- zabezpieczenia instalacji odbiorczych: oświetleniowych, grzejnych i z silnikami elektrycznymi - wymagane zabezpieczenia, dobór tych zabezpieczeń.

Ochrona przeciwporażeniowa:

- ochrona przed dotykiem bezpośrednim (ochrona podstawowa);

- ochrona przed dotykiem pośrednim (ochrona dodatkowa).

Wymienić źródła pola magnetycznego. W jaki sposób przedstawia się graficznie pole magnetyczne. Co nazywamy strumieniem magnetycznym.

Wymienić źródła pola magnetycznego. W jaki sposób przedstawia się graficznie pole magnetyczne. Co nazywamy indukcją magnetyczną.

Na czym polega zjawisko indukcji elektromagnetycznej.

Wymienić sposoby wytwarzania pola magnetycznego wirującego.

Narysować schemat układu połączeń i budowę trójfazowej prądnicy synchronicznej.

Opisać zasadę działania trójfazowej prądnicy synchronicznej.

Opisać budowę i zasadę działania 1-fazowego transformatora energetycznego.

Wyjaśnić szczegółowo znaczenie ekonomiczne transformatora przy przesyłaniu energii elektrycznej na duże odległości.

Opisać budowę i zasadę działania 3-fazowego transformatora energetycznego.

Opisać zasadę działania 3-fazowego silnika asynchronicznego klatkowego.

Narysować charakterystykę mechaniczną silnika asynchronicznego 3-fazowego. Na charakterystyce zaznaczyć moment rozruchowy (Mr), moment krytyczny (Mk), moment znamionowy (Mn) i odpowiadające im wartości poślizgu. Podać rząd wielkości tych poślizgów dla typowego silnika.

Narysować na charakterystyce mechanicznej silnika i opisać słownie wpływ napięcia zasilającego na wartość momentu rozruchowego silnika.

Narysować na charakterystyce mechanicznej silnika i opisać słownie wpływ rezystancji uzwojenia wirnika na wartość momentu rozruchowego silnika.

Jakie warunki musi spełniać silnik aby można go było uruchomić z sieci publicznej za pomocą przełącznika gwiazda-trójkąt.

Opisać w jaki sposób przeprowadza się rozruch silnika za pomocą przełącznika gwiazda-trójkąt i co on daje.

Czy silnik asynchroniczny 3-fazowy o mocy znamionowej 7 kW, napięciu znamionowym 220/380 i rozruchu lekkim można uruchomić z sieci publicznej o napięciu międzyfazowym 380 V za pomocą przełącznika gwiazda-trójkąt. Napisać tak lub nie i wyjaśnić dlaczego, ustosunkowując się do wszystkich wymienionych parametrów.

Z sieci publicznej o napięciu międzyfazowym 400V uruchamiane są silniki asynchroniczne 3-fazowe klatkowe o następujących danych:

moc znamionowa 10 kW, napięcie znamionowe 400/690, rozruch ciężki,
moc znamionowa 4 kW, napięcie znamionowe 400/690, rozruch lekki,
moc znamionowa 15 kW, napięcie znamionowe 230/400, rozruch lekki.

Czy można byłoby je uruchomić za pomocą przełącznika gwiazda-trójkąt. Dla każdego podpunktu napisać tak lub nie i wyjaśnić dlaczego, ustosunkowując się do wszystkich wymienionych parametrów.

Narysować schemat połączeń silnika asynchronicznego 1-fazowego i opisać jego rozruch.

Jakie mogą być przyczyny zwarcia. Jakie aparaty stosujemy jako zabezpieczenia przeciwzwarciowe silników. Dobrać je dla silnika o prądzie znamionowym 18 A, prądzie rozruchowym 108, współczynniku czasu rozruchu 2,5 uruchamianego za pomocą przełącznika gwiazda-trójkąt.

Co nazywamy przeciążeniem silnika. Jakie mogą być jego typowe przyczyny. Jakie aparaty stosujemy jako zabezpieczenia przeciwprzeciążeniowe silników i dobrać ixch nastawienie dla silnika o prądzie znamionowym 18 A i prądzie rozruchowym 108 A.

Opisać działanie i zastosowanie wyzwalacza elektromagnetycznego i termobimetalowego.

Narysować schemat połączeń stycznika elektromagnetycznego i opisać jego działanie.

Co nazywamy dotykiem bezpośrednim. Wymienić środki ochrony przed dotykiem bezpośrednim.

Co nazywamy dotykiem pośrednim. Wymienić środki ochrony przed dotykiem pośrednim.

OBOWIĄZUJĄCY ZAKRES MATERIAŁU (CZĘŚĆ TEORETYCZNA)

Pole magnetyczne:

źródła pola magnetycznego, podstawowe pojęcia (strumień magnetyczny,indukcja magnetyczna, itp.), siła działająca na przewód z prądem, zjawisko indukcji elektromagnetycznej, zjawisko samoindukcji;

Trójfazowa prądnica synchroniczna:

budowa, schemat połączeń, zsada działania, zastosowanie;

Transformatory energetyczne jednofazowe i trójfazowe: budowa, zasada działania, zastosowanie, znaczenie ekonomiczne transformatora przy przesyłanie energii na duże odległości.