1. Podział materiałów przewodzących prąd elektryczny

Przewodniki(metale, elektrolity) są to ciała, przez które przepływać może prąd. Dzieli się je na dwie grupy: metale gdzie prąd przepływa od + do - oraz elektrolity czyli roztwory wodne kwasów, zasad i soli

Izolatory są to ciała które nie przewodzą prądu. Do izolatorów zalicza się gazy, ciecze, oraz ciała stałe np. papier, szkło, porcelana, tworzywa sztuczne itp.

Półprzewodniki są to ciała o własnościach pośrednich między własnościami przewodników a dielektryków, które znalazły zastosowanie w elektronice

2. Siła elektromotoryczna źródła

SEM - różnica potencjału U panująca na zaciskach nie obciążonego źródła prądu (ogniwa elektryczne lub prądnica). Jeśli ze źródła prądu pobieramy prąd to wówczas obserwuje się na zaciskach napięcie E= U - I R_w

3. Rezystancja i jej zależność od temperatury

Opór elektryczny przewodników jest wprost proporcjonalny do jego długości i odwrotnie proporcjonalny do przekroju poprzecznego: R = ρ *l/s = l/γ*s

Rezystancja też zależy od temperatury i rodzaju materiału. Przy temperaturze rosnącej rośnie też opór liniowo zgodnie z funkcją R=f(T) ; R_t = R₀ [ 1 + α (t - t₀)]

gdzie: R₀- rezystancja początkowa α - współczynnik rezystancji

4. Prawo Ohma.... brzmi

Prąd płynący w obwodzie jest wprost proporcjonalny do napięcia zasilającego układ U i odwrotnie proporcjonalne do rezystancji obwodu R I= U/R

5. Prawa Kirchoffa

I suma prądów dopływających do węzła równa się sumie prądów z niego wypływających I₁=I₂ +I₃

II w obwodzie zamkniętym algebraiczna suma sił elektromotorycznych równa się sumie spadków napięć na poszczególnych odbiornikach

6. Połączenia szeregowe odbiorników

- Przez wszystkie elementy układu przepływa ten sam prąd

- Napięcie między dwoma punktami obwodu jest sumą spadków napięć na wszystkich rezystorach znajdujących się między punktami; U =ΣU_i

- Rezystancja zastępcza jest sumą wszystkich rezystancji

7. Połączenie równoległe odbiorników

- Napięcie na zaciskach jest takie same

- Rozpływ prądów na każdy odbiornik

- Rezystancja zastępcza 1/ R_z= Σ 1/ R_z

33. Prawo indukcji elektromagnetycznej.

Faradaya prawo indukcji elektromagnetycznej, prawo opisujące zjawisko tworzenia się przepływu prądu w pętli z przewodnika umieszczonej w zmiennym polu magnetycznym: zmiana strumienia wektora indukcji magnetycznej przechodzącego przez powierzchnię ograniczoną pętlą z przewodnika powoduje powstanie w tym przewodniku siły elektromotorycznej SEM (ϑ) przeciwdziałającej zmianom pola, zgodnie z równaniem: δ= ; gdzie:Φ - strumień wektora indukcji magnetycznej B przenikającego przez powierzchnię S. Zmiany strumienia Φ w stacjonarnym polu magnetycznym mogą wynikać z obrotu pętli przewodnika L wokół osi prostopadłej do kierunku pola magnetycznego - zjawisko to wykorzystuje się w prądnicach.

34. Indukcyjność własna obwodu.

(Inaczej samoindukcja) L = (z²*µ*s)/l Indukowanie się siły elektromotorycznej w cewce pod wpływem zmian prądu płynącego w tej cewce. Sem. Samoindukcji jest wprost proporcjonalna do zmian strumienia skojarzonego z cewką w czasie: e_L=Δψ/Δt=-L*Δi/t. ; i - prąd zmienny

ψ - strumień skojarzony, (przenika powierzchnię każdego zwoju)

35. Indukcyjność wzajemna.

Indukowanie się SEM w cewce pod wpływem zmian prądu w innej cewce z nią sprzężonej. e_u=-Δψ₁₂/Δt = -M*Δi/Δt ; Zjawisko to wykorzystywane jest w budowie transformatorów, w układach drgających przy przekazywaniu energii.

36. Energia pola magnetycznego.

W polu magnetycznym cewki gromadzi się energia powstająca w wyniku pracy prądu: ΔW=ψ*ΔI ; ψ - strumień skojarzony, (przenika powierzchnię każdego zwoju) Indukcyjność własna cewki: L=z²/R_µ decyduje o energii gromadzonej w cewce W_m=½*L*I² ;

37. Siła udźwigu elektromagnesu

Siła udźwigu elektromagnesu zasilanego napięciem stałym wyraża się wzorem: F=(B²/2µ₀)*S=4*10⁵*B²*S ; indukcja magnetyczna w miejscu styku rdzenia ze zwora, S-łączna powierzchnia styku rdzenia ze zworą

38. Krzywa magnesowania i pętla histerezy.

Pętla histerezy opisuje proces magnesowania i rozmagnesowania ciał. Pole objęte pętlą histerezy jest wprost proporcjonalne do strat cieplnych. Od kształtu histerezy zależy przydatność materiałów do konkretnych zastosowań: mat. Magnetycznie twarde mają szeroką pętlę histerezy i stosuje się je do wyrobu magnesów trwałych; materiały magnetycznie miękkie ma wąską pętlę histerezy i stosuje się je do wyrobu rdzeni transformatorów, elektromagnesów itp.

1 - krzywa magnesowania pierwotnego

2- H rośnie, B=const - zakres nasycenia

3-rozmagnesowanie; B_r - indukcja szczurtkowa(w miejscu gdzie linia 3 przecina oś Y); Hc - natężenie koercji(w miejscu gdzie linia 3 przecina oś X)

4 - magnesowanie ciała w przeciwnym kierunku

5-rozmagnesowanie ciała

6-magnesowanie końcowe

39. Podział ciał magnetycznych.

Materiały magnetyczne dzieli się ze względu na przenikalność magnetyczną:

DIAMAGNETYKI - µ_r<1 ; woda, rtęć, miedź ; PARAMAGNETYKI - μ_r≈1; próżnia , powietrze, aluminium ; FERROMAGNETYKI - µ_r>>1 ; stal, stale specjalne

40. Straty mocy w ferromagnetykach.

Przy przepływie prądu zmiennego przez cewkę straty mocy czynnej występują przez zjawiska: Histerezy magnetycznej-jest związane z przemagnesowaniem rdzenia i9 z częstotl. Zmian napięcia zas, Straty na histerezę wydzielaja się w postaci ciepła: ΔP_h=C_h*f*B_m² ; Prądy wirowe-wywoływane w stali rdzenia przez zmienny strumień magnetyczny, powodują straty mocy czynnej, i nagrzewają rdzeń, ΔP_w=C_w*f²*B_m² ;Straty te zmniejsza się przez podział rdzenia na wiele blach, oraz przez zwiększenie rezystywności materiału blach; Nasycenie stali rdzenia

41. Włączanie obwodu z indukcyjnością na napięcie stałe.

Cewka z rdzeniem zasilana pr. Stałym jest wykorzystywana w maszynach pradu stałego, synchronicznych, stołach magnetycznych, stycznikach itp. Ze względu na niezmienny w czasie strumień obwód magnetyczny nie jest przemagnesowany i nie powstają w nim prądy wirowe, więc można stosować lity rdzeń, nie z blach.. Cewka zasilana nap. Stałym ze strony elektrycznej jest obwodem liniowym, a z magnetycznej nieliniowy. Indukcyjność własna cewki: L=z²/R_μ ; R_μ=1/H -reluktancja obw. Magn.; decyduje o :energii pola magnetycznego jaką może zmagazynować cewka (W_m=½*L*I²), szybkości narastania prądu w cewce (i=(1-e^x); x= -t/T ; T = L/R -stała czasowa), sile elektromotorycznej samoindukcji(e_s= -L).

42. Wartości charakteryzujące prądy zmienne.

Równanie opisujące prąd zmienny: i=I_msin(ωt+ψ_i) ; I_m-amplituda, ω-pulsacja,ω=2πf, f-częstotl, t-czas, ψ_i - faza początkowa ; Okres: T=1/f ; Częstotliwość - liczba cykli w jedn. czasu ; W przebiegach sinusoidalnych wyróżnia się: i,u,e - wartości chwilowe; I_m,U_m,E_m-wartości max, amplitudy ; I,U,E - wartości skuteczne(mierzone przez mierniki i podawane w danych znamionowych), I_śr,Uśr,E_śr - wart. średnie ; Dla sinusoidy: I=0,707I_m , wartość średnia dla polowy okresu: I_śr=2*I_m/π , Współczynnik kształtu: k_k = I/I_śr ; przesunięcie fazowe napięcia: u=U_msin(ωt+ ψ_u) ; Wsp. mocy: cosφ

43. Wartość skuteczna prądu zmiennego.

Wartość skuteczna prądu to taka wartość prądu lub napięcia stałego która przepływając przez rezystancję R w czasie odpowiadającym okresowi T powoduje wydzielenie na tym rezystorze takiej ilości ciepła co prąd sinusoidalny w tym samym czasie. I=I_m/=0,707I_m ; U=U_m/=0,707U_m

44. Wartość średnia prądu zmiennego.

Wartość średnia dla połowy okresu jest to średnia arytmetyczna prądu obliczona na polowę okresu w której przebieg jest dodatni. U_śr=2*U_m/π = 0,637 U_m ; I_śr=2*I_m/π = 0,637 I_m

45. Współczynnik kształtu prądu zmiennego.

Jest to stosunek wartości skutecznej prądu do wartości średniej prądu: k = I/I_śr = (I_m/)/(2*I_m/π)=π/2*=1,11

46. Prostowanie jednopołówkowe.

Na wykresie wygląda to tak jakby odcięło się jedną połówkę, na przykład tę spod osi, jest to prąd pulsacyjny. Realizuje się to podłaczając w obwód jedną diodę prostowniczą. Wsp. napięciowy prostowania wynosi 0,45

47. Prostowanie jednofazowe dwupołówkowe.

Na wykresie wygląda to tak jakby dolną połówkę sinusoidy (spod osi) odbić nad oś. Realizuje się to za pomocą mostka Graetza (cztery diody prostownicze połączone w odpowiedni sposób) Wsp. napięciowy prostowania wynosi 0,9, co oznacza że prostowanie dwupołówkowe jest sprawniejsze niż jednopołówkowe.

48. Elementy R,L,C połączone szeregowo w obwodzie prądu przemiennego.

Trójkąt mocy(oporów)

X_l=2πfL ; X_c=1/2πfC ; Z=; I=U/Z ; Moc czynna: P=UIcosφ=I²R, Moc bierna: Q=UIsinφ=I²(X_L-X_C) ; Moc pozorna: S=I²Z= ; Wsp. mocy: cosφ=R/Z=P/S

W pol. Szeregowym, może wystąpić rezonans napięć gdy X_L=X_C Układ taki może mieć charakter indukcyjny(zachowuje się jak dwójnik RL), pojemnościowy(dwójnik RC) czynny (zachowuje się jakby obciążeniem były tylko rezystory.

49. Elementy R,L,C połączone równolegle w obwodzie prądu przemiennego.

Dwójnik ma charakter czynny jeśli Bc=Bl, pojemnościowy gdy Bc>Bl, lub indukcyjny gdy Bl>Bc WZORY: Y=; cosφ=I_R/I=P/S

58. Budowa i zasada działania transformatora.

Transformator, urządzenie elektrotechniczne służące do przenoszenia energii elektrycznej prądu zmiennego drogą indukcji z jednego obwodu elektrycznego do drugiego. Transformator zbudowany jest z dwóch cewek (uzwojeń) nawiniętych na wspólny rdzeń wykonany z wielu cienkich blach. Podział rdzenia na wiele blach powoduje zmniejszenie strat na skutek prądów wirowych.. Transformator zasila się napięciem zmiennym. Zmiany strumienia magnetycznego wywołana prądem płynącym przez pierwszą cewkę (tzw. uzwojenie pierwotne) indukują przepływ prądu elektrycznego w drugiej cewce (tzw. uzwojeniu wtórnym). Głównym parametrem użytkowym transformatora jest tzw. przekładnia, czyli stosunek liczby zwojów w uzwojeniu pierwotnym n₁ do liczby zwojów w uzwojeniu wtórnym n₂. δ=U1/U2=n1/n2

59. Stany pracy transformatora.

Stan jałowy: ma miejsce, gdy uzwojenie pierwotne jest zasilane U znamionowym, a wtórne otwarte. W badaniach laboratoryjnych stan jałowy wykorzystuje się do wyznaczania przekładni napięciowej, prądu jałowego I₀ i strat mocy czynnej w stali rdzenia. W zadnich eksploatacyjnych stan jałowy wprowadza się do oceny stanu technicznego transformatora, stwierdzenia powstałych zwarć zwojowych i poprawności montażu rdzenia.

Stan zwarcia: Zwarcie pomiarowe przeprowadza się napięciem obniżonym, nazywanym napięciem zwarcie pomiarowego, przy którym prądy w obu uzwojeniach osiągają wart. znamionowe. Próba ma na celu: wyznaczenia procentowego napięcia zwarcie Uz­­_% = (U_z/U_1n) * 100% ; wyznaczenie strat mocy czynnej w uzwojeniach które odpowiadają znamionowemu obciążeniu P_z = I²_1nR_t ; wyznaczenie parametrów schematu zastępczego transformatora: Z_t = U_z/I_1n ; cosφz=P_z/(U_z*I_1n); R_t = Z_t*cosφ; X_t = Z_t*sinφ

Stan obciążenia: normalny stan pracy transformatora, moce pozorne po obu stronach są równe U₁I₁=U₂I₂, Równe są też amperozwoje I₁z₁ = I₂z₂ ;

60. Schemat zastępczy transformatora.

61. Straty mocy występujące w transformatorze i sposób ich wyznaczania.

Straty mocy czynnej w stali rdzenia wyznacza się dzięki badaniu w stanie jałowym, I₀ = I_0cz+I_μ ; I₀ = prąd stanu jałowego; składowa I_0cz charakteryzuje straty mocy czynnej w stali rdzenia. Straty mocy czynnej w uzwojeniach wyznacza się dzięki stanowi zwarcia, P_z = I21n*Rt Ze stratami mocy wiąże się sprawność transformatora.

62. Sprawność transformatora.

Dla idealnego transformatora, przy założeniu stuprocentowej sprawności transformacji energii, tj. gdy U₁I₁ = U₂I₂ ; napięcie i natężenie prądu w uzwojeniu wtórnym określone jest przez równanie: U₁/U₂ = n₁/n₂ = I₂/I₁. W przypadku transformatorów rzeczywistych równanie to spełnione jest w dobrym przybliżeniu dla typowej częstości użytkowego prądu zmiennego (50 Hz). Dla częstości wysokich nie jest ono spełnione, gdyż ze względu na wzrost znaczenia ubocznych efektów (np. upływności przez tzw. pojemności międzyzwojowe) maleje sprawność transformatora. Sprawność wiąże się te ze stratami mocy czynnej w rdzeniu i na zwojach.

63. Autotransformator. Budowa. Moc własna i przechodnia. Współczynnik redukcji.

Posiada tylko jedno uzwojenie, część którego stanowi uzwojenie wtórne. Z uwagi na metaliczne połączenie strony pierwotnej i wtórnej a. mogą byś stosowane tylko do odbiorników zasilanych niskim U(do 250 V)W części uzw. BC występuje różnica prądów I₁ i I₂ , więc ta część może być wykonana z cieńszego przewodu.Przekładnia at:φ=U₁₀­/U₂₀=Z₁/Z₂

Moc przechodnia: S_p = U₁I₁=U₂I₂ ; Moc własna: S_w = I₁(U₁-U₂) - decyduje ona o wymiarach, masach rdzenia i uzwojeń at.

64. Przekładnik napięciowy.

PN służy do obniżania napięcia do takiej wartości, która umożliwia podłączenie do jego zacisków aparatury kontrolno pomiarowej, mierników napięcia lub układów zabezpieczeń. zabezpieczeń reguly napięcie wtórne przekładnika wynosi 100 V, przekładnik ten pracuje w warunkach zbliżonych do pracy transformatora w stanie jałowym. Do sieci władcza się go równolegle.

65. Przekładnik prądowy.

Przekładnik prądowy służy do poszerzania zakresów pomiarowych mierników, jak i do pomiarów różnych wielkości w układach wysokiego napięcia w bezpieczny sposób. Przekładnik władcza się jak amperomierz, szeregowo do sieci,. Uzwojenie wtórne i rdzeń są uziemione. Przekładnik pracuje podobnie jak tr. W stanie zwarcia: I₁z₁=I₂z₂ ; przekladnia prądowa przekładnika: φ=I₁/I₂=z₂/z₁ prąd pierwotny przekładników technicznych może wynosić nawet do kilku tysięcy amper, prąd wtórny z reguły 5A..

66. Układy połączeń transformatorów trójfazowych.

Sieci zasilane z trafo budowane są jako 3-fazowe 4-przewodowe o U=220/380V i nazywane sieciami rozdzielczymi niskiego napięcia. Sieć taką uzyskuje się dzięki połączeniu uzwojeń wtórnych trafo obniżającego U w zygzak lub gwiazdę.

67. Grupy połączeń w transformatorach.

Uzwojenia górnego napięcia łączy się zwykle w gwiazdę (Y) lub w trójkąt (T), uzwojenia dolnego napięcia - w gwiazdę (y), trójkąt (d) lub zygzak (z). Uzwojenie w zygzak stosuje się przy niesymetrycznych obciążeniach; uzwojenie każdej fazy podzielone jest na dwie części, umieszczone na różnych kolumnach. Występujące wówczas niesymetryczne obciążenia uzwojenia wtórnego jest mniej niesymetryczne dla uzwojenia pierwotnego.

68. Warunki współpracy równoległej transformatorów.

W warunkach eksploatacyjnych transformatory bardzo często są łączone równolegle. Jest to dopuszczalne tylko wtedy gdy:

• Napięcia wtórne w stanie jałowym są jednakowe.

• Napięcia zwarcia są jednakowe.

• Stosunek mocy znamionowych jest nie większy jak 1:3.

• Grupy połączeń transformatorów (dla transformatorów wielofazowych) są jednakowe.

69. Regulacja napięcia w transformatorach.

Stosuje się dwie metody regulacji napięcia w transformatorach: w stanie beznapięciowym i pod obciążeniem. Obie metody polegają na zmianie przekładni przez zmianę liczby zwojów w uzwojeniu o wyższym napięciu (występują tu mniejsze prądy)

70. Rodzaje pól magnetycznych występujących w maszynach elektrycznych.

Pole wirujące - w silnikach trójfazowych, Pole magn. Przeciwbieżne - w silnikach jednofazowych, stacjonarne - do jego podtrzymania nie trzeba dostarczać energii(od magnesu)

71. Wytwarzanie pola wirującego.

Pole wirujące wytwarza uzwojenie stojana silnika trójfazowego, prędkość pola wirującego: n_s=60f/p: f - częstotliwość, p - liczba par biegunów

72. budowa i rodzaje silników asynchronicznych.

Budowa:

• stojan - sprasowany pakiet blach ze stali elektrotechnicznej prądnicowej uformowany w postaci wydrążonego walca z wyciętymi na wewnętrznej części żłobkami i osadzony sztywno w kadłubie silnika najczęściej odlewanego z żeliwa.

• Tabliczka zaciskowa - wyprowadzone są na nią początki i końce poszczególnych uzwojeń fazowych co ułatwia kojarzenie uzwojeń fazowych stojana w gwiazdę lub w trójkąt.

• Wirnik - odpowiednio sprasowany i osadzony sztywno na wale pakiet blach z naciętymi na zewnętrznej części żłobkami. Żłobki wirnika i połączenia czołowe są zazwyczaj zalewane aluminium.

Rodzaje:

• z wirnikiem klatkowym- zwarte

• z wirnikiem pierścieniowym

73. Poślizg silnika asynchronicznego.

Poślizg -względna różnica prędkości obrotowych strumienia stojana Φ i wirnika. W silnikach asynchronicznych w warunkach znamionowych zasilania i obciążenia wynosi kilka procent.

74. Schemat zastępczy silnika asynchronicznego.

75. bilans mocy silnika asynchronicznego.

-moc czynna pobierana ze źródła ;
-straty w uzwojeniu stojana ,
-straty w stali stojana ,
- moc oddawana do silnika ,
- straty mocy w uzwojeniu silnika ,
- moc przekazywana na wał silnika ,
- straty mocy w stali wirnika ,
- straty mechaniczne (tarcie w łożyskach i straty wentylacyjne ,
- moc oddawana na wale silnika

---