Łącznik-urządzenie do łączenia obw el(łączenie,przełączanie, załączanie) -izolacyjne(odłączniki) -robocze -zwarciowe

Odłącznik I<0,3Inł, Rozłącznik I=(2÷3)Inł, wyłączniki - prądy robocze+prądy zwarciowe

Sposoby gaszenia łuku elektr w łącznikach:

1.szybkie rozdzielanie styków

2.naturalne wydłużanie łuku przez odpowiednie otwieran styków

3.wydłużenie łuku przez wydmuch elektromagnetyczny

4.stosowanie kilku przerw miedzystykowych na 1 biegun łącznika

5.podział łuku na szereg krótkich części palących się między metalowymi płytkami dejonizującymi

6. w oleju

rys

Napięcie do wywołania łuku jest małej wartości(piece łukowe)-niekoniecznie w liniach WN

Bezpiecznik-łącznik 1-krotnego użycia, w którym elem zabezpieczającym jest element topikowy.

(element topikowy powinien być czymś pokryty aby się nie utleniał-najlepiej gdyby był srebrny)

I²R=ΔP- strata mocy na bezpiecznikach (przed licznikiem -cena strat wliczona w cenę energii)

Bezpiecznik wyłączy obwód jeśli zdolność wyłączalna > niż prąd wyłączalny który pojawi się w bezpieczniku

2rysunki

Ch-ka prądowo-czasowa bezpiecznika przedst. zależność czasu wyłączenia bezpiecznika t_w w funkcji prądu płynącego przez bezpieczników

t_w-czas wył bezp - czas od momentu pojawienia się pradu który powoduje wyłączenie, zapalenie się łuku i czasu definitywnego zgaszenia łuku I_FN-znam prąd bezpiecznika

t_w=t_p+t_ł t_p-czas przedłukowy, t_ł-czas palenia łuku

!!!Bezpiecznik chroni przed wystapieniem prądu udarowego w obwodzie (ogranicza działanie prądu zwarciowego)!!!

i_u-√2·kp·I_p gdzie ku=1,8-współ udaru k_umax=2,0

I_p=^1,1·Un/_√3·Z

prąd udarowy-największy jaki może wyst w obwodzie

prąd ograniczony bezpiecznika-to największa wart prądu zwarciowego wystepujaca podczas dzialania bezpiecznika, gdy czas przedłukowy jest taki krótki, że prąd nie zdąży osiągnąć wart szczytowej. Im większa wart szczyt do której zdąża tym szybciej przepala się elem topikowy i wydatniejsze jest ograniczające działanie bezpiecznika.

Warunek jest aby prąd zwarciowy nie przekraczał wart prądu wyłączalnego bezpiecznika.

Ch-ka prądów ograniczonych bezpiecznika w funkcji Ip

Ch-ka

B+R≡W -bezpiecznik(prądy zwarciowe)+rozłącznik(nie przerywa zwarć, rozłącza prądy obwodu) ≡wyłącznik(2w1)

OŚWIETLENIE ELEKTRYCZNE

λ-długość fali prądu

λ=^c/_f , c=3·10^{8 m}/_s-predkosc swiatla

f=50Hz→λ=6000km

- podst wielkością świetlną jest strumień świetlny

φ=^dQ/_dt [lm]

1W=680lm(teoret)

Świetlówka LF40- P=40W ma φ=2500lm

Żarówka P=100W ma φ≅1700lm

- światłość - stosunek strumienia świetlnego do kąta bryłowego pod którym pada strumień

I=^dφ/_dω[cd] ω[srd]steradian→kąt płaski

dω=^ds/r²

rysunek mały

o tym jak strumień świetlny jest rozsyłany ze źródła w różnych kierunkach mówi bryła fotometryczna

bryła fotometryczna jest miejscem geometrycznym kątów wektora światłości danego źródła

Krzywa krs(krzywa rozsyłu światłości) stanowi przekrój płaszczyzną bryły fotometrycznej. Dla źródeł punktowych krzywa rozsyłu światłości jest symetryczna i zbliżona do kręgu natomiast dla źródeł np. świetlówka ma krs niesymetryczne

krzywe rozsyłu światłości dla świetlówki:

Rys

I_rz=I_wyk·φ_rz/₁₀₀₀ I_rz-światłość rzeczywista, I_wyk-światłość odczyt z wykr, φ_rz-strumień rzeczywisty, 1000-lumeny

Krzywe rozsyłu światłości wykreślane dla umownej wart strumienia(np.1000lm)

- Natężenie oświetlenia- stos strumienia świetlnego padającego na elementarne pole powierzchni otaczające wybrany punkt do wielkości tego pola:

E=^dφ/_ds[lx] 1lx=^1lm/_1m² , I=^dφ/_dω→dφ=Iα·dω=I_α·(ds/r²)

E= ^dφ/_ds =I_α·(ds/r²)/ds=I_α/r² czyli E= I_α/r²

h-wys zawieszenia oprawy nad polem pracy

r=^h/_cosα, E_A= (I_α·cosα)/h²; E_pion=E·cosα , E_pion=(I_α/h²)·cos³α

rys

- luminacja(jaskrość w danym punkcie powierzchni)- stosunek światłości w danym kier elementarnego pola powierzchni otaczającej dany punkt do pola rzutu prostokątnego tego elementu na płaszczyznę prostopadłą do obranego kierunku

L=(d·I_α)/_(ds·cosα)[nt](nit)-duża jednostka 1nt=^1cd/1m²=10^-4 sb

Rys mały

Luminacja dla żarówki matowej - kilkanaście stilbów

Luminacja dla żarówki przeźroczystej - kilkaset Sb

Luminacja dla żarówki świetlówki kilkaset - 1 stilb

ELEKTRYCZNE ŹRÓDŁA ŚWIATŁA

-żarowe (światło powst w skutek wysokiej temp żarnika)

-luminacyjne

-elektroluminescencyjne

-fotoluminescencyjne

I=k·U^3,6 Światłość żarówki zależy od napięcia prawie w 4-tej potędze (najbardziej wrażliwe źródło na zmiany napięcia)

T_PN=1000h

T=k·U^-14

Żarówki wrażliwe na napięcie-na temp jest niewrażliwa

Lampy fluorescencyjne (żywotność T=9000h)

cosϕ-wsp mocy, cosϕ=^P/_S lub cosϕ-przesunięcie I wzgl U, U=-L ^di/_dt

świetlówka jest wrażliwana zmiane temp (poniz -30st może się nie zapal)

40W-moc świetlówki,48W-moc oprawy(8W na osprzęt świetló)

taśma nad nią obniża U zapłonu

Lampy rtęciowe (skuteczność: kilka %) T=9000h

Wada: za długo się rozświeca (do 5min), przy krótkich przerwach długi czas oczekiwania na zapalenie na nowo (stos się dlatego żarowo-rtęciowe)

Żarowo rtęciowe T=9000h Zaletą ich jest natychmiastowe zapalenie, wadą stosunkowo mała skuteczność świetlna.

Sodowe - trwałość ich wynosi ok. 4000h.

OPRAWY OŚWIETLENIOWE

Klasa oprawy oświetlenia mówi o tyn jak strumień świetlny jest rozsyłany z góry w dół. Wyróżnia się:

-kl I (hale fabryczne)- 90% światła wysyłanego przez źródło

φ(w góre)≥90%φ₀(str całkow), φ(w doł)<10%φ₀

-kl V (galerie, muzea, w domu),(do ośzetlenia białych sufitów, zalety - nie ma cienia, nie razi, bb\rak widocz źr światła)

φ(w dół)≥90%φ₀ , φ(w góre)<10%φ₀

-kl III φ(w dół)=(40÷60)%φ₀ , φ(w góre) =(40÷60)%φ₀

-kl II - pomieszczenia czyste o dobrej przejrzystości

KRYTERIA DOBREGO OŚWIETLENIA

1) Natężenie średnie naświetlenia powinno być większe od natężenia minimalnego (określonego przez PN) dla danego oświetlenia E_ś≥E_PN

2)Równomierność oświetlenia δ δ≥δ_PN

δ>0,65-równomierność dobra

δ>0,4-dostateczna (dla niektórych pomieszczeń-korytarze)

δ>0,3-pomieszczenia o użytku dorywczym

Rozkład luminacji

- Luminacja źródła-jak duży strumień wychodzi ze źródła

- Luminacja powierzchni-jak duży strumień pada na powierzchn

L_p>L_t>L_o L_p/L_t≥3 L_p/L_o≥(10÷100)(bliższe-dalsze)

L_p-lumin. przedmiotu, L_t-tła , L_o-otoczenia

3) kontrastowość K=(L₁-L₂)/L₁ - współcz kontrastowości

L₁-luminacja przedmiotu oświetleniowego

L₂- lumin. Tła na którym obserwujemy przedmiot (stół)

jeżeli K<0,2 to mowimy ze kontrast jest mały

0,2≤K≤0,5-sredni kontrast K>0,5 -duży kontrast

4)Cienistość ogolna oświetlenia Cmin(0,2)<C<Cmax(0,8)

Cienistość jest związ z natężeniem oświetlenia C=(E-E_zac)/_E=E_b/_E

E -ogólne natężenie oświetl w danym punkcie

E_zac-ogolne natęż ośw w pkcie przy zaciemnieniu obserwow pktu, tj.natężenie pochodzące od stum rozproszenia

E_b -składowa bezpośrednia natęż ośw tj,pochodz od bezpośr padającego na ten pkt strumienia świetlnego

METODY OBLICZENIA OŚWIETLENIA

Metoda strumieniowa(met sprawności):

φ_c-strum całkowity, E-min wymag natęż oświetl w danym pomieszcz, k-współczyn zapasu, η-sprawn oświetl odczyt dla danego pomieszcz i dla danej oprawy

Metoda punktowa- zaleca się ja stosować tam gdzie nie mamy do czynienia ze strumieniem odbitym np. oświetlenie placów, terenów otwartych, boisk, dróg. Zaleca się ja w klasie I lub II. W metodzie punktowej przyjmuje się że źródło przyjmujemy jako punktowe gdy jego odległość od płaszczyzny pracy jest najmniej 5 razy większe od odległości źródła- dotyczy świetlówki

TOK POSTEPOWANIA W METODZIE PUNKTOWEJ:

1)Ustalenie wg normy wymaganego oświetlenia

2)założenie wstępne liczby lamp i ich równomierne rozmieszczenie

3)Ustalenie odległości opraw od płaszczyzny pracy (np.stołu)

4)Dobranie kilku punktów charakterystycznych (min 4) na płaszczyźnie pracy

5)Określenie kąta α dla poszczególnych punktów

6)Z krzywej rozsyłu światłości wyznaczenie światłości dla danego kierunku od danej lampy I_α (dla 1000 lm)

7)obliczenie natężenia oświetlenia w wybranym punkcie

K-współcz rezerwy n-ilość opraw, m-ilość wybranych pktów np4-5

Metoda mocy jednostkowej:

P=S_pi pi=[W/m2] - moc jednostkowa

ODBIORNIKI ENERGII ELEKTRYCZNEJ dzielimy na 3 gr

1) oświetleniowe ≈20% 2)siłowe ≈60% 3)grzejne ≈20%

inne≈5%

istotnymi parametrami dla odbiorników są:

-U znamion i jego rodzaj

-dopuszczalne odchylenie i wahania napięcia

-P znamion(parametr informacyjny-do projektowania instalacji)

-symetria zasilania i obciążenia odbiornika

-charakter pracy -P przy rozruchu

-współczynnik mocy -stopień niezawodności pracy

Zniekształcenie przebiegu nap. spowodowane małym sygnałem o małej częstotl - nakłada się na sinusoide i zniekształca

SILNIKI ELEKTRYCZNE

k_r=I_roz/I_n, n_s=^60f/_p[^obr/_min]-krotność Irozr podczas rozruchu silnika

Poślizg-troche mniejsza wart predkosci obrotowej (1,5÷3%) prędkości znamionowej (opóźnienie predk obrot rzeczywistej od znamion)

Przy doborze zasilania układu napędowego interesującymi wielkościami są:

-P pobierana z sieci -cosϕ -Mr oraz szczytowy

-I rozruchowy przy określonym sposobie rozruchu

M_roz=2,2M_n

W zależności od wielkości momentu hamującego rozróżnia się nast. Rodzaje rozruchu:

-lekki-M_h<0,3M_n(małe obciążenie)

-średni-0,3≤M_h≤0,6M_n(śr obc)

-ciężki-M_h≥0,6M_n(duże obc silnika)

Czas trwania rozruchu zależy od rodzaju rozruchu (dla cieżkiego trwa t_max=15s)

k_r=4,7÷7,2 (zależy od cech konstrukcyjnych silnika, rodzaj materiału wykonania-szczelina, rodzaj blachy)-nie zależy od rodzaju rozruchu

Prąd rozruchu jest stały dla wszystkich rodzaji rozruchu

Q=c·I²·Rt

Q=c₁·I²-ciepło proporcjonalne do kwadratu prądu

Q_n=c₁·I_n²-ciepło znamion wytworzone w war.pracy znamionowej

Q_roz=c₁I_roz²=c₁·I_n²·k_r²

Prąd silnika pobierany z sieci:I_n=P_n/(√3·U_n·cosϕ·η_n)

Silnik pobiera z sieci więcej niż nam oddaje (bo ma jakąś sprawność) P=√3·U·I·cosϕ

P≅c·U2-moc silnika proporcjonalna do kwadratu napięcia silnika

Rozruch ciężki

Jeżeli częstość załączan>¹⁵/_h to dopuszczalny spadek U δU_r≤10%

Jeżeli częstość załączan≤¹⁵/_h to dopuszczalny spadek U δU_r<15%

rozruch średni δUr<35% rozruch lekki δUr<40%

δU=√3(I·R·cosϕ-I·X·sinϕ)-dla układów NN

cosϕ (dla silnika cosϕ_n=0,86)

ch-ka

cosϕ silnika zależy w dużym stopniu odobciążenia momentem hamującym tego silnika

zależność współ mocy przy rozruchu od jego parametrów, najczęściej ustalana jest w sposób empiryczny

S_n-poslizg znam silnika, k-krotność prądu znamion przy rozruchu k=I_roz/I_n(4,7÷7,2)

γ-stos podziału strat między uzwojeniami i rdzeniem-miedzią a żelazem γ=(0,25÷0,4)

ηn-sprawność znam silnika

Z tego wzoru korzystamy do obl projektowych

Ch-ka

przebieg prądu dla przełącznika gw/tr (tr-3x<)

METODA DWUCZŁONOWA (LIWSZYCA):

1)Dzielimy odbiorniki na grupy o podobnym poziomie obc, charakterze pracy (silniki,piece,wentylatory) Pg=c·P_m·b·P_n

2)Z tablic wartości do projektowania odczytujemy współczynnik c,b,m P_n-moc znamionowa wszystkich odbiorników w grupie

P_m-moc znamionowa m- największych odbiorników w grupie

c,b- współczynniki określone na podstawie badań statycznych.

wzór z pkt 1.jest słuszny dla dowolnej grupy odbiorników.

Przypadki szczególne:

1) n<m to należy przyjąć m=n

2) n<m oraz n<3 wtedy należy przyjąć że moc grupy

Moc obliczeniowa dla wszystkich grup:

P_o=(c·P_m)_max+∑b·P_n

Moc bierna obliczeniowa określona jako: Q_o=∑P_g·tgϕ_g

Z tablic materiału do projektowania dla każdej grupy odczytujemy cosϕ_g→tgϕ_g

P_g= c·P_m+b·P_n -dla grupy gdzie (cP_m)_max

{ b·P_n -dla pozostałych grup

METODA ZASTĘPCZEJ LICZBY ODBIORników (ZLO):

Metoda ta polega na tym, że rzeczywistą ilość n-odbiorników zastępuje się liczbą n_ż odbiorników o jednakowej mocy i o jednakowym programie pracy dla których moc szczytowa jest z założenia=mocy rzeczywistej grupy odbiornikow

-Obliczenia liczby zastępczej odbiorników

-Obliczenia wskaźnika wykorzystania mocy

-Obliczenia wskaźnika mocy obliczeniowej

-Obliczenia mocy czynnej odbiorników

- Obliczenia mocy czynnej gniazdek (suma mocy wszystkich gniazdek)

- Obliczenia mocy czynnej obliczeniowej: P_obl=P_o+0,5P_g

- Obliczenia mocy biernej obliczeniowej: Q_obl=P_o·tgϕ_obl

- Obliczenia mocy pozornej obliczeniowej

- Obliczenia prądu obliczeniowego dla rozdzielnicy RS1 i RS2

I_obl=S_obl/(√3·U_n)

W celu określenia obciążeń zakładów przemysłowych wykorzystuje sie oprócz wymienionych metod, nastepujace:

-metodę mocy jednostkowej

-metodę jednostkowego zużycia en. Elektrycznej

-metodę współczynnika (wskaźnika) zapotrzebowania

metoda mocy jednostkowej:

Jest zalecana do ustalania obciżenia szczytowego w zakładach o częstej wymianie wyposażenia maszynowego.

Moc szczytowa pozorna: S_s=s·S_j gdzie: s-powierzchnia zakładu [m²] hali , S_j-jednostkowe obciżenie siłowe [^kV·A/m²]

metoda jednostkowego zużycia en. elektr:

Opiera się na danych statystycznych uzyskiwanych w eksploatacji istniejących zakładów przemysłowych. Stosuje się w zakładach o zamkniętym cyklu produkcyjnym i bywa stosowana jako druga z metod dla kontroli i korekty obliczeń.

Przewidywane obciążenie szczytowe czynne określa się z zależności:P_s=(a_j·n)/T_s gdzie: a_j- jednostkowe zużycie en.czynnej, n-wielkość produkcji w jednostkach produkcji

T_s-czas uzytkowania mocy szczytowej

S_s=P_s/cosϕ_s , I_o=^S/_(√3·Un)

metoda wskażnika zapotrzebowania mocy:

Polega na wykorzystaniu współczynników zapotrzebowania mocy określonych na podstawie badań statystycznych dla różnych grup odbiorników. Przewidywalne obciążenie grupy odbiorników o podobnym charakterze pracy określa się wg. Zależności:

dla i-tej grupy: Q_si=P_si·tgϕ_si

k_z-współ. zapotrzebowania mocy, n-ilość odbiorników w grupie

k-liczba grup, k_j-współ. jednoczesności grup, kj=0,8÷1(w zależności od wielkości zakładu)

nie sumuje się mocy pozornej S-bo cosϕ różne. Dodaje się PiQ

Poprawa współ. mocy (w instalacjach niskonapięciowych):

PF(Power Factor)-współczynnik mocy PF=^P/_S

cosϕ=cos⊄(U,J)tylko dla jednej, podstawowej wart.f harmoniczn

U₁,I₁→P,Q,S

skutki niskiego współczynnika mocy

-zmienność przepustowość elem. Instalacji elektrycznej

S→ I=^S/(√3·U_n)

ΔP=I^2·R

P-moc użyteczna, Q-straty (Q_min)

Nie można kompensować mocy Q.

-spadek napięcia i strata napięcia przy przesyłaniu dużej mocy biernej

δU=√3(I'R-I”X) ≡ δU=√3·I·R·cosϕ

-przewymiarowane są urządzenia

dla uzyskania dużej S ogranicza się Q aby było większe P.

SPOSOBY KOMPENSACJI MOCY BIERNEJ:

a)NATURALNE-nie wymagają dodatkowych urządzeń

b)SZTUCZNE-wymagają zainstalowania dodatkowych urządzeń

NATURALNE:

1)Właściwy dobór poszczególnych urządzeń odbiorczych (głównie silników, transf)

2)Praca silników małoobciążonych przy poł. w gwiazdę (o ile to jest możliwe)

3)ograniczenie jałowej pracy odb. z mocą bierna

4)jeżeli możliwe- stosowanie silników synchronicznych w miejsce asynchronicznych

ad 1,2 gwiazda-małe obc. Δ-duże obc

SZTUCZNE:

1)Stosowanie baterii kondensatorowej

2)Stosowanie kompensat. synchronicznych (silnik przewzbudzony- jak kondensator)

Ad 1

Rys

kompensacja parametryczna-uzyskanie cosϕ bez wzgl na koszty

kompensacja optyczna-(koszt/uzyskanie cosϕ.

I_c=ω·C·U, I=^U/_X=^U/(¹/_ωC)= ωC·U

ΔP_c=I²·R_c=ω²·C²·U²·R_c - dla wyższych hormon C bardzo się nagrzewa gdzie ω=2πf

Nagrzewanie kondensatora ΔP=0,5%Qn

0,1%Qn

f=50Hz±0,05Hz - w układach rzeczywistych harmoniczne do 50-go rzędu

USTALANIE MOCY BIERNEJ URZĄDZEŃ KOMPENSUJĄCYCH:

Moc baterii kondensatorowych poprawiających wartość do wartości cosφ_N (żądaniej).

Q=P·(tgφ-tgφ_k)

cosφ_śr=E_cz/(T·S)=[E_cz·(tgφ_śr-tgφ_k)]/T

T-czas użytkowania mocy (średni czas) , E_cz-energia czynna

S-moc pozorna

tgφ=^Q/_P=E_g/E_cz

Kondensatory energetyczne-moc bierna kondensatorów.

Q=I²·Xc=(U²/Xc²)·Xc=U²/Xc=ωCU²

Q_rz=Q_n·(U_rz/U_n)²

Sposób łączenia baterii kondensatorowych.

Q= ωCU² Q_gw= ωCU² Q_∆= ωCU² Q_∆= 3Q_gw

W momencie załączania kondensatora do sieci prąd ładowania może osiągać wartości większe od prądu znamionowego kondensatora - zależy to od relacji między elementami R, L, C. W przypadku:

1⁰ gdy R²/4L²>1/LC to prąd załączania ma charakter nieokresowy (aperiodyczny) i sięga max 2Inc.

2⁰ R²/4L²<1/LC to prąd ma charakter okresowy i jego wartość może osiągać 6Inc

W celu ograniczenia prądu załączenia kondensatora należy stosować oporniki wstępne Rw, tak aby uzyskać warunek 2⁰

(R+R_w)²/4L²>1/LC R_w=(0,1-0,3)U_n²/Q_g

Bezpieczeństwo użytkowania baterii kondensatorowych.

Um=230√2

Ub=50V - napięcie bezpieczne dla prądu przemiennego

Dla celów bezpieczeństwa wymagane jest aby napięcie na kondensatorze po jego odłączeniu obniżyło się do wartości bezpiecznej w ciągu 1 minuty.

u(t)=U·e^-t/RC u(t)=Um·e^-t/RC=√2 U·e^-t/RC

U_b=√2 U·e^-t/RC U_b/√2·U= e^-t/RC

ln(U_b/√2U)=-t/RC t/(RC)=ln(√2U/U_b)

R=t/[C·ln(√2U/U_b)]

Lokalizacja baterii kondensatorowych.

1.kompensacja indywidualna (odciąża od przesyłu mocy biernej całą instalację)

2.kompensacja grupowa (częściowo odciąża układ zasilający od przesyłu mocy biernej) lepsze wykorzystanie baterii kondensatorowych

3.kompensacja centralna (baterie kondensatorowe w rozdzielni głównej - odciążają sieć zasilającą zakładu o przesyłu mocy biernej

DOBÓR KONDZIORA

Współczynnik mocy dla zakładu:

gdy wartość cosφ_nat nie mieści się w wymaganym przedziale (cosφ=(0,89÷0,95)), konieczne jest stosowanie kompensacji mocy biernej przy pomocy baterii kondensatorów.

Q_k = moc bierna kondziora

Q_k=Q_Z-Q=P_Z·tgφ_nat-P_Z·tgφ_en=P_Z·(tgφ_nat-tgφ_en)

cosφ_en = (0,89 - 0,95) (narzucony przez zakład energ)

cosφ_en=0,89→tgφ_(cosφ=0,89)=0,51 , cosφ_en=0,95→tgφ_(cosφ=0,95)=0,32

Q_{k (cosφ = 0,89)} = P_Z · (tgφ_nat - tgφ_{en (cosφ = 0,89)})

Q_{k (cosφ = 0,95)} = P_Z · (tgφ_nat - tgφ_{en (cosφ = 0,95)})

Q_{k (cosφ = 0,89)} < Q_k < Q_{k (cosφ = 0,95)}

OBCIĄŻALNOŚĆ PRĄDOWA PRZEWODÓW ELEKTROENERGETYCZNE

Bilans cieplny przewodu od płynącego prądu ma następującą postać:

p·dt=s·l·c·dυ+k·S·l·(υ-υ_o)dt p=k_d·I²·ρl/S

p- chwilowa moc tracona w przewodzie [W]

s-przekrój poprzeczny przewodu [mm²]

l-długość rozpatrywanego odcinka przewodu [m]

c-ciepło właściwe materiału przewodowego

k- współczynnik oddawania powierzchniowego ciepła

S-obwód żyły przewodu 2Πr [mm]

υ- temperatura żyły [^oC]

υ_o- temperatura otoczenia [^oC]

t-czas

Rozwiązaniem zależności temperatury od czasu jest krzywa wykładnicza. Narastanie temperatury jest ze stałą czasową T wynoszącą od kilku do kilkudziesięciu minut.

I_ddp1=I_ddp√(∆υ₁/∆υ_dop)

Obciążalność przewodów w warunkach zwarciowych

p·dt=s·l·c·dυ -w warunkach zwarciowych

k_d·I_ctz²·(ρl/S)·t_z=s·l·c·∆υ_z

I_ctz=s·√[(c·∆υ_z)/(k_d·S· t_z)] ∆υ_z=(200-250) ^oC

Dobór przekroju przewodu ze względu na warunki robocze.

I_ddp≥I_n(I_obc) I_dd= I_ddpΠ·kt·Π·k_g

DZIAŁANIE PRĄDU NA ORGANIZM LUDZKI

-fizyczne(poparzenia)

-chemiczne(przepływ prądu przez płyny ustrojowe -rozkład cieczy w organizmie)

-biologiczne(to co związane z fizjologią człowieka bóle głowy, kłopoty z pamięcią arytmia pracy serca)

Prąd który płynie przez organizm człowieka nazywamy prądem rażenia I_r. Spadek napięcia na rezystancji ciała podczas przepływu I_r nazywamy napięciem rażenia

U_r=I_r·R_c

Napięcie dotykowe:

U_d=U_r+ΔU_przejść

U_d>U_r

U_d=50V-w warunkach normalnych

U_d=25V-waruki szczególnie niebezpieczne

dał f=50Hz

I_r<0,5mA-dopuszczalny prąd rażenia(prawie niewyczuwalny)

I_r=(10-12)mA-prąd wyczuwalny, ale człowiek może się sam uwolnić

I_r=25mA-prąd po przekroczeniu którego człowiek nie może się uwolnić.

Oddziaływanie prądu na organizm ludzki jest zależne od częstotliwości tego prądu.

RODZAJE UZIOMÓW:

-pionowe(zakopane w ziemi)

-rurowe

-prętowe

Element będący uziomem powinien być niekorozyjny R=0,84ρ/l_r

Uziomy płytowe: R=0,35ρ/√S

ρ-rezystywność gruntu S-powierzchnia płyty

Uziomy poziome-wokół budynków, stacji (wykonane stalowym płaskownikiem otaczającym budynek)

R=1,8ρ/l_r (wartość tego uziomu <1Ω)

RODZAJE UZIEMIEŃ:

Uziemienie to celowo wykonane metaliczne połączenie przewodzącego przedmiotu z uziomem.

Uziemienia dzielimy na:

-ochronne(środek ochronny przed dotykiem pośrednim)

-robocze -odgromowe

-pomocnicze(wyrównanie potencjałów przy pracy przekształtników prądowych i napięciowych)

UZIEMIENIE ROBOCZE polega na celowym połączeniu metalicznym z uziomem określonego punktu obwodu elektrycznego( pkt gwiazdowy uzwojeń transformatora po stronie NN, najczęściej dolnego napięcia.

UZIEMIENIE ROBOCZE PKT NEUTRALNEGO TRANSF. SPEŁNIA ZADANIE:

-zabezpiecza obwody niskiego napięcia przed skutkami przerzutu napięcia wysokiego na stronę uzwojeń dolnego napięcia w przypadku uzwojeń transf.

-nie dopuszcza do długotrwałego utrzymania się asymetrii napięć poszczególnych faz względem ziemi.

-zapewnia prawidłową pracę zabezpieczeń elektroen. w sieci. Wartość rezystancji uziemienia roboczego musi spełniać warunki:R_r≤5Ω, R≤⁵⁰/I_z

I_z jest równe 2,5 krotnej wartości I_n po stronie średniego napięcia albo 1,2 krotnej wartości prądu nastawczego zabezpieczenia nadmiarowo-prądowego umieszczonego po stronie SN, albo wartość pojemnościowego prądu zwarciowego po stronie SN w przypadku gdy sieć SN jest izolowana od ziemi albo 0,2 I_c po stronie SN w przypadku sieci skompensowanej.

OCHRONA PRZECIWPORAŻENIOWA:

-szybki wyłączenie prądu wrażeniowego

R_r≤5Ω

R_r≤50/I_z rezystancja uziemienia roboczego

Sn=630kV

Przyjąć, żę transformator zabezpiecza bezpiecznik topikowy po stronie SN

taki prąd przy obciążeniu znamionowym popłynie po stronie wtórnej

I_FN=25A bezpiecznik

Tranzystor projektowany jest z przewymiarowaniem (uwzględniane są wzrosty napięcia w sieci)

Iz=kw·I_FN=2,5·25=62,5A

R_r≤5Ω

R_r≤⁵⁰/_62,5=0,8Ω

Nie można stosować dwóch sposobów ochrony przeciwporażeniowej dla jednej sieci.

Przykład:

I_FNS=kw·I_FN=2,5·20=50V

Jeśli płynie prąd I_z=40A i R=1Ω to U=40V więc urządzenie nadal pracuje.

Jeśli R_r>R_o i wynosi np. 3Ω to 40A·3Ω=120V

Jeśli transformator Sn=40kVA I=⁴⁰/_(√3·15)=0,8A

Jeśli jest duży Tr to mała rezystancja uziemienia roboczego Rr

STRATY MOCY PRZY OBCIĄŻENIU NIESYMETRYCZNYM

Silnik jest obcowzbudny symetryczny (bo ma 3 fazy i równomiernie obciążają sieć)

1⁰-niesymetria obciążenia

2⁰ -przebiegi odkształcone

1⁰ - ∆P=R(I_A²+I_B²+I_C²+βI_O²)

β=^Ro/_R gdzie: R_o-rez. przewodu N, R-rez. przewodu fazowego

β=(1÷2)

Załóżmy, że moduły prądów poszczególnych faz wynoszą:

I_A=I_MAX I_B=I_POŚREDNI I_C=I_MIN

k₁= I_POŚREDNI/ I_MAX k₂= I_MIN/ I_MAX

Zakładamy, że asymetria dotyczy modułu prądów w poszczególnych fazy (bo może być asymetria kątowa - różne φ między fazami)

I_A=I_A=I_MAX I_B=a²I_POŚR I_C=aI_MIN

a=-0,5+j√3/2 a²=-0,5-j√3/2

I_O=I_A+ I_B+ I_C= I_MAX + a²I_POŚR + aI_MIN= I_MAX(1+k1a²+k2a)

I_O=I_MAX*√(1-k1-k2-k1k2+k1²+k2²)

Straty w układach niesymetrycznych:

∆Pns=R*I_MAX²[1+k1²+k2²+β(1-k1-k2-k1k2+k1²+k2²)]

Straty przy obciążeniu symetrycznym:

∆Ps=S·R·I²

Najczęściej rozpatruje się dwa przypadki:

1⁰ moc całkowita przesyłana linią jest taka jak by była przesyłana przy obciążeniu symetrycznym

I=1/3*( I_MAX + I_POŚR +I_MIN)= I_MAX/3*(1+k1+k2)

P_sym=P_nsym (tak trzeba rozłożyć obciążenie 3 faz aby wszystkie były możliwie jednakowo obciążone)

2⁰ moc czynna jest przyłączona tak, jakby wszystkie fazy były obciążone prądem maksymalnym

P_sym>P_nsym

Ad. 1⁰

Wskaźnik porównania wartości strat

δP=∆P_nsym/∆P_sym=3·[1+k₁²+k₂²+β(1-k₁-k₂-₁k₂+k₁²+k₂²)]/(1+k₁+k₂)²

1) zakładamy pełną symetrię

I_A=I_B=I_C k₁=1 k₂=1

β=^Ro/_R β=1 wtedy δP=1

2) przypadek bardziej niekorzystny:

I_A=I_MAX k₁=1 k₂=0 R_o=R β=1

I_B=I_MAX

I_C=0 δP=3·[1+1+(1-1+1)]/4=2,25 przyrost strat mocy jest ponad 2-krotny

3) przypadek najbardziej niekorzyst(nie powinien mieć miejsca)

I_A=I_MAX

I_B=0 k₁=0 k₂=0 β=1

I_C=0 δP=3·[1+1]/1=6 straty mocy 6-krotnie większe przy max obciążeniu tylko jednej fazy a reszta nie obciążona.

WPŁYW JAKOŚCI ENERGII NA PRACĘ URZĄDZEŃ ELEKTRYCZNYCH

Jakość energii określają następujące parametry:

1) odchylenie napięcia (Un +5%, -10%)

2) wachanie napięcia

3) kształt krzywej U i I (powinny być idealnie sinusoidalne)

4) symetria napięć i prądów w układzie 3-fazowym

5) częstotliwość (50Hz +0,2Hz, -0,5Hz)

Ad.4)

ku₂<2% δU=(U-U_n)/U_n*100%

U-napięcie rzeczywiste, U_n-napięcie znamionowe

Wachania napięcia- to zmiany wartości skutecznej napięcia >2% wartości znamionowej w ciągu sekundy(czyli szybkie zmiany U)

Element liniowy - żarówka, suszarka (rezystor) - mało wrażliwe na odchylenia napięć

Element nieliniowy - urządzenia z cewką (histereza, magnesowanie) - nie jest liniowa zależność między U a I

---