1. Idealny rezystor, cewka i kondensator -

REZYSTOR IDEALNY

Element, w którym następuje przekształcanie energii elektrycznej w ciepło.

i R

u u = R*i R-rezystancja,

u = i/G G = 1/R konduktancja, S

CEWKA IDEALNA

Element, w którym zachodzi akumulacja energii w polu magnetycznym.

i L

u

L- indykcyjność, H

Indukcyjnośc cewki bezrdzeniowej- L=const.

Indukcyjność cewki w rdzeniem ferromagnetycznym L=

KONDENSATOR IDEALNY

Element, w którym zachodzi akumulacja energii w polu elektrycznym.

i C

u C- pojemność, F

u F- typowa jednostka

2. Zastosowanie metody liczb zespolonych do obliczania obwodów jednofazowych prądu zmiennego -

=Re {
}+jIm{
}

j=
jednostka urojona

=|Z|e^jφ

φ=arctg

=Ue^jφu

=Ie^jφi

3. Moc w obwodach prądu zmiennego -

Przesył prądu przemiennego

Prąd przemienny daje się łatwo transformować na inne poziomy natężenia prądu lub napięcia. Moc elektryczna w danym układzie jest proporcjonalna do iloczynu natężenia prądu i napięcia (jak również zależy od przesunięcia fazowego pomiędzy nimi):

Moc chwilowa:

Składniki mocy chwilowej:

Moc chwilowa (suma dwóch skłądników0

- moc tętniąca

- moc przemienna

Moc pozorna - (S, VA) wielkość fizyczna określana dla obwodów prądu przemiennego. Wyraża się ją jako iloczyn wartości skutecznych napięcia i natężenia prądu:

S = UI

Moc pozorna jest geometryczną sumą mocy czynnej i biernej prądu elektrycznego pobieranego przez odbiornik ze źródła.

S =

Związek z impedancją:

S = ZI²

gdzie

S - moc pozorna,

U, I - wartości skuteczne napięcia i natężenia prądu,

U_m, I_m - amplitudy (wartości maksymalne) napięcia i natężenia prądu,

Z - impedancja,

P - moc czynna,

Q - moc bierna.

Moc pozorna podawana jest jako moc znamionowa generatorów, transformatorów i innych urządzeń wytwarzających i przetwarzających energię elektryczną prądu przemiennego.

Moc bierna - iloczyn podwojonej pulsacji i średniej za okres energii zwanej w p. elektrycznym i magnetycznym układu.

Moc bierna indukcyjna „+”

Moc bierna pojemnościowa „-`'

Moc pozorna- iloczyn wartości skutecznych napięcia i prądu.

Moc zespolona

Moc czynna (P) w układach prądu przemiennego (również prądu zmiennego) jest to część mocy, którą odbiornik pobiera ze źródła i zamienia na pracę lub ciepło. W układach prądu stałego cała moc jest mocą czynną. Jednostką mocy czynnej jest wat.

Moc czynna jest średnią mocą, co dla przebiegu okresowego prądu i napięcia wyraża wzór:

gdzie:

P - moc czynna

t - czas

T - okres

u - napięcie chwilowe

i - natężenie prądu chwilowe

Moc bierna w obwodach prądu sinusoidalnie zmiennego jest wielkością konwencjonalną, w sposób umowny opisującą zjawisko pulsowania energii elektrycznej między elementem indukcyjnym lub pojemnościowym odbiornika, a źródłem energii elektrycznej lub między różnymi odbiornikami.

gdzie:

, 
 - wartości skuteczne napięcia i prądu

 - przesunięcie fazowe pomiędzy napięciem i prądem

 - reaktancja

4. Rezonans napięć w równoległym obwodzie RLC -

W równoległym obwodzie RLC, mamy rezonans prądów:

Y = G
+ jωC = G + j ( ωC -
)

Y =
²

tgϕ=
(

I = Y*U

I_R=G*U

I_L=

I_C=jωCU

1ωα=ωc
I_L=I_c - rezonans prądów

5. Kompensacja mocy biernej -

Kompensacja mocy biernej

Kompensacja - znoszenie się dwóch działań. Silniki indukcyjne, transformatory i różnego rodzaju aparaty z zastosowaniem cewek indukcyjnych pobierają moc bierną dodatnią( czyli pracują przy niskiej wartości współczynnika mocy). Do jej skompensowania są używane kondensatory i silniki synchroniczne przewzbudzone, pobierające moc bierną ujemną, czyli Pobór mocy biernej ujemnej określamy jako wytwarzanie mocy biernej.

Pełna kompensacja:

6. Cechy odbiornika trójfazowego połączonego w gwiazdę -

 Cechy odbiornika trójfazowego połączonego w gwiazdę:

• Początki wszystkich uzwojeń generatora(odbiorników)tworzą punkt wspólny zwany punktem neutralnym, a ich końce wyprowadzone są na zewnątrz

• Jeśli punkt neutralny generatora i odbiornika są połączone to mamy do czynienia z układem czteroprzewodowym

• Prądy fazowe są zawsze równe prądom przewodowym

Napięcia fazowe U są różne od napięć międzyfazowych U ,a dla układu symetrycznego U=U_f

7. Cechy odbiornika trójfazowego połączonego w trójkąt -

Ma trzy jednakowe uzwojenie nazywane fazami i oznaczone literami A,B,C bądź też U,V,W. Uzwojenia generatora są wykonane w ten sposób,

że napięcia dwóch dowolnych faz przesunięte są względem siebie o kąt 120 stopni. Każde uzwojenie generatora można przedstawić w postaci idealnego

źródła napięcia o sinusoidalnym napięciu źródłowym, wobec tego schemat zastępczy generatora zawiera trzy źródła napięcia o napięciach

źródłowych eA,eB,eC,. Generator trójfazowy nazywamy generatorem symetrycznym, gdy napięcia na zaciskach uzwojeń są sobie równe.

Cechy :

-koniec jednego uzwojenia generatora (odbiornika) połączony jest z początkiem następnego uzwojenia

-napięcie fazowe jest zawsze równe napięciu między fazami

-prądy fazowe różne są od prądów przewodowych

Napięcia odbiornika trójfazowego:

eA = Em sin(


eB=Em sin(

eC=Em sin(

8. Prawo przepływu -

Prawo przepływu prądów wywodzi się z prawa HYPERLINK "http://pl.wikipedia.org/wiki/Prawo_Amp%C3%A8re%27a"Ampère'a i definiuje cyrkulację wektora natężenia pola magnetycznego w obwodzie magnetycznym.

Dla prostych (nierozgałęzionych) obwodów magnetycznych prawo przepływu można wyrazić za pomocą następującego równania:

gdzie:

• N - liczba zwojów uzwojenia magnesującego (jednostka bezwymiarowa),

• I - natężenie prądu magnesującego [ A ],

• H - natężenie pola magnetycznego [ A/m ],

• L - długość drogi magnetycznej na danym odcinku obwodu magnetycznego [ m ].

W postaci uogólnionej jego zapis jest następujący:

Przepływu prawo, drugie prawo magnetostatyki, równanie całkowe postaci:

gdzie: H - natężenie pola magnetycznego, dl - nieskończenie mały element konturu L, ograniczającego powierzchnię S, j - gęstość prądu elektrycznego przepływającego przez powierzchnię S, ds - elementarny wektor normalny do nieskończenie małego elementu powierzchni S.

Prawo przepływu sformułował A.M. HYPERLINK "http://portalwiedzy.onet.pl/51971,,,,ampere_andr_marie,haslo.html"Ampère. Jest ono równoważne równaniu Maxwella:

rot H = j

9. Właściwości magnetyczne ciał. Pętla histerezy -

Właściwości magnetyczne ciał:

do określenia własności magnetycznych substancji wprowadza się wielkość wektorową - namagnesowanie
, które definiujemy jako moment magnetyczny jednostki objętości:

1. Liniowa

N - const

N=N₀N₁

N₁<1 ciała diamagnetyczne

N₁>1 ciała peromagnetyczne

2. nieliniowa

N=N(H)

Pętla histerezy: zjawisko zależności aktualnego stanu układu od stanów w poprzedzających chwilach. Histereza towarzyszy takim procesom, jak zmiany namagnesowania ferromagnetyków (histereza magnetyczna), odkształcanie sprężyste ciał rzeczywistych (histereza sprężysta) lub zmiany polaryzacji ferroelektryków (histereza dielektryczna).

Pętla histerezy magnetycznej: 1 - krzywa namagnesowania pierwotnego, H_c - pole koercji, H_m - pole nasycenia, I_r - namagnesowanie resztkowe, I_s - namagnesowanie nasycenia

10. Prawo Ohma i Kirchhoffa dla obwodów magnetycznych - LASOTA ANIA

Prawo Ohma dla obwodu magnetycznego

U_m= R_m* Φ [A]

Napięcie magnetyczne U_m [A] wzdłuż odbiornika obwodu jest równe iloczynowi reluktancji R_m (opór magnetyczny- magazynuje energię) i strumienia magnetycznego Φ w tym obwodzie.

R_m=l/μA [1/H natężenie pola magnetycznego ]

I prawo Kirchhoffa dla bilansu strumieni magnetycznych dla węzła a obwodu magnetycznego o liczbie gałęzi wynoszących b suma algebraiczna strumieni magnetycznych jest równa zeru ∑Φ=0

II prawo Kirchhoffa dla obwodów magnetycznych suma algebraiczna napięć magnetycznych w zamkniętym obwodzie magnetycznym jest równa sumie algebraicznej Przepływów w tym obwodzie.

I - natężenie prądu magnesującego.

z - liczba zwojów

11. Zjawiska indukcji elektromagnetycznej - ŁASKAWIEC SONIA

Zjawisko indukcji elektromagnetycznej.
Powstawanie siły elektromotorycznej w przewodniku przy zmianach zewnętrznego pola magnetycznego.
Prawo indukcji wg Faradaya:
Gdy zmienia się pole magnetyczne wokół przewodnika, to w przewodniku indukuje się siła elektromotoryczna proporcjonalna do szybkości zmian pola.
Reguła Lenza:
1. Prąd indukowany w obwodzie zamkniętym poruszającym się w polu magnetycznym wywołuje siły przeciwdziałające ruchowi.
2. Prąd indukowany przy zmianie strumienia magnetycznego przenikającego wnętrze obwodu zamkniętego wytwarza pole magnetyczne, które przeciwdziała zmianom tego strumienia.
Zjawisko indukcji własnej:
Zjawisko indukowania się sem w obwodzie wskutek przepływu prądu zmiennego w tym samym obwodzie.
Jeżeli w otoczeniu obwodu nie ma ciał ferromagnetycznych:

,
sem jest dodatnia, gdy prąd maleje. Oznacza to, ze sem jest indukowana.
Siła elektromotoryczna indukcji:

Jest równa:
gdzie:
E to siła elektromotoryczna mierzona w woltach,
Φ przechodzący przez obwód elektryczny strumień magnetyczny (mierzony w weberach),
t to czas, mierzony w sekundach.

Indukcja elektromagnetyczna wykorzystywana jest w prądnicach, transformatorach, mikrofonach i wielu innych urządzeniach.
Zjawisko to ma również skutki niepożądane, np. powstawanie prądów wirowych.
Natężenie indukowanego pola elektrycznego:

Mnemotechniczna reguła prawej dłoni:
Jeżeli prawa dłoń ustawiona jest tak, że linie pola magnetycznego B padają na otwartą dłoń, a odchylony kciuk wskazuje kierunek ruchu przewodu v to cztery palce wskazują zwrot siły elektromotorycznej oraz prądu.
Siła elektromotoryczna w obwodzie zamkniętym:
Jeżeli pole magnetyczne jest równomierne


i zwój zwarty

W obwodzie zamkniętym indukuje się siła elektromotoryczna(SEM) wtedy gdy strumień magnetyczny przenikając przez obwód zmienia się:
1. Obwód lub jego cześć porusza się.
2. Obwód jest nieruchomy, zmienia się pole magnetyczne.

12. Stany pracy transformatora -

 Stan pracy transformatora:

• Jałowy

• Obciążenia

• Zwarcia

Stan jałowy-gdy przy zasileniu uzwojenie pierwotne napięcia
obwód wtórny jest rozwarty. Oczywiście
=0, a prąd
wynosi 1-5% prądu zmiennego.

Straty mocy dla stanu jałowego: strumień magnetyczny główny
wywołuje w rdzeniu straty mocy
(
-stała materiałowa związana ze stratami na histerezę,
- stała materiałowa związana ze stratami na prądy wirowe).
,
- przy f (częstotliwości) stałej.

Stan obciążenia-gdy jedno z uzwojeń jest zasilane ze źródła napięcia przemiennego, a do zacisków drugiego przyłączony jest odbiornik.

Stan zwarcia-często występuje przy awarii, lecz w laboratoriach tez jest realizowany ten stan. Stan, w którym jedno z uzwojeń zasilane jest ze źródła energii elektrycznej, a zaciski drugiego uzwojenia są zwarte. Gdy stan zwarcia trwa długo to ciepło wydzielane w uzwojeniu wtórnym w krótkim czasie prowadzi do zniszczenia transformatora. Długotrwałe badania tego stanu mogą trwać przy obniżonym napięciu zasilania (napięcie zwarcia-napięcie które należy doprowadzić do uzwojenia pierwotnego aby w uzwojeniu wtórnym płynął prąd znamionowy).

13. Schemat zastępczy transformatora -

14. Pole elektromagnetyczne wirujące -

Pole magnetyczne, które odznacza się obrotowym ruchem fali indukcji B ze stałą prędkością kątową nazywamy polem magnetycznym wirującym.

Ple magnetyczne wirujące jest wytwarzane przez uzwojenia maszyn trójfazowych prądu przemiennego. W ogólnym przypadku liczba par biegunów maszyny jest w każdej fazie p≠1.

Prędkości ruchu pola magnetycznego wirującego wynoszą

v= ωr / p ω₀= ω / p

Zmiana kierunku wirowania pola.

Zmiana kolejność faz prądów płynących przez poszczególne uzwojenia powoduje zmianę kierunku wirowania pola na przeciwny w stosunku do otrzymanego przy kolejności faz A, B, C; przy czym prędkość wirowania pola nie ulegnie zmianie.

15. Autotransformator -

Autotransformator (tylko jedno uzwojenie)

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.

Jeśli pominie się prąd jałowy, straty mocy i strumienia rozproszenia, to zarówno napięcia U1 i U2 jak i prądy I₁ i I₂ będą w fazie.

Moc przechodnia autotransformatora wyraża się wzorem :

Zalety:

-oszczędność miedzi

Wady:

Brak galwanicznego oddzielenia strony pierwotnej od wtórnej

Niskie napięcie zwarcia.

16. Silnik asynchroniczny trójfazowy -
Silnik asynchroniczny działa na zasadzie wzajemnego oddziaływania wirującego pola magnetycznego stojana i prądu w uzwojeniach wirnika, wytworzonego (pośrednio) tym strumieniem. Prędkość obrotowa wirnika "n" (lub kątowa "delta") musi być mniejsza niż w stojanie

17. Sposób rozruchu silników asynchronicznych -

Bezpośredni rozruch silnika asynchronicznego: prąd rozruchu może osiągnąć wartość kilkakrotnie większą wartość od prądu zmiennego I=5÷8 . Duży prąd rozruchu powoduje krótkotrwałe spadki napięcia w sieci zasilającej, mogące zakłócić pracę innych odbiorników. Zmniejszenia tego prądu dokonuje się przez obniżenie napięcia rozruchu z jednoczesnym zmniejszeniem momentu rozruchowego.

3 sposoby pośredniego rozruchu silnika asynchronicznego:

• Włączenie szeregowo na czas rozruchu rezystancji
  lub reaktancji
  (silniki pierścieniowe)

• Zastosowanie autotransformatora rozruchowego( silniki o dużej mocy)

• Użycie przełącznika gwiazda- trójkąt( silniki średniej mocy)

18. Działanie prądu elektrycznego na organizm człowieka

Oddziaływanie prądu elektrycznego na organizm ludzki.

Prąd przemienny o częstotliwości 50 Hz i napięciu 400/230 V jest najbardziej rozpowszechnionym środkiem przenoszenia energii elektrycznej. Z tego powodu większość porażeń i oparzeń ludzi prądem elektrycznym, nazywanych wypadkami elektrycznymi, występuje przy styczności człowieka z urządzeniami elektroenergetycznymi prądu przemiennego, przy czym najczęstsze są rażenia na drodze ręka - nogi lub ręka - ręka. Ponadto prąd przemienny o częstotliwości od 15 do 100 Hz powoduje najgroźniejsze dla życia reakcje organizmu, stąd skutki rażenia nim rozpatruje się szczególnie wnikliwie.

Działanie prądu elektrycznego na organizm ludzki może być pośrednie lub bezpośrednie.

Działanie pośrednie, powstające bez przepływu prądu przez ciało człowieka, powoduje takie urazy, jak:

• oparzenia ciała wskutek pożarów wywołanych zwarciem elektrycznym lub spowodowane dotknięciem do nagrzanych elementów

• groźne dla życia oparzenia ciała łukiem elektrycznym, a także metalizacja skóry spowodowana osadzaniem się roztopionych cząstek metalu

• uszkodzenia wzroku wskutek dużej jaskrawości łuku elektrycznego

• uszkodzenia mechaniczne ciała w wyniku upadku z wysokości lub upuszczenia trzymanego przedmiotu.

Działanie bezpośrednie - porażenie elektryczne wskutek przepływu prądu elektrycznego przez ciało ludzkie (tzw. prądu rażeniowego) może wywołać wiele zmian fizycznych, chemicznych i biologicznych w organizmie (a nawet śmierć człowieka) poprzez oddziaływanie na układ nerwowy oraz w wyniku elektrolizy krwi i płynów fizjologicznych.

Porażenie elektryczne może objawiać się:

• odczuwaniem bólu przy przepływie prądu, kurczami mięśni (skurcz mięśni dłoni może uniemożliwić samouwolnienie się porażonego)

• zatrzymaniem oddechu, zaburzeniami krążenia krwi

• zaburzeniami wzroku, słuchu i zmysłu równowagi

• utratą przytomności

• migotaniem komór sercowych (fibrylacja) - bardzo groźnym dla życia człowieka, gdyż zazwyczaj prowadzi ono do zejścia śmiertelnego

• oparzeniami skóry i wewnętrznych części ciała, do zwęglenia włącznie.

Bezpośrednio po rażeniu prądem, tzn. po przerwaniu przepływu prądu, może wystąpić wstrząs elektryczny, objawiający się przerażeniem, bladością, drżeniem ciała lub kończyn, nadmiernym wydzielaniem potu, stanem apatii lub euforii.

Może również wystąpić obrzęk mózgu i utrata przytomności, połączona z zatrzymaniem krążenia krwi i brakiem oddechu. Skutki te mogą się ujawnić także po pewnym czasie - od kilku minut do kilku miesięcy.

Zjawisko porażenia ma miejsce wówczas, gdy występuje droga dla prądu rażeniowego i istnieje źródło napięcia wymuszającego przepływ takiego prądu. W praktyce dochodzi do tego, gdy człowiek styka się jednocześnie z dwoma punktami znajdującymi się pod różnymi potencjałami i zamyka się w ten sposób elektryczny obwód dla prądu rażeniowego.

Napięcie dotykowe jest to napięcie między dwoma punktami nie należącymi do obwodu elektrycznego, z którymi mogą się zetknąć jednocześnie obie ręce lub ręka i noga człowieka.
Napięcie dotykowe spodziewane jest to największa wartość napięcia dotykowego w urządzeniach lub w instalacji elektrycznej w razie uszkodzenia izolacji, gdy wartość impedancji w miejscu zwarcia jest pomijalna.
Napięcie rażeniowe dotykowe jest to spadek napięcia wzdłuż drogi przepływu prądu przez ciało człowieka (czyli spadek napięcia na rezystancji ciała, na drodze ręka-nogi lub ręka-noga albo ręka-ręka).

Napięcie krokowe jest to napięcie między dwoma punktami na powierzchni ziemi lub na powierzchni stanowiska pracy, odległymi od siebie o 1 m (jeden krok).
Napięcie rażeniowe krokowe jest to spadek napięcia wzdłuż drogi przepływu prądu przez obie nogi człowieka (czyli spadek napięcia na rezystancji ciała na drodze noga-noga).

Skutki rażenia prądem elektrycznym zależą od:

• rodaju prądu, a więc czy jest to rażenie: prądem przemiennym o małej częstotliwości (15 -100Hz), prądem przemiennym o dużej częstotliwości, krótkotrwałymi, jednokierunkowymi impulsami prądowymi, prądem stałym,

• wartości napięcia i natężenia prądu rażeniowego oraz czasu jego przepływu

• drogi przepływu prądu przez ciało człowieka,

• stanu psychofizycznego porażonego.

• czasu przepływu prądu rażenia,

• temperatury i wilgotności skóry,

• powierzchni styku z przewodnikiem,

• siły docisku przewodnika do naskórka.

Impedancja naskórka (skóry) w dużym stopniu zależy od stanu fizycznego naskórka (gruby, cienki, zdarty, suchy, wilgotny, mokry) i od powierzchni styku z zewnętrznym obwodem elektrycznym. Wartość impedancji naskórka nie jest stała i zależy od:

• wartości napięcia dotykowego,

• zatrzymaniem oddechu, zaburzeniami krążenia krwi

• wartości natężenia prądu,

• częstotliwości prądu,

• czasu przepływu prądu rażenia,

• temperatury i wilgotności skóry,

• powierzchni styku z przewodnikiem,

• siły docisku przewodnika do naskórka.

Działanie termiczne prądu
Przepływający przez ciało człowieka prąd rażeniowy powoduje wydzielanie się w tkankach organizmu energii cieplnej, gdyż mają one określoną rezystancję (impedancję). Ilość wydzielonej energii cieplnej zależy od wartości natężenia prądu, rezystancji tkanek oraz od czasu przepływu prądu przez ciało lub jego część.
W zależności od pojemności cieplnej tkanki (ciepła właściwego) na skutek wydzielonej energii cieplnej następuje wzrost temperatury. Gdy nie przekracza 5 K, nie występują zmiany patologiczne, jeżeli jednak temperatura wzrasta o 10 i więcej K, tkanki ulegają zniszczeniu wskutek martwicy. Nazywa się to oparzeniem elektrycznym.

19. Przekładnik prądowy -

Przekładniki prądowe to transformatory pomiarowe, których normalnym stanem pracy jest stan zwarcia. Z reguły prąd wtórny przekładnika prądowego wynosi 5A(czasem 1A).Zaciski pierwotne przekładnika prądowego oznacza się wielkimi literami K-N, a zaciski wtórne odpowiednio małymi literami k-l.

20. Cechy systemu elektromagnetycznego -

system elektroenergetyczny to zbiór urządzeń przeznaczonych do wytwarzania przesyłu i rozdziału energii elektrycznej odbiorcom. Sys. elektroen. rożnych krajów są połączone. Rynek energii, rezerwa energetyczna, blackout

21. Silnik asynchroniczny 1-fazowy -

Silnik asynchroniczny jednofazowy:

Aby silnik zaczął pracować należy nadać mu prędkość początkową - w dowolnym kierunku. Faza rozruchowa służy do uruchomienia silnika.

4

I

U

Ic

Il

---