MATURITNÍ TÉ MATA Z předmě tu ELEKTRICKÉ STROJE A PŘ ÍSTROJE pro školní rok 2000/2001 1.
a) Spínací př ístroje b) Elektrické teplo
2.
a) Rozdě lení spínač ů NN b) Př íklad č . 1
3.
a) Elektromagnetické stykač e a jejich využití př i spouště ní motorů b) Ochrana před nebezpeč ným dotykovým napě tím
4.
a) Jistič e, chránič e, proudové pojistky a elektromagnety b) Obsluha a práce na elektrické m zař ízení
5.
a) Elektrické př ístroje VN a VVN b) Znač ení vodič ů a svorek elektrických př edmě tů
6.
a) Jednofázový transformátor – popis, princip, výpoč et b) Elektrické chlazení
7.
a) Trojfázový transformátor – spojování vinutí, paralelní chod b) Př íklad č . 2
8.
a) Elektrické svě tlo a osvě tlení b) Ř azení cívek, rezistorů a kondenzátorů
9.
a) Synchronní stroje, alternátory b) Tř ídy a krytí elektrických předmě tů
10.
a) Indukč ní motory b) Elektrická výzbroj motorových vozidel
11.
a) Spouště ní synchronních trojfázových motorů s kotvou nakrátko b) Př íklad č . 3
12
a) Komutátorové motory na stř ídavý proud b) Ř ešení elektrických obvodů pomocí Kirchhoffových zákonů
13.
a) Jednofázové asynchronní motory b) Transformátor př i zatížení
14.
a) Stejnosmě rné stroje b) Revize elektrických zař ízení
15.
a) Druhy dynam a jejich charakteristiky b) Odborná způsobilost pracovníků v elektrotechnice
16
a) Stejnosmě rné motory b) Př íklad č . 4
17.
a) Elektrická trakce b) Ř ízení napě tí transformátoru
18.
a) Základní polovodič ové souč ástky b) Transformátor na prázdno
19.
a) Pasivní souč ástky v elektrotechnice b) Zvláštní transformátory
20.
a) RLC ve stř ídavých obvodech b) Transformátor nakrátko
21.
a) Výroba elektrické energie b) Kondenzátor, rezistor a cívka v obvodu stř ídavé ho proudu
22.
a) Rozvod elektrické energie b) Sé riová a paralelní rezonance
23.
a) Domovní elektrická instalace a jejich provedení b) První pomoc př i úrazech elektrickým proudem
24.
a) Aplikace polovodič ových diod - usmě rňovač e b) Př íklad č . 5
25.
a) Tranzistorové zesilovač e b) Př íklad č . 6
1a) SPÍ NACÍ PŘ Í STROJE Jsou urč eny ke spínání jednoho nebo více elektrických obvodů. Spínáním se př itom rozumí spojování a rozpojování elektrické ho obvodu, zatížené ho nebo nezatížené ho. Spínací př ístroje dě líme na spínač e, rozpojovač e, zásuvky a vidlice. Spínač je souhrnný název, kterým se označ ují vypínač e, přepínač e,odpojovač e, stykač e atd. Spínače dě líme 1.Podle druhu proudu : a) spínač e na stejnosmě rný proud b) spínač e na stř ídavý proud 2.Podle velikosti napě tí : a) spínač e na malé napě tí (mn) – do 50 V b) spínač e na nízké napě tí (nn) – od 50 V do 1000 V c) spínač e na vysoké napě tí (vn) – od 1 kV do 72,5 kV d) spínač e na velmi vysoké napě tí (vvn) – od 72,5 kV do 787 kV e) spínač e na zvlášťvysoké napě tí (zvn) – nad 787 kV 3.Podle počtu pó lů : a) spínač e jednopólové b) spínač e dvojpólové c) spínač e trojpólové d) spínač e mnohopólové 4.Podle montá ž e : a) spínač e pro montáž uvnitřbudov b) spínač e pro venkovní montáž Funkční čá sti spínačů Spínač e mají ně které konstrukč ní prvky společ né . Jsou to např íklad kontakty, spoušť, volnobě žka, relé . 1.kontakty - tvoř í hlavní č ást každé ho spínač e a jsou urč eny k tomu, aby stykem př evádě ly elektrický proud v místě ve které m se elektrický oblouk přerušuje. Podle urč ení rozeznáváme kontakty: a) hlavní b) vedlejší c) pomocné d) rozpojovací e) př ipojovací f) př ídržné g) opalovací atd.
Podle konstrukč ního provedení rozeznáváme kontakty a) Nožové – pohyblivý kontakt má tvar ploché ho nože zasunuté ho do pé rové ho pevné ho kontaktu. b) Lamelové – pohyblivý kontakt se zasouvá do pevné ho kontaktu vytvoř ené ho z ně kolika samostatně odpružených lamel. c) Kartáč ové – pohyblivý kontakt je složen s plochých listů, dnes se tento kontakt nevyrábí. d) Palcové – mají tvar palce,př i spínání se po sobě mírně odvalují. e) Růžicové g) Kladívkové f) Můstkové h) Válcové 2) Spouš ť – je samoč inné západkové zař ízení, které př i nadproudu uvolňuje volnobě žku spínač e a ten elektrický obvod vypne. Spoušťje př i zkratu ovládána elektromagneticky a př i př etížení tepelným úč inkem elektrické ho proudu (bimetalem). 3) Volnoběžka – je pákové spínací ústrojí samoč inných spínač ů. Nejjednodušší volnobě žkou je dvojice prolomených pák, na které působí mechanický vybavovač . U spínač ů vě tších výkonů je volnobě žka ovládána nepř ímo, a to pomocí relé . Relé zapíná nebo vypíná proud do spouště . Volnobě žka vypne spínač i tehdy, když rukojeť úmyslně držíme v zapnuté poloze. Druhy styku a podmínky dobrého styku Styk ve které , se uskuteč ňuje př echod proudu z pevné ho kontaktu na pohyblivý, muže být: a) bodový b) př ímkový c) plošný Každý styk klade průchodu proudu tzv. stykový odpor, který závisí na: a) síle př itlač ující kontakty k sobě b) tvaru kontaktu c) tvrdosti kontaktu d) teplotě kontaktu Oxidace kontaktů a jejich zneč isťování znač ně zvě tšují stykový odpor, a proto se kontakty musí udržovat poř ád č isté . Pro dobrý styk musí mít kontakty velkou odolnost proti oxidaci a chemickým vlivům a musí být vyrobeny z velmi tvrdé ho materiálu. Vznik a zhá šení elektrického oblouku Př i vypínání elektrické ho proudu procházejícího obvodem vznikne mezi kontakty spínač e elektrický oblouk. Oblouk je v podstatě elektrický výboj, jehož výbojová dráha je tvoř ena rozžhavenými kontakty a prostř edím, v ně mž oblouk hoř í. Opalování kontaktů závisí na době hoř ení oblouku a na jeho dokonalé m způsobu zhášení. Oblouk vzniklý mezi kontakty spínač e př i vypínáni obvodu se zháší různými způsoby: a) Rychlím oddá lením kontaktů – od sebe a natažením oblouku do dé lky, aby se přetrhl a tím zhasl. b) Přetrž ením oblouku – na více místech (můstkové kontakty). c) Vyfuková ním oblouku – magnetickým polem do zhášecí komory. d) V olejové lá zni – do které jsou trvale uloženy kontakty spínač e. e) Odpařová ním destilované vody nebo oleje. f) Stlač eným vzduchem – který se př ivádí př ímo k oblouku, kde vzduch oblouk ochlazuje a vyfukuje ho do zhášecí komory kde se oblouk roztrhne a uhasne. V plynu s elektronegativními vlastnostmi – např .ve fluoridu sírové m, nebo oxidu uhlič ité m.
1b) ELEKTRICKÉ TEPLO Je to druh energie , jednotkou je Joule J=lW.s. Mě ř ítkem tep.stavu tě lesa je teplota - udává potenciál tepelné energie . Teplota - jednotka 1°K vedlejší pak 1°C jsou stejně velké . Zač átek °K je -273,15°C. Šíř ení tepla Šíř í se tř emi způsoby: 1 .vedením z teplejšího prostř edí do chladně jšího 2.proudě ním 3.sáláním Vedení tepla - kondukce - vyskytuje se v pevných látkách. Tepelný tok je množství tepla které projde pevnou látkou za jednotku č asu (WJ,s) t Proudě ní tepla - konvekce - Prostř edí je kapalina č i plyn a tuhé tě leso př edává teplo ( i naopak) Teplo se př enáší prostř ednictvím pohybujících se č ástic plynů nebo kapalin. Může být př irozený nebo nucený. Sá lá ní tepla - radiace - tě leso jehož teplota je vyšší než 1°K vyzař uje všemi smě ry tepelné paprsky. El.zdroje tepla 1 .Odporový ohřev - př emě na el. energie na teplo pomocí průchodu proudu odporovou souč ástkou. El. př íkon: Požadavky na materiály pro výrobu topných rezistorů: 1. Velká rezistivita 2. Malý teplotní souč initel odporu 3. Vysoký bod tání 4. Odolnost proti oxidaci 5. Dobrá zpracovatelnost Do teploty 350°C slitiny Cu a Ni, nikelin a konstantan. Do teploty 800°C litiny Cr a Si, slitina Fe,Cr,Ni, ferrochronin. Do teploty 1350°C slitiny Fe,Cr Mn, Co,Ac, Chromal a konstantan. Nad teploty 1350°C platina ,W, Mo, nekovy silit, globar, kryptol,tuha Odporové pece Pro tyto dě je: -sušení vinutí el. strojů a celých el. strojů asi 250 °C - tepelné zpracování kovů asi 1050 °C - tavení kovů s nižším bodem tání - smaltování (komorové pec) El.vytápě ní Stav př i ně mž má č lově k všechny podmínky k zdravé mu pobytu v urč ité m prostředí tepelná pohoda. Vytápě ní může být: 1. Přímé - př ímotopné spotř ebič e - el.kamna, radiátor 2.Nepřímé - topnými č lánky se zahř ívá keramické jádro teplo se v ně m akumuluje a pozdě ji se př edává do místnosti (akumulace tepla do vody) 2. Obloukový ohřev Oblouk napájíme ST nebo SS proudem. Proud př i tom prochází plyny které jsou za normálních podmínek nevodivé a teprve po ionizaci prostředí vlivem vysoké teploty se stanou
vodivými. Plyny př i teplotě ně kolik tisíc °K jsou velmi vodivé - nazývají se plazma. Podle způsobu hoř ení oblouku v peci rozlišujeme: 1. Pece s př ímým topením - oblouk hoř í mezi elektrodou a taveninou 2. Pece s nepř ímým topením - teplo se do vsázky přenáší sáláním 3. Indukč ní ohř ev - pec založená na ohř evu indukč ními proudy - rozlišujeme podle kmitoč tu a) Nízkofrekvenč ní - 50 Hz jedná se o transformátor se závitem nakrátko, který je proveden jako kanálek nebo žlábek na Šamotu, proudy se indukují do vsázky .Tekutá vsázka se ohř ívá Coulovým teplem.Pec má železné jádro. b) Stř edofrekvenč ní - 500-3000 Hz Pec je bez železné ho jádra vsázky jsou kovy železné i neželezné . c) Vysokofrekvenč ní - až 500 Khz používají se pro povrchové kalení d) Dielektrický ohřev - nekovy jsou vloženy do el. VF pole. Rychlým př epolarizováním č ástic ohř ívané látky vznikají tzv. dielektrické ztráty, které se mě ní v teplo.Velikost ztrát závisí na intenzitě el. pole na kmitoč tu a na permitivitě ohř ívané látky. e) Infrač ervený ohř ev – zdrojem tepla jsou infrazář ič e jejichž zář ení proniká do hloubky a rychle tak ohř ívá látku.
2a) ROZDĚ LENÍ SPINAČŮ NN Podle provedení rozeznáváme 1. Instalační (drobné) - používané v domovních a průmyslových rozvodech elektrické energie k př ipojení na síťelektrických spotřebič ů. 2. Pá kové - jejichž pohyblivé kontakty se ovládají pákou. 3. Kloubové - ovládané kloubovým mechanismem z př ední strany rozvadě č e. 4. Stiskací- která se tahem zapínají a stiskem vypínají. 5. Deskové - pro rychlé a snadné př epínání vě tšího poč tu rezistorů 6. Vá lcové - mají odpružené nepohyblivé palce a mě dě né válcové segmenty, které jsou izolovaně př ipevně ny na izolované m válci. 7. Vačkové - u nichž se kontakty ovládají vhodně tvarovanými vač kami 8. Komůrkové a paketové - jejichž spínací kontakty jsou uloženy v uzavř ených izolač ních komůrkách, samostatně pro každý pól. 9. Programové - ovládají se motorkem a převodovkou. 10. Kontroléry -Jsou to ř adicí spínač e, jejichž kontakty postupně spínají proudové obvody v žádané m poř adí. 11. Reostaty a spouště če - ke spouště ní elektrických motorů. 12. Zvlá štní a) rtuťové -jejich pevné kontakty se spojují pohybem rtuti ve vakuované skleně né nádobce, jež se naklání ovládacím mechanismem. b) tlakové - ovládají se změ nou tlaku vzduchu ,plynu nebo vody. c) termostaty - teplotní spínač e pro regulaci teploty. d) plovákové - ovládají se plovákem v nádrži s kapalinou . e) koncové - ovládané pohybujícim se strojem, který př i dosažení své koncové polohy vypne vypínač . f) mikrospínač e - vyznač ují se velmi rychlým, mžikovým př epínáním. 13. Stykače -jejich kontakty drží v zapnuté poloze cizí síla např . elektromagnet 14. Jističe - ke spínání a zároveň k jiště ní elektrických obvodů; samoč inně vypínají nadproudy. 15. Chrá niče (napě ťové i proudové ) - zabezpeč ují ochranu př ed nebezpeč ným dotykovým napě tím nebo proudem.
Instalační spínače Instanč ní spínač e dlime na vypínač e a přepínač e. Vyrábě jí se v provedení: a) Jednopólový vypínač b) Dvojpólový vypínač c) Trojpólový vypínač d) Skupinový př epínač e) Sé riový př epínač f) Stř ídavý př epínač g) Kř ížový přepínač Nejstarší otoč né spínač e byly nahrazeny páč kovými spínač i, které se ovládaly sklápě ním páč ky. Jejich výroba byla už zastavena. Nyní se používají spínač e kolé bkové , které se lehkým tlakem př eklápě jí. Tahové spínač e se ovládají tahem za Šňůrku a mají podobnou konstrukci jako spínač e otoč né doplně né převodovým mechanismem. Instalují se v koupelnách, u infrazář ič ů atp. Pá kové spínače Pákové spínač e jsou s kontakty buď nožovými nebo kartáč ovými. Spínají se otoč ným pohybem páky kolem pevné ho Čepu. Podle př ívodu vodič ů jsou na př ední nebo zadní př ívod. Kloubové spínače Na každé m noži jsou př ipevně ny dva tř meny navleč ené na společ né izolač ní ose. K ose Je zachyceno vidlicové táhlo. Druhý konec vidlicové ho táhla je uložen v č epu v kloubu. Kloub se otáč í kolem Čepu v ložiskách na základní desce. Na kloubu je rukojeťk ovládání vypínač e. Aby byla jasně viditelná zapnutá a vypnutá poloha vypínač e je na panelové desce rozvadě č e maska, na které je znač ka VYP a ZAP Stiskací vypínače Stiskací vypínač e se zapínají tahem a vypínají se stiskem. Je to výhodné zejmé na u obrábě cích strojů, neboťjejich zapnutí náhodným úderem je vylouč eno.V komůrce z izolantu je spínací mechanismus. Mžikový přeskok můstku př i zapínání a vypínaní je vyvolán systé mem dvou pružin a pák spojených můstkem. Stiskací vypínač e se montují k č asté mu spínáni obvodů svě telných, tepelných,motorových apod. Deskové přepínače Tyto přepínač e se používají k rychlé mu a snadné mu př epínání př edevším odporových stupňů reostatů. Ve stř edu izolač ní desky je upevně n č ep kliky. Na Čepu se otáč í klika s izolač ní rukojetí. Na klice je upevně n plochý pé rový kontakt, který klouže po pevných kruhových kontaktech uspoř ádaných v rovině do kruhu. Proud prochází z pevné ho kruhové ho kontaktu pé rovým kontaktem do Čepu kliky, který tvoř í druhý př ívod proudu. Pro vě tší proudy se místo pé rové ho kontaktu používá kartáč ový kontakt a pevné lichobě žníkové kontakty Vá lcové přepínače Válcové spínač e se vyrábí jako vypínač e, přepínač e, př epínač e pólů, přepínač e Y/D apod. Montují se bud' na panel rozvadě č e, nebo do litinové (popř . plechové ) skř íně , nebo se zabudují př ímo do kostry stroje.
Vačkové přepínače Vač kové př epínač e jsou otoč né spínač e s kontakty ovládanými vač kami, které zajišťují jejich zapnutou i vypnutou polohu. Elektrický obvod je vždy př erušen na dvou místech mezi pohyblivými a pevnými kontakty. Komůrkové a paketové přepínače Komůrkový přepínač má spínací ústrojí uloženo v uzavř ených izolač ních komůrkách tak, že jsou jednotlivé póly od sebe vzájemně oddě leny. Komůrky jsou za sebou a prochází nimi otoč ná hř ídel na které jsou upevně ny kontakty všech pólů. Otáč ející se kontakty (nože) se zasouvají do pružících pevných kontaktů. Komůrkové př epínač e př epínají mžikově , používají se pro ovládání návě stných a signálních obvodů. Vyrábě jí se pro stř ídaví proud do 25 A, 500 V, Paketový přepínačmá také spínací ústroji uložené v komůrkách vytvoř ených z kroužků z lisované ho izolač ního materiálu. Komůrky jsou vzájemně od sebe izolované . V jednotlivých komůrkách je na hř ídeli uložen pohyblivý nůž a pevné kontakty. Kontakty na vně jší straně kroužků jsou provedeny Jako svorky k př ipojení vodič ů. Jednotlivé polohy se aretují rohatkou. Na spínač lze umístit nejvíce 15 paketů. Programové přepínače Programové přepínač e se př evážně používají v hutních provozech nebo př i programové m ř ízení válcových stolic, př iř ízení postupných úkonů vysokých pecí, koksoven, bagrů, rýpadel, odstř edivek a jiných strojů. Kontroléry Kontrolé ry jsou spínací př ístroje, které postupně v předem urč ené m poř adí spínají různé proudové obvody Podle spínacího ústrojí rozeznáváme kontrolé ry a) válcové b) vač kové Reostaty a spouště če Reostat je př ístroj, jehož podstatnou č ástí je skupina odstupňovaných rezistorů a př epínač ové ústrojí, které umožňuje mě nit ve skupinách hodnoty elektrické ho odporu v obvodu, do ně hož je reostat zapojen pro ř ízení proudu nebo napě tí nebo otáč ek stroje. Nejpoužívaně jší reostaty jsou tyto: 1. Kolíč kové u nichž se rezistory zapojují vytažením kolíč ku 2. Klikové mají deskový př epínač a otáč ením kliky se zapojují nebo vypojují rezistory 3. Posuvné u kterých je odporový drát navinut na keramickou trubku upevně nou v plechové m rámu, po vodič ích se posouvá pé rový kontakt vodivě a pohyblivě upevně ný na liště . Posuvný reostat můžeme zapojit také jako potenciometr. Reostaty se používají př edevším k přesné mu nastavení odporu zejmé na v laboratoř ích. 4. Spouště č e jsou reostaty urč ené k pozvolné mu spouště ní motorů a ke zmenšení proudových nárazů v síti př i spouště ní motorů. Podle použití rozeznáváme: a) spouště č e pro spouště ní stejnosmě rných motorů b) spouště č e pro spouště ní trojfázových AS motorů tzv. rotorové spouště č e.
Rotorové spouště č e se vyrábě jí ve č tyř ech typech: a) deskové , chlazené vzduchem, b) deskové , chlazené olejem, c) válcové chlazené olejem s pevnými kontakty d) kapalinové Rotorové spouště č e se nesmí používat k ř ízení otáč ek protože jsou konstruovány pouze na krátkodobé zatížení. Zvlá štní spínače Rtuťový se používá všude tam, kde by mohly škodlivé plyny a páry ohrožují kontakty bě žných spínač ů nebo kde by elektrický oblouk vzniklí mezi kontakty mohl způsobit explozi plynu. Tlakový se zapíná změ nou tlaku vzduchu, plynu apod.. Používají se u tlakových nádob elektrických lokomotiv, autobusů, domácích vodáren apod.. Termostaty zapínají nebo vypínají elektrický obvod, jakmile teplota dosáhne spodní nebo horní hranice stanovené ho regulač ního rozmezí. Plová kové spínač e se ovládají pomocí páky, která se př esunuje do zapnuté nebo vypnuté polohy narážkami upevně nými na ocelové m lanku. Koncové vypínač e slouží k ohranič ení krajních poloh dráhy. Po dosažení krajních poloh vzpnou bud' hlavní př ívod, nebo pomocný obvod stykač e. Podle ovládání rozeznáváme: a) pákové - na vypínací páku s kladkou najíždí kulisa upevně ná na pohyblivé č ásti př ístroje. b) tlač ítkové -jejich konstrukce je podobná jako u tlač ítkových spínač ů. Mikrospínače Jsou spínač e s velmi malou ovládací dráhou (ně kolik desetin milimetru), s velkou př esností spínání. Snesou až 150 sepnutí za minutu. Stykače Jsou spínač e, u kterých jsou hlavní kontakty drženy v zapnuté poloze cizí silou. Jakmile tato síla př estane působit,vrací se stykač do vypnuté polohy. Stykač e rozdě lujeme: 1. podle proudu : a) stykač e na stejnosmě rný proud b) stykač e na stř ídavý proud 2. podle chlazení: a) vzduchové stykač e b) olejové stykač e 3. podle př ídržné síly: a) elektromagnetické stykač e b) vač kové stykač e (u kontrolé rů) c) pneumatické stykač e Stykač e na stejnosmě rný proud musí mít magnetické zhášení elektrické ho oblouku, protože oblouk dlouho hoř í a olej by se znač ně opaloval. Stykač e mají kromě hlavních kontaktů ještě kontakty pomocné , urč ené k blokování, signalizaci atd.
2b) TYPOVÝ PŘ Í KLAD Č. 1 Jaké napě tí je na žárovkách s výkonem 40W, jestliže motor není př ipojen k síti. Vedení je z mě di. IN
RV UV
UŽ IŽ
RV IN
UV
M
IN
Ze sché matu plyne, že napě tí 2 ´ Uv na vedení 40 m dlouhé m snižuje napě tí dodávané 20 žárovkám. Stejnosmě rná siťmá napě tí U = 110 V. Napě tí sítě U kryje úbytek napě tí na vedení 2 ´ Uv a napě tí na žárovkách Už. 2 ´ Uv + Už = U Spoč ítejte: l.Úbytek napě tí na jednom vedení 2. Odpor celé ho vedení 3.Proud pro všechny žárovky 4.Úbytek napě tí na vedení bez motoru 5.Celkové napě tí
Úbytek na jednom vodič i j e : ΔUv = I ´ Rv Odpor celé ho vedení z Cu vodič e s průřezem 16 mm2 je: 2Rv = ρ ´
2l 2 ´ 40 = 0,0178 ´ Ω = 0,089 Ω S 16
Proud pro všechny žárovky je: 20Iž=20 ´
40W =7,27A 110V
Jestliže sou zapojeny jen žárovky, bude úbytek na vedení: 2Uv = 20Iž ´ 2Rv = (7,27 x 0,089)V =0,65 V Žárovky tedy dostávají napě tí: Už = U-2Uv = 110 V-0,65 V = 109,35 V
3a) VZDUCHOVÉ STYKAČE NA STŘ Í DAVÝ PROUD Je vestavě n do plechové ho rámu, jímž se př ipevňuje na daný základ. Ve spodní č ásti rámu je upevně no jádro elektromagnetu s cívkou v kostř e z lisované ho izolantu. Pohyblivá kotva je spojena po každé straně s dvojicí do sebe skloubených pák, otoč ných kolem č epů, uchycených v kostř e stykač e. Působením tě ch to pák se ovládá izolač ní nosič pohyblivých kontaktů. Mechanismus je nastaven tak, že př i př ítahu kotvy smě rem dolů - k jádru pohybuje se nosič s kontaktním můstkem nahoru a propojí dvojici pevných masivních kontaktů, jejichž tě leso vytvář í zároveň i př ívodní pás s př ipojovací svorkou. Kontaktní tlak zabezpeč uje pružina. Celkově má stykač tř i hlavní kontakty se tř emi pružinami. Pohyblivé i pevné kontakty mají naplátovány stř íbrné kontaktní destič ky. Zhášení oblouku mezi kontakty nastává v komoř e, jejíž horní - pevnou č ást tvoř í izolač ní tě leso s př ichycenými pevnými kontakty. Komoru uzavírají dvě postranní výsuvné č ásti, v nichž je samostatně pro každý pól zalisována soustava plechových deionizač ních hř ebínků. Po každé straně stykač e je jedna soustava pomocných kontaktů 1/1, ovládaná pohyblivým nosič em prostř ednictvím ovládací izolač ní tyč e. Zpě tný pohyb kotvy a pohyblivých kontaktů obstarává dvojice postranních vratných pružin. Horní č ást kontaktní komory je s tě lesem stykač e spojena dvě ma drátě nými držáky. Boč ní výsuvné č ásti kontaktní komory s deionizač ními hř ebínky umožňují lehký př ístup ke kontaktům př i revizi. Liniové sché ma stykač ové reverzace motoru
Liniové sché ma stykač ové ho spouště ní motoru př epínač em Y/D
3b) OCHRANA PŘ ED NEBEZPEČNÝ M DOTYKOVÝ M NAPĚ TÍ M Všeobecné př edpisy pro ochranu př ed nebezpeč ným dotykovým napě tím jsou obsahem ČSN 341010. Tato norma rozdě luje způsoby ochrany př ed nebezpeč ným dotykem elektrických zař ízení do napě tí 1000V do dvou skupin podle toho, zda se jedná o živé č i neživé č ásti zař ízení. Ž ivé čá sti - elektrické ho zař ízení jsou takové jeho č ásti, které jsou urč eny k vedení elektrické ho proudu nebo jsou pod napě tím. Neživé čá sti - elektrické ho zař ízení jsou takové jeho vodivé č ásti, které nejsou urč eny k vedení el. proudu ani na nich bě žně není elektrické napě tí, ale může na nich vzniknout nahodile - porušením izolace, vadnou manipulací apod.. Ochrana před nebezpečným dotykem neživých čá stí - polohou - zábranou - izolací - doplňkovou izolací (nepovažuje se za ochranu základní) - nulováním - zemně ním v síti s uzemně ným nulovým bodem - napě ťovým a proudovým chránič em - zemně ním v síti s izolovaným nulovým bodem - pospojováním (nepovažuje se ze ochranu základní) - oddě lením obvodů - bezpeč ným napě tím Princip ochrany nulová ním Nejrozšíř eně jší ochrana před nebezpeč ným dotykem živých č ástí. Používá se př edevším v sítích s napě tím 380/220V. Její podstata spoč ívá v odpojení vadné č ásti el. zař ízení př i poruše tj. v př ípadech kdy by se na neživých č ástech objevilo nedovolené napě tí. Odpojení vadné č ásti se dosáhne pomocí ochranné ho (nulovacího) vodič e, který je spojen s chráně nou neživou č ástí a u zdroje proudu s jeho pracovně uzemně ným uzlem (nulovým bodem). Pokud dojde u chráně ných zař ízení k poruše, např . ke zkratu mezi živými a neživými č ástmi, uzavř e se tím poruchový obvod. Tvoř í jej př íslušné vinutí transformátoru, fázový vodič , místo zkratu, nulovací vodič a místo spojení s uzlem zdroje. V tomto obvodu jsou zař azeny jistící prvky (pojistky, jistič e a pod.), které zajistí odpojení zař ízení v př edepsané m č ase. Podmínky nulování a) nulovací vodič se nesmí jistit ani samostatně vypínat b) impedance smyč ky musí mít takovou hodnotu, aby př i poruše bylo zaruč eno okamžité odpojení vadné ho místa c) nulovací vodič musí mít dostateč ný průř ez d) nulovací vodič musí být ř ádně označ en (žluto zelený) e) nulovací vodič musí být na př edepsaných místech uzemně n Princip ochrany zemně ním Ochrana neživých č ástí zemně ním spoč ívá v propojení neživé č ásti se zemí a pak se využívá země jako zpě tné ho vodič e pro př ivedení poruchové ho proudu k uzlu zdroje, aby došlo k odpojení vadné č ásti. Tohoto způsobu ochrany se využívá v sítích, kde je uzemně ný
stř ed transformátoru nebo jiné ho zdroje proudu, ale tento stř ed není vyveden k jednotlivým spotř ebič ům Podmínky zemně ní: Musí být splně ny tyto dva základní vztahy: Rs je menší nebo rovno Ud/Iv a Rz je menší nebo rovno 65V/Ivmax kde Rs - zemní odpor uzemně ní chráně né ho spotřebič e, Rz - zemní odpor uzemně ní stř edu (uzlu) transformátoru, Ud - dovolené dotykové napě tí, Iv - vypínací proud předřazené pojistky nebo jistič e dle ČSN 341010, Ivmax - vypínací proud pojistky nebo jistič e př edř azené nejvě tšímu chráně né mu spotř ebič i nebo rozvádě č i. Princip ochrany napě ťovým chrá ničem Napě ťový chránič vřazuje mezi zdroj a elektrický př edmě t s chráně nými č ástmi vypínací element, ovládaný elektromagnetem. Jeho vinutí je provedeno tak, aby elektromagnet reagoval na urč ité napě tí. Bývá to 42 V nebo 24 V. Cívka elektromagnetu je jedním koncem př ipojena na chráně nou č ást, druhým je uzemně na. Vyskytne-li se na chráně né č ásti proti zemi napě tí dosahující úrovně nastavení elektromagnetu, chránič odpojí chráně né zař ízení od zdroje. Princip ochrany proudovým chrá ničem Proudový chránič vř azuje mezi zdroj a elektrický př edmě t s chráně nými č ástmi diferenciální transformátor. Jeho terciální vinutí je př ipojeno na cívku ovládající vypínací prvek proudové ho chránič e. Chráně né č ásti jsou uzemně ny. Jestliže př i poruše zač ne z pracovních vodič ů unikat proud uzemně nými č ástmi a zemí spě t ke zdroji, vznikne v terciálním vinutí napě tí, které prostřednictvím cívky, ovládající vypínací prvek, odpojí chráně né zař ízení od zdroje. Princip ochrany oddě lením obvodů Vytvoř í se dokonale izolač ně oddě lený proudový obvod pro jediný (jednotlivý) spotř ebič , oddě lený galvanicky od obvodu rozvodné soustavy. Tím se vytvář í izolovaná soustava, vzniká nezávislost na druhu ochrany vlastní rozvodné sítě a podstatně se tak zmenšuje nebezpeč í úrazu el. proudem. Zamezí se tím rovně ž zavleč ení př ípadných nedovolených dotykových napě tí z rozvodné sítě na neživé č ásti zař ízení Použitím té to ochrany dosáhneme ochranu základní jen v bezpeč ných a nebezpeč ných prostorách. V prostorách zvlášťnebezpeč ných musí být tato ochrana doplně na ně kterou z dalších ochran Podmínky pro provedení ochrany jsou následující: - ochranu lze použít pouze v sítích s provozním napě tím do 1000V - napě tí na sekundární straně ochranné ho oddě lovacího transformátoru nesmí být vě tší než 380 V - použité transformátory, generátory ap. musí mít oddě lené obvody, které svým provedením musí vyhovovat požadavkům př ídavné izolace. - na jeden zdroj lze př ipojit jen jeden spotř ebič , se jmenovitým proudem max. 16A. Za jeden spotř ebič považujeme i soubor př ístrojů které mají trvale spojené neživé č ásti. - důležitou podmínkou je, pokud má oddě lovací zdroj zásuvku, že musí mít vždy ochranný kontakt. Tento kontakt nesmí být spojený ani s neživou č ástí zdroje, ani s jeho primárním nebo sekundárním vinutím nebo jejich stř edními body. Př ipojuje se na izolovanou svorku, umístě nou v blízkosti zásuvky tak, aby bylo možné v prostorách zvlášťnebezpeč ných spojit neživé č ásti spotř ebič e ochranným vodič em s pracovním místem k dosažení zvýšené ochrany.
- sekundární obvod zdroje, tj. transformátoru nebo generátoru, se nesmí spojovat se zemí nebo s ochrannou soustavou - př i práci v tě sných prostorách (kotlích, ap.) musí být zdroj umístě n vždy mimo tyto prostory nebo stanoviště , pokud není jeho síťová č ást i s př ívodem provedena ve zvýšené izolaci. Jak je zde patrné , používá se tato ochrana především k vytvoř ení ochrany základní u individuálních spotř ebič ů a tam, kde použití ostatních druhů ochran je mé ně vhodné . Převážně se používá ve spojení s ruč ním elektrotechnickým nář adím, které je provedeno v izolač ní tř ídě I. Princip ochrany pospojová ním Spoč ívá v tom, že se navzájem pospojují č ásti chráně né ho zař ízení a k nim se vodivě př ipojí všechny kovové konstrukce, které jsou na dosah - kovová potrubí, kovové konstrukce budov a pod.. Ochrana pospojová ním je doplňkovou ochranou a nepatří mezi zá kladní ochrany! Princip ochrany bezpečným napě tím Ochrana spoč ívá v zabráně ní možnosti vzniku nedovolené ho dotykové ho napě tí na neživých č ástech použitím bezpeč né ho napě tí. Bezpeč né napě tí lze získat použitím transformátoru se zvýšenou izolací dle ČSN 35 1330 nebo použitím nezávislé ho zdroje (akumulátor, baterie apod.). Podmínky pro ochranu: 1. Živé č ásti sekundárního obvodu se nesmí spojovat se zemí, pokud to zvláštní př edpisy nedovolují. 2. Vidlice MN na straně bezpeč né ho napě tí musí být provedeny v nezámě nné m provedení s vidlicemi NN. 3. Př i práci v kotlích, kovových nádržích, ve vodě ap., musí být transformátor umístě n mimo pracovní prostor. 4. Kovové pláště vodič ů obvodu bezpeč né ho napě tí nesmě jí být vodivě spojeny s neživými č ástmi primárního obvodu. 5. Neživé č ásti el. př edmě tu s bezpeč ným napě tím nesmě jí být úmyslně spojovány s ochrannou soustavou ani se zemí, pokud to zvláštní př episy nedovolují. 6. Př i použití akumulátoru se nesmí př i odbě ru souč asně nabíjet
Ochrana před nebezpečným dotykem živých čá stí - Izolací - kryty nebo př epážkami - zábranou - polohou - doplňkovou izolací - doplňková ochrana proudovým chránič em Ochrana izolací Úč elem izolace je zabránit dotyku živých č ástí. Živé č ásti musí být úplně pokryty izolací, kterou lze odstranit pouze jejím znič ením. Každé elektrické zař ízení, u ně hož je provedena ochrana izolací, musí vyhově t podmínkám stanoveným pro základní izolaci a pro př ídavnou izolaci, které společ ně vytvář ejí izolaci dvojitou. Místo dvojité izolace lze použít zesílené izolace, pokud zajistí ochranu př ed úrazem el. proudem ve stejné míř e jako zajišťuje dvojitá izolace. Základní izolace (ve staré normě pracovní) slouží k č innosti zař ízení. Musí mít takovou kvalitu, aby spolehlivě plnilo funkci i v př ípadě př epě tí v síti. Př ídavná izolace slouží k ochraně před úrazem elektř inou. V př ípadě znič ení základní izolace (izolace vinutí) musí dále plnit svou funkci. Musí proto sné st stejné namáhání jako izolace základní. Zesílená izolace musí svou kvalitou plnit souč asně úkol jak základní, tak i př ídavné izolace. Schválené elektrické př edmě ty chráně né izolací mají tř ídu ochrany II. Ochrana kryty nebo přepá ž kami Tato ochrana je na stejné m principu jako ochrana zábranou. Kryty nebo př epážky jsou urč eny k tomu, aby zabraňovaly jaké mukoliv dotyku živých č ástí. Odlišuje ji, že krytí je odstranitelné jen za použití nástroje a je vždy souč ástí elektrické ho př edmě tu. Kryty nebo př epážky musí být pevně zajiště ny na místě a mít dostateč nou stabilitu a trvanlivost, aby př i známých podmínkách normálního provozu zajišťovaly požadované krytí a př íslušné oddě lení od živých č ástí, př ič emž se berou v úvahu související vně jší vlivy. Ochrana kryty a př epážkami vyžaduje aby bylo dosaženo krytí alespoň IP 2 X, vodorovné plochy snadno př ístupných krytů a př epážek musí poskytovat krytí alespoň IP 4X. Ochrana polohou Princip ochrany polohou spoč ívá v umístě ní nebezpeč ných živých č ástí mimo dosah tak, aby př i normálním používání okolí nemohlo dojít k nahodilé mu dotyku.Toto je závislé především na velikosti napě tí živé č ásti. dvou č ástech se př edpokládá, že jsou souč asně př ístupné dotyku, jestliže od sebe nejsou vzdáleny více než 2,5 m. Části souč asně př ístupné dotyku, které mají odlišný potenciál, nesmě jí být v dosahu ruky. Hodnoty dosahu ruky se vztahují na př ímý dotyk holýma rukama bez pomůcky (např . nástroje nebo žebř íku). Pokud je bě žně př ístupné místo omezeno ve vodorovné m smě ru ně jakou zábranou (zábradlí, drátě né pletivo a pod.) která umožňuje krytí nižší než IP 2X, dosah ruky se poč ítá od té to zábrany. Na možnost dotyku má vliv nejen volná vzdálenost mezi živou č ástí a č lově kem, ale i uspoř ádání jeho stanoviště
Ochrana zá branou Zatímco ochranu polohou tvoř í v podstatě jen volný, bez pomůcek nepř ístupný prostor, ochrana zábranou znepř ístupňuje nebezpeč nou č ást tím, že př ed ni vkládá př ekážku. Zábrany jsou urč eny k tomu, aby zabránily nahodilé mu dotyku živých č ástí, nikoliv však úmyslné mu dotyku zámě rným obejitím nebo př ekonáním zábrany č i př epážky. V tomto smyslu je ochrana zábranou úč inně jší, protože je k př ekonání nutné vynaložit jisté zámě rné úsilí. Protože zábranu tvoř í mnohdy i bě žná stavební úprava (plné oplocení, dveř e) je nutné ji vždy označ it výstražnou tabulkou, aby byla dobře rozeznatelná od stejných př ekážek majících jiný úč el. Zábrany nejsou př ímou souč ástí elektrické ho zař ízení. Zábrany mohou být odstraně ny i bez použití klíč e nebo nástroje, ale musí být zajiště ny tak, aby se zabránilo jejich neúmyslné mu odstraně ní. Konkré tní vzdálenosti uvádě jí normy (ČSN 33 3210 a ČSN 33 3220.) Ochrana kryty nebo přepá ž kami Tato ochrana je na stejné m principu jako ochrana zábranou. Kryty nebo př epážky jsou urč eny k tomu, aby zabraňovaly jaké mukoliv dotyku živých č ástí. Odlišuje ji, že krytí je odstranitelné jen za použití nástroje a je vždy souč ástí elektrické ho př edmě tu. Kryty nebo př epážky musí být pevně zajiště ny na místě a mít dostateč nou stabilitu a trvanlivost, aby př i známých podmínkách normálního provozu zajišťovaly požadované krytí a př íslušné oddě lení od živých č ástí, př ič emž se berou v úvahu související vně jší vlivy. Ochrana kryty a př epážkami vyžaduje aby bylo dosaženo krytí alespoň IP 2 X, vodorovné plochy snadno př ístupných krytů a př epážek musí poskytovat krytí alespoň IP 4 X. Ochrana doplňkovou izolací Ochrana doplňkovou izolací spoč ívá ve vybavení elektrické ho zař ízení izolač ním stanoviště m (např . izolač ním kobercem) nebo v použití ochranných pomůcek (vypínacích tyč í, dielektrických rukavic, galoší a pod.) Ochranu doplňkovou izolací lze použít jen v př ípadě , že k zař ízení mají př ístup jen pracovníci s elektrotechnickou kvalifikací, kromě pracovníků seznámených. Tyto ochranné pomůcky musí splňovat požadavky na zesílenou izolaci. Ochranné a pracovní pomůcky, používané pro ochranu doplňkovou izolací musí být na povrchu zř etelně označ eny tě mito údaji: označ ení výrobce typ výrobní č íslo plombou s vyznač ením poslední zkoušky Doplňková ochrana (zá lož ní) proudovým chrá ničem Úč elem použití proudové ho chránič e je pouze zlepšit jiná opatř ení na ochranu proti úrazu el. proudem př i normálním provozu. Ochrana proudovým chránič em je uvedena v kapitole proudový chránič . Použití proudové ho chránič e se jmenovitým vybavovacím rozdílovým proudem nepř esahujícím 30 mA se považuje za doplňující ochranu př ed úrazem elektrickým proudem př i normálním provozu. Za jistých okolností kdy selžou ostatní ochranná opatř ení nebo v př ípadě neopatrnosti uživatelů (rozbití krytu,pád vodič e chráně né ho polohou, porušení zábrany, zasunutí vodivé ho př edmě tu do zásuvky, všeteč né m dotyku dítě te a pod.) slouží ochrana proudovým chránič em i jako ochrana živých č ástí.
Nová norma uvádí tento způsob ochrany jen jako záložní a výslovně zakazuje jej použít jako hlavní a jediné opatření na ochranu živých č ástí př ed nebezpeč ným dotykem. Ochrana před nebezpečným dotykem živých i neživých čá stí Jsou to ochrany : bezpeč ným napě tím omezením ustálené ho proudu a náboje izolací Ochrana malým napě tím - SELV Zdroje napě tí pro obvod SELV: a) elektrochemický zdroj b) generátor c) transformátor se vstupem na vyšší napě tí než je výstup SELV d) motorgenerátor s elektromotorem napájeným vyšším napě tím než je výstup SELV e) elektronický zdroj se vstupem napájeným vyšším napě tím a na výstupu s napě tím SELV Části obvodů SELV - musí být spolehlivě elektricky oddě leny od č ástí jiných obvodů Vodič e obvodů SELV - musí být prostorově oddě leny od vodič ů jiných obvodů Zásuvkové spoje obvodů SELV - musí být s jinými obvody nezámě nné - nesmí mít kontakt pro ochranný vodič Ochrana malým napě tím - PELV Pro ně které úč ely je potř ebné obvod s bezpeč ným napě tím uzemnit.Jednopólové uzemně ní ovládacích obvodů výrobních zař ízení zabrání nežádoucí funkci př i dvoupólové m zemním spojení. K odpojení obvodu dojde již př i prvním zemním spojení, č ímž další nebezpeč í nehrozí. Obvody PELV jsou té mě řshodné s obvody SELV. Liší se v uzemně ní obvodu a v ochraně živých č ástí. Živé č ásti obvodu PELV se nemusí chránit př ed dotykem, nepř ekrač uje-li jejich napě tí 6 V stř ídavé ho nebo 15 V stejnosmě rné ho napě tí. V suchých prostorách a kde nepř ichází v úvahu styk s lidským tě lem na velké ploše se napě tí zvyšuje na 25 V stř ídavé ho a 60 V stejnosmě rné ho napě tí. U neživých č ástí obvodů PELV se vyžaduje pospojování z důvodů možnosti cizích potenciálů z cizích obvodů. Ochrana malým napě tím - FELV Tyto obvody pracují s malým napě tím spadajícím do kategorie malých napě tí z funkč ních důvodů. Zpravidla použité prvky (např . polovodič e) takové napě tí vyžadují pro svoji funkci. Živé č ásti obvodů FELV se chrání kryty, přepážkami, nebo izolací. Postač uje izolace zkoušená stř ídavým zkušebním napě tím 1.5 kV po dobu 60 sekund. Neživé č ásti se chrání propojením s ochrannou soustavou nebo s ochranným obvodem zdroje, např . spojením s vodič em PE sítě TN-S, spojením s ochranným uzemně ním neživých č ástí v síti TT nebo IT (sítě s ochranou zemně ním) nebo propojením s pospojováním sítě chráně né elektrickým oddě lením od vlastní sítě nízké ho napě tí.
Ochrana omezením ustá leného proudu a ná boje Tato ochrana se používá pro sdě lovací zař ízení a př ístroje spotř ební elektroniky. Ustálený proud mezi č ástmi souč asně př ístupnými dotyku tekoucí č inným odporem 2000 W nesmí př ekroč it : 3,5 mA stř ídavé ho 10 mA stejnosmě rné ho Nahromadě ný náboj mezi souč asně př ístupnými č ástmi chráně nými ochrannou impedancí nesmí př ekroč it 50 µC. Př i zjišťování hodnot č inný odpor 2000 W simuluje odpor lidské ho tě la a možnost poškození zdraví výbojem se vyluč uje omezením jeho energetické ho obsahu. Ochrana izolací Úč elem izolace je zabránit dotyku živých č ástí. Živé č ásti musí být úplně pokryty izolací, kterou lze odstranit pouze jejím znič ením. Každé elektrické zař ízení, u ně hož je provedena ochrana izolací, musí vyhově t podmínkám stanoveným pro základní izolaci a pro př ídavnou izolaci, které společ ně vytvář ejí izolaci dvojitou. Místo dvojité izolace lze použít zesílené izolace, pokud zajistí ochranu př ed úrazem el. proudem ve stejné míř e jako zajišťuje dvojitá izolace. Základní izolace (ve staré normě pracovní) slouží k č innosti zař ízení. Musí mít takovou kvalitu, aby spolehlivě plnilo funkci i v př ípadě př epě tí v síti. Př ídavná izolace slouží k ochraně před úrazem elektř inou. V př ípadě znič ení základní izolace (izolace vinutí) musí dále plnit svou funkci. Musí proto sné st stejné namáhání jako izolace základní. Zesílená izolace musí svou kvalitou plnit souč asně úkol jak základní, tak i př ídavné izolace. Schválené elektrické př edmě ty chráně né izolací mají tř ídu ochrany II
4a) JISTIČE, CHRÁ NIČE, POJISTKY A ELEKTROMAGNETY Jističe Jistič e a chránič e patř í mezi samoč inné vypínač e. Jistič e jsou samoč inné vypínač e urč ené ke spínáni a jiště ní el obvodů. Jistí silnoproudá zař ízení př ed př etížením a př ed úč inky zkratových proudů. Př i př etížení prochází elektrickým zař ízením vě tší proud, než je jmenovitý a tím se zař ízení otepluje. Malá přetížení vypínají jistič e po delším č ase, velká přetížení vypínají v krátké m č ase, zkratové proudy vypínají té mě řokamžité . Jsou konstruovány tak,aby mohly vypínat velké zkratové proudy. Vypínací rychlost je velká; př i zkratu nastává uvolně ní ústroji jistič e za ně kolik 1000cin vteř in. Oblouk, který vzniká př i rozpojování je zhášen ve zhášecích komorách. Rozdě lení jističů: 1) Podle toho co jistí a) Jistič e vedení b) jistič e motorové 2) Podle způsobu zhášení oblouku a) vzduchové b) olejové 3) Podle tvaru a) soklové b) závitové 4) Podle druhu proudu a) ST-proudu b) SS-proudu 5) Podle poč tu pólu a) jednopólové b) trojpólové c) více pólové Jednopó lový jistič proud prochází jistič em od pevné ho kontaktu 1 přes pohyblivý kontakt 2 tepelnou spouští 3, elektromagnetickou spouští 4 a zhášecí cívkou 5. Př i zkratu elektromagnet vtáhne jádro do cívky, tím se uvolní volnobě žka a kontakty se rozpojí. Př i př etížení nadproudem se zahřeje dvojkov tepelné spouště , prohne se a tlač í jádro elektromagnetu smě rem nahoru. Tím se uvolní volnobě žka a spínací kontakty se opě t rozpojí. Jednopólové jistič e až do 25 A se nazývají drobné jistič e.
Trojpó lový jistič Trojpólový jistič vznikne ze tř í jedno pólových jistič ů vybavených společ ným vybavovač em. Zhášení oblouku nastává v tzv. deonizač ní zhášecí komoř e. Tato komora se skládá z ř ady ocelových plechů opatř ených vhodně tvarovanými výřezy. Plechy jsou upraveny tak, že jimi musí př i vypnutí procházet pohyblivý kontakt Oblouk vzniklý př i vypínání zmagnetuje plechy a působením takto vybuzené ho magnetické ho pole je oblouk vtahován do komory, tam se roztř íští, ochlazuje se a zhasne. Jistič má tyto hlavní č ásti: 1) zkratová spoušť 2) tepelná spoušť 3) podpě ťová spoušť
Chrá niče Napě ťový chránič
Kovové č ásti chráně né ho zař ízení jsou př ipojeny přes cívku napě ťové ho chránič e na pomocný zemnič Rz.Př i poruše prochází proud přes chráně nou kostru zař ízení, cívku pomocný zemnič , zem, fází k místu poruchy.Průchodem proudu cívkou dochází ke vtažení jádra cívky chráně né spouště a tím k vypnutí zař ízení.
Proudový chránič :
Princip ochrany: Základem proudové ho chránič e je souč tový transformátor Tr, kterým vedou všechny př ívodní vodič e k chráně né mu zař ízení.Za normálního stavu (bez poruchy)je síťsymetricky zatížená a sekundárním vinutím proudové ho transformátoru neprochází poruchový proud. Dojde-li k poruše na jaké koliv fázi (proud se dostane na kostru), zač ne se v sek. vinutí proud . transf. Indukovat napě t z cívky se stane elektromagnet jehož jádro je spojeno z vypínač em dojde ke vtažení jádra do cívky a k vypnutí zař ízení od nebezpeč né ho proudu. Pojistky Nadproudy -jsou proudy nad hodnotu jmenovitou. Rozeznáváme: a) př etížení b) zkrat Pojistky jsou el. př ístroje , které nám jistí el. zař ízení tím, že tepelným úč inkem nadproudu př etaví tavný drátek ve vložce a tím přeruší el. obvod. Pojistky jistí el. zař ízení př edevším proti zkratu. Proti př etížení jistí pojistky nedokonale. Pojistky dě líme: a) závitové b) nožové (zásuvné ) Podle rychlosti vypínání: a) rychlé b) pomalé Závitové pojistky mají tyto č ásti: -pojistkový spodek -vymezovací kroužek -pojistková vložka -pojistková hlavice se slídovým oké nkem pojistková vložka-je keramický váleč ek jehož vnitř kem prochází tavný drátek, který je ukonč en na obou stranách č epič kami. Keramický váleč ek je vyplně n kř emič itým pískem. Jmenovitá ř ada pojistkových vložek: 2;4;6;10;16;20;25;35;50;63;80;100;125;160;200 6-zelená 10-červená
Nožové pojistky U zásuvných pojistek se vyžaduje nezamě nitelnost, protože se př edpokládá že s nimi budou manipulovat osoby znalé , nebo s vyšší kvalifikací. Zásuvných pojistek lze použít jako odpojovač ů, neboťzaruč ují viditelné a bezpeč né odpojení el. obvodu. Pozor! Zá suvné pojistky vždy odpojujeme při nezatíženém el. obvodu.Pojistková vložka se nesmí opravovat. Kovy na tavné drátky musí mít velkou konduktivitu (mě rná vodivost) a nízký bod tání. Musí být odolné proti oxidaci (okyslič ování) a nemají se rozstř ikovat nýbrž vypař it. Tavné drátky se vyrábí ze stř íbra, postř íbř ené mě di, ale i s Al, Zn...... Pojistky VN Jsou urč eny k jiště ní el. obvodů vysoké ho napě tí. Tepelnými úč inky nadproudu nebo zkratových proudů se přetaví drátky v pojistce a tím se obvod př eruší dř íve, než zkratový prou dosáhne své max. hodnoty. Dě líme je na: a) drátkové b) kapalinové Pojistky se vyrábě jí pro proudy 2 A až do 100 A a pro napě tí od 7,2 kV do 37 kV. Elektromagnety Jsou př ístroje, které využívají silových úč inků el. proudu. Dě líme je podle proudu a podle použití. 1) Podle proudu a) na SS proud b) na ST jednofázový nebo trojfázový proud 2) Podle použití: a) pohybové elektromagnety, u nichž se pohybem kotvy koná mechanická práce (elektromagnety brzd, spínacích př ístrojů a ventilů...) b) př ídržné elektromagnety, které př idržují feromagnet. materiál (břemenové elektromagnety, upínadla, tř ídící válcové apod.) c) speciální elektromagnety (elektromagnetické spojky, laboratomí elektromagnety pro výzkumné úč ely aj.) Elektromagnety na SS proud mají jednoduchou konstrukci, tichý chod a jejich jádra jsou z plné ho materiálu.. U elektromagnetů na ST proud je jádro složeno z elektrotech. plechů, aby se snížily ztráty vířivými proudy. Za chodu bzuč í, vlivem chvě ní plechů a kotvy př i př itažení způsobují rázy, neboťse pohybují rychleji než kotvy u elektromagnetů na SS proud. Brzdové elektromagnety Rozdě lujeme na: a) brzdový elektromagnet na SS proud b) brzdový elektromagnet na ST trojfázový proud Brzdové elektromagnety ovládají brzdy elektromotorů na jeř ábech nebo jiných pohyblivých zař ízeních. Elektromagnety spínacích a ovládacích př ístrojů Jsou buď na SS proud nebo na ST jednofázový proud. Magnetické obvody mají tvar U nebo C. Elektromagnety na SS proud mají jádra z plné ho materiálu, u elektromagnetů na ST proud jsou jádra složena z elektrotechnických plechů. Bř emenové elektromagnety Používáme ke zvedání a k dopravě ocelových př edmě tů, jako jsou odlitky, ingoty, př edvalky, tř ísky železné ho šrotu.
4b) OBSLUHA A PRÁ CE NA ELEKTRICKÉ M ZAŘ Í ZENÍ Veškeré č innosti na elektrické m zař ízení dě líme na č innosti: a) práce na el. zař ízení - montáž, revize, údržba, mě ř ení. b) obsluha el. zař ízení - spínání, regulace, výmě na pojistek závitových a př ístrojových a výmě na žárovek. - prohlídka - prohlídka stavu a sluchová kontrola č innosti zař ízení př i dodržování bezpeč né vzdálenosti od č ástí pod napě tím. - montá ž - zř izování nových a rekonstrukce již provozovaných zař ízení. - údržba - všechny druhy oprav, č iště ní a odstraňování závad a poruch k zajiště ní dobré ho technické ho stavu zař ízení. - revize - souhrn úkonů př i kterých se prohlídkou doplně nou potř ebním mě řením a zkoušením zjišťuje zda zař ízení vyhovuje platným normám a př edpisům s ohledem na bezpeč nost osob př ed úrazem a vě cím poškozením nebo znič ením. - příkaz B - písemný doklad o nař ízených technických a organizač ních opatř eních sloužících k zajiště ní bezpeč nosti pracujících př i práci na el. zař ízení nebo jeho blízkosti. Stejný úč el má př íkon B-PPN (vybraná práce na zař ízení pod napě tím vn, vvn a zvn). Př íkaz B-PPNN (vybrané práce pod napě tím nn). Všechny druhy B př íkazů jsou urč eny zamě stnancům, kteř í el. práci provádí a vzali svým podpisem jejich obsah na vedení. - ochranné pomůcky - př edmě ty bránící pracovníka před nebezpeč nými úč inky elektř iny, př ed škodlivostí prostř edí, nebo př ípadným ohrožením. - pracovní pomůcky - předmě ty potř ebné k práci na el. zař ízení nebo jeho blízkosti popř ípadě k jeho opravě - prá ce podle pokynů - práce pro kterou jsou dány jen nejnutně jší pokyny.Pracující plně zodpovídá za dodržování bezpeč nostních př edpisů. - prá ce s dohledem - Př ed zahájením práce se osoba provádě jící dohled př esvě dč í zda jsou provedena nutná bezpeč nostní opatření. V průbě hu prací podle potř eby obč as kontroluje dodržování bezp. př edpisů. Př i té to práci odpovídají za dodržování bezp. př edpisů pracující. - prá ce pod dozorem - práce která se provádí za trvalé př ítomnosti osoby, která je pově řena dozorem a která je odpově dna za dodržování bezp. př edpisů - prá ce pod napě tím (PPN) - práce na el. zař ízení př i nichž se pracovníci dotýkají živých č ástí pod napě tím př ímo nebo př edepsanými pracovními pomůckami za souč asné ho použití př edepsaných ochranných pomůcek.
Vyhlá ška 50 Pracovníci sezná meni mohou: a) samostatně obsluhovat jednoduchá el. zař ízení mn a nn provedena tak, že př i jejich obsluze nemohou př ijít do styku s č ástmi pod napě tím. b) pracovat v blízkosti č ástí pod napě tím jen př i dodržování bezpeč ných vzdáleností dle ČSN jinak ze souhlasem provozovatele zař ízení, který provede potř ebná opatř ení. Pracovníci poučeni mohou: a) samostatně obsluhovat jednotlivá el. zař ízení všech napě tí b) pracovat na č ástech el. zař ízení nn bez napě tí v blízkosti nekrytých č ástích pod napě tím ve vzdálenosti vě tších než 20 cm s dohledem, na č ástech pod napě tím pracovat nesmě jí (omezení v tomto bodě se netýká v jednoduchých pracích urč ených pracovním návodem a schváleným SOD - státní odborný dozor). c) pracovat na vypnutých zař ízení vn a vvn s dohledem. V blízkosti č ástí pod napě tím smě jí pracovat pod dozorem na č ástech pod napě tím pracovat nesmě jí. d) mě ř it zkoušecím zař ízením (pro tyto práce neplatí ustanovení bodu b) Pracovníci znalí mouhou: a) samostatně obsluhovat el. zař ízení. b) pracovat na č ástech el. zař ízení nn sami a to na č ástech bez napě tí i v blízkosti č ástí pod napě tím a na č ástech pod napě tím. c) pracovat na zař ízeních vn a vvn bez napě tí sami, v blízkosti tě chto zař ízení pod napě tím s dohledem, nebo pod dozorem, na č ástech pod napě tím dle ČSN. Pracovníci znalí s vyšší kvalifikací: Smě jí vykonávat veškerou obsluhu a práci na el. zař ízení kromě prací zakázaných. Ž á ci elektrotechnických škol: Smě jí vykonávat takovou práci na el. zař ízení, která odpovídá jejich postupně nabývaným odborným znalostem fyzické zdatnosti a vždy s dohledem nebo pod dozorem osoby urč ené k jejich odborné mu výcviku.
5a) ELEKTRICKÉ PŘ Í STROJE VN A VVN Odpojovače a přepínače Odpojovače se používají pro zapojování a odpojování elektrických obvodů bez zatížení a k viditelné mu odpojení elektrické ho zař ízení od napě tí. Zař azují se tedy př ed vypínač e vn a vvn. S ně kterými odpojovač i se mohou spínat krátká venkovní nebo kabelová vedení a menší transformátory na prázdno podle údajů výrobce. Podle provedení jsou odpojovač e: 1. Nož ové – skládají se ze základního rámu, na ně mž je upevně no šest podpě rných izolátorů ve dvou ř adách. Na tř ech spodních izolátorech jsou upevně na ložiska s pohyblivými noži a na protě jších tř ech izolátorech jsou pevné pé rové kontakty. 2. Rotační – u nichž má každý pól dva otoč né izolátory nesoucí spínací ústrojí, jež se pohybuje v rovině rovnobě žné s základním rámem 3. Sklá pě cí– spínací pohyblivá č ást se sklápí v rovině pólů buď kolem č epu v ložisku na jednom izolátoru, nebo na dvou izolátorech 4. Nůž kové neboli pantografické – u nichž je spínací pohyblivý kontakt ovládán nůžkovým sklápě cím mechanismem. Pevný kontakt je př ímo na př ívodním vodič i. Př epojovač e se podobají odpojí nožovým odpojovač ům; mají obvykle průchodky uprostř ed a lze nimi oddě leně spínat dva různé nezatížené obvody. Pohon odpojovač ů může být: a) Ruční– s ovládáním izolační tyčí, která je uzemně na lanem k ochraně obsluhy; tyč se zasune př i vypínání do otvoru v páce ovládací hř ídele a tahem se vysunou nože z pevných kontaktů. b) Ruční– u ně hož jsou všechny tř i nože ovládány průbě ž ným hřídelem, který je spojen s pákou a s jednoduchým převodem umožňujícím spínání odpojovač e c) Tlakovzdušný – s ovládáním pohyblivých kontaktů stlač eným vzduchem Ú sečníky Jsou to venkovní spínač e pro montáž př ímo na stožár na vedeních do 35 kV. Používají se k viditelné mu odpojení odboč ek vedení nebo př ípojek transformovnám. Ve vypnuté poloze je úseč ník spolehlivě zajiště n zámkem Spínací úkony se provádě jí ruč ně , izolovaným táhlem a pákovým převodem. Př i vypínání vznikne oblouk, který se vyfoukne vzhůru působením ohř áté ho vzduchu a vlastním magnetickým polem. Odpínače Odpínač e jsou spínač e schopné vypínat a zapínat proudy v rozsahu až do hodnoty své ho jmenovité ho proudu. Nejsou tedy schopné vypínat zkratové proudy, ale v zapnuté m stavu je musí př enášet bez poškození. Má-li odpínač př edř azeny výkonové pojistky, vypíná jmenovitý proud a pojistky vypínají proudy zkratové . Po zapůsobení pojistky se musí přetavená pojistka vymě nit, což vždy způsobí př erušení dodávky elektrické energie. Výkonové vypínače vn a vvn Výkonové vypínač e jsou spínač e, které mají schopnost vypínat nebo zapínat všechny provozní proudy vyskytující se v elektrických rozvodech, tj. i proudy zkratové . Mají spoušť, která př i zkratu samoč inně obvod rozpojí. Je u nich důležitý tzv. Jmenovitý vypínací výkon.
Je to souč in jmenovité ho proudu a zotavené ho napě tí, tj. efektivní hodnoty nejvyššího napě tí, které vznikne mezi kontakty vypínač e po př erušení proudu. Podle zhášení elektrické ho oblouku rozeznáváme vypínač e: a) Expanzivní – zhášejí elektrický oblouk v pružné komoř e odpař ováním expanzínu. Expanzín je destilovaná voda zabarvená pro lepší sledování stavu fluoreskujícím barvivem; proti zamrzání se do ní př idává glycerín a proti znehodnocení obsahuje protiplísňovou př ísadu. Po zhasnutí oblouku v expanzivní komoř e se vypínač samoč inně odpojí od př ívodu odpojovač em umístě ným nahoř e na vypínač i, takže je zaruč ena izolač ní bezpeč nost a viditelné př erušení obvodu.Výroba tě chto vypínač ů byla u nás zastavena a byla nahrazena výrobou máloolejových vypínač ů b) Má loolejové – zhášení oblouku u tě chto vypínač ů dochází ve zhášecí komoř e,u níž př i zhášení oblouku proudí olej kolmo k ose oblouku ( je zde tzv. př íč né př erušení oblouku ) c) Tlakovzdušné – zhášení oblouku lze př irovnat k zhasnutí plamene svíč ky. U tlakovzdušných vypínač ů se k zhášení elektrické ho oblouku používá vzduch stlač ený na tlak 1 MPa, který se vhání do prostoru mezi kontakty. Tlakovzdušné vypínač e jsou nejrozšíř eně jší a vyrábě jí se pro: Jmenovité napě tí (kV)
Jmenovitý proud Jmenovitý vypínací výkon (A) (MW .A) 1000 400,600,1000 10 2500 1000 1000 400,600,1000 22 2000 600 35 1000 600,1000 Tlakovzdušné vypínač e vvn jsou založeny na stejné m principu jako tlakovzdušné vypínač e vn, ale konstrukč ně se liší. d) Plynotvorné – tyto vypínač e zhášejí elektrický oblouk proudem plynů, které se vyvinou působením oblouku na plynotvorný materiál, např . fibr, z ně hož je zhotovena zhášecí komora. Př i vypnutí vypínač e vznikne velké množství plynů, které unikají ze zhášecí komory postraními otvory. Plyny odjímají teplo oblouku, a tím ho ochladí na tolik, že př i průchodu proudu nulou oblouk zhasne. e) Tlakoplynové – používají ke zhášení elektrické ho oblouku fluorid sírový, SF6, který je stálý, natlač ený a nejedovatý,. ale je nedýchatelný . Jako hasivo oblouku ve vypínač ích má výbornou ochlazovací vlastnost neboťse rychle váže s volnými elektrony v oblouku, a tím znač ně zmenšuje elektrickou vodivost prostř edí ve které m oblouk hoř í. Oblouk se př erušuje v uzavř ené komoř e bez vypuště ní plynu do atmosfé ry. f) Magnetické – využívají působení vlastního magnetické ho pole na elektrický oblouk. Magnetické pole vhání oblouk do keramické zhášecí komory. V komoře jsou př epážky vytvář ející ště rbiny, ve kterých se oblouk tř íští, natahuje se a stykem s chladnými stě nami přepážek se úč inně ochlazuje, takže př i průchodu proudu nulou zhasne.
Rychlovypínače Spínají elektrické obvody stejnosmě rné ho proudu a chrání před zkratovými proudy. Používají se na ochranu výkonových usmě rňovač ů pro napájení tramvajové troleje, v chemických závodech na ochranu elektrolýzy atd.. Rychlovypínač e musí samoč inně velmi rychle vypnout ( dř íve než zkratový proud dosáhne maximální hodnoty ) a musí úč inně uhasit oblouk vzniklý př i rozpojování kontaktů. Vypínací doba je 3ms – 10ms. Zhášení oblouku je u rychlovypínač ů zajiště no mohutnými vyfukovacími elektromagnety. Pojistky vn Jsou urč eny k jiště ní elektrických obvodů vysoké ho napě tí. Tepelnými úč inky nadproudů nebo zkratových proudů se přetaví drátky v pojistce, a tím se obvod př eruší dř íve, než zkratový proud dosáhne své maximální hodnoty. Pojistky vn jsou buď drátkové nebo kapalinové . Na keramické m nosič i hvě zdicové ho průř ezu je navinuto ně kolik paralelních vodič ů. Žebrovitý průř ez nosič e zaruč uje, že jsou pojistkové drátky odklopeny ze všech stran jemným kř emič itým pískem. Nosič drátků je vložen do porcelánové ho pouzdra, které je na obou koncích opatř eno č epič kami, jimiž se zasouvá do pé rovitých kontaktů na podpě rných izolátorech . K č epkám jsou př ipojeny konce pojistkových drátků. Vnitř kem keramické ho nosič e prochází odporový drátek, paralelně zapojený k pojistkovým drátkům. S odporovým drátkem je spojen ukazatel stavu. V normální poloze je ukazatel držen tahem odporové ho drátku v tě lese pojistky. Po přetavení pojistkových drátku se př etaví i odporový drátek, ukazatel vyskoč í a ukáže, že je pojistka vadná. Odporový drátek se př etaví naposled, takže jeho odpor př ispívá k omezení př edpě tí př i zkratu. Pojistky se vyrábě jí pro proudy od 2 A až do 100 A a pro napě tí od 7,2 kV do 37 kV. Svodiče přepě tí Svodič e př epě tí jsou př ístroje k omezování př epě tí na př ípustnou velikost, bezpeč nou pro př ipojená zař ízení. Př epě tí je nebezpeč ný stav, který může př ivodit zkrat nebo zemní spojení. Př epě tí má různý původ – vzniká jednak př i spínacích pochodech (např . př i vypínání zkratu, př i náhlé m odlehč ení generátoru, př i vypínání transformátoru naprázdno, apod.),jednak je původu atmosfé rické ho (vzniká př i bouř kách) Provozní př epě tí musí elektrické zař ízení sné st bez poškození. Proti atmosfé rické mu př epě tí chráníme zař ízení soustavy bleskojistkami. Bleskojistky př i provozním napě tí nesvádě jí k zemi žádný proud, avšak př i vzniku př epě tí musí své st př epě ťovou vlnu k zemi, a tak snížit napě tí na př ípustnou hodnotu. Svodič e př epě tí v silnoproudé elektrotechnice jsou: a) ochranná jiskř iště b) bleskojistky c) průrazky Ochranné jiskřiště – se používají k ochraně jednotlivých mé ně důležitých zař ízení s malým výkonem. Vyfukovací bleskojistka (Tarokova trubice) – se skládá ze dvou jiskř išť. Vně jší jiskř iště se vytvář í tak že se bleskojistka umístí v urč ité vzdálenosti od živé č ásti, kterou má chránit. Vnitř ní jiskř iště se skládá ze dvou elektrod a je v trubici z fibru nebo z umě lé pryskyř ice. Za normálního stavu je vnitř ní jiskř iště bez napě tí. Př i př epě tí vznikne uvnitřtrubice elektrický oblouk, jehož teplem se uvolní velké množství plynů,tím se náhle zvýší tlak, plyny se prudce vyfouknou ven otvorem v uzemňovací elektrodě a oblouk zhasne
Ventilová bleskojistka – je nejspolehlivě jší. Skládá se z jiskř iště a odporových kotouč ů. Kotouč e jsou z pórovité ho materiálu, nejč astě ji z karbidu kř emíku nebo sorbidu. Jeden odporový kotouč je pro jmenovité napě tí 3 kV a pro vyšší napě tí se kotouč e zapojují do sé rie. Vznikne-li na chráně né m zař ízení př epě tí, zapálí se jiskř iště a odporovými kotouč i prochází proud do země . Čím je př epě tí vyšší, tím je odpor kotouč ů menší a tím vě tší proud prochází do země . Odpor kotouč ů musí být ale tak velký, aby prou procházející do země byl dostateč ně malý, aby se v jiskř išti př erušil př i průchodu proudu nulou. Př i př erušení proudu v jiskř išti jsou odporové kotouč e odpojeny od napě tí, takže žádný prou neprochází do země . Tato bleskojistka působí jako ventil, který se př i nebezpeč né m př epě tí otevírá bez č asové ho zpoždě ní a uzavírá průchod jmenovité ho proudu. Př i mimoř ádné m zatížení bleskojistky se samoč inně odtrhne dno bleskojistky a její obsah se vysype. Dno bleskojistky zůstane vyset na uzemňovacím lanu, takže je ihned vidě t která bleskojistka je poškozena. Bleskojistky pro vyšší napě tí než100 kV mají na vstupu stínicí kruhy pro rovnomě rné rozdě lení napě tí. Průrazka – je takový svodič , jehož elektrody jsou od sebe oddě leny perforovanými izolač ními vložkami, které se př i vyšším napě tí, než je jejich průrazné napě tí, trvale svař í, a tím se trvale spojí se zemí. Používají se k jiště ní zař ízení př ed vniknutím vyššího napě tí. Svodič e provozních př epě tí se také zhotovují z varistoru.Varistor je polovodič ová souč ástka s nelineárním odporem závislým na napě tí.
5b) ZNAČENÍ VODIČŮ BARVAMI NEBO ČÍ SLICEMI Pro znač ení vodič ů lze použít tě chto barev: č erná, hně dá, č ervená, oranžová, žlutá, zelená, modrá, fialová, šedá, bílá, růžová, tyrkysová. Z bezpeč nostních důvodu se jednotlivá žlutá barva a jednotlivá zelená barva nesmí použít tam, kde je nebezpeč í zámě ny v souvislosti s barevnou kombinaci žluto - zelená . Užití svě tle modré barvy Je urč ena pro neutrální nebo stř ední vodič . V př ípadě , že žíla více žilové ho kabelu je označ ena takto, může být použita i na jiné úč ely, ale nesmí být použita jako ochranný vodič . Holé vodič e použité jako neutrální nebo stř ední vodič e musí být v každé př ístupné poloze zbarveny svě tle modř e pruhem šíř ky 10 až 15 mm, anebo musí být zbarveny po celé dé lce. Užití dvoubarevné kombinace (Zelená a žlutá) V ochranných vodič ích a nesmí se použít na jiný úč el. Holé vodič e použité jako ochranné vodič e musí být barevně označ eny zelenými a žlutými pruhy šíř ky 10 až 15 mm. Toto označ ení je buď po celé dé lce vodič e nebo v každé sekci př ístupné poloze. Může být použita i dvoubarevná lepící páska. Znač ení č íslicemi Všechny žíly uvnitřmnoha žilové ho kabelu mají být č íslovány v obvyklé m poř adí č ísel. Číslice se mají opakovat v pravidelných odstupech "d" průbě žně po celé dé lce vodič e. Po sobě jdoucí č ísla jsou navzájem př evrácená. Číslicový systé m se uplatňuje pro znač ení vodič ů a vodič ů ve svazku, kromě vodič ů označ ených zelená - ž lutá . Znač ení musí být dobř e zř etelné a trvanlivé . všechny č íslice musí být č itelné a silně kontrastní k barvě izolaci. Znač ení se musí prové st arabskými č íslicemi. Barevné značení vodičů Vodič 1. fáze L1 2. fáze L2 3. fáze L3 Stř ední N Uzemňovací PE Nolovací PEN L+ L-
Ve střídavé soustavě Izolovaný Holý č erný oranžový s 1 pruhem č erným hně dý oranžový s 2 pruhy č ernými č erný oranžový s 3 pruhy č ernými sv. modrý sv. modrý žluto - zelený žluto – zelený žluto - zelený žluto - zelený tm. č ervený tm. č ervený tm. modrý tm. modrý
Ve stejnosmě rné soustavě Vodič Staré značení Nové značení kladný pól L+ tm. č ervený č erný záporný pól L- tm. modrý hně dý stř ední sv. modrý Sv. modrý
6a) JEDNOFÁ ZOVÝ TRANSFORMÁ TOR Napě tí el. energie z elektrárny se mě ní v transformátoru. Transformátor je jednoduchý stroj bez pohyblivých č ástí, který mě ní napě tí z nižšího na vyšší a naopak, př i nezmě ně né m kmitoč tu. Transformátor má magnetický obvod, který se skládá: a) z magnetické ho jádra b) ze spojky Průř ezy jader mohou být: a) č tvercové b) kruhové c) kř ížové d) odstupňované Podstata transformace – je vzájemné působení dvou cívek, č ili vzájemná indukč nost M [H], tzn. že jedna cívka má N1 závitů a prochází jí proud I1. Tento proud v ní vyvolá magnetický tok Φ. Tento magnetický tok zasahuje do druhé (sekundární) cívky se závity N2, tzn. že se na cívce s N2 závity indukuje napě tí U2. I1 U1
Φ1
Φ2
U2
Jednofázový transformátor může být: a) jádrový b) plášťový Zapojení vinutí transformá toru: 1. Do hvě zdy (Y) – toto zapojení dostaneme tím, že spojíme konce nebo zač átky vinutí tř í fází do jednoho tzv. nulové ho bodu N a zač átky nebo konce každé ho vinutí vyvedeme ke svorkám. Je – li nulový bod vyveden získáme dvě napě tí:a) fázové - UF b) sdružené - US A a b c N UF US US = 3 ´ UF N B C 2. Do trojúhelníku (D) – spojíme-li konec jedné fáze ze zač átkem druhé fáze dostaneme spojení do trojúhelníku. Napě tí mezi svorkami se rovná fázové mu napě tí, takže síťový proud IS = 3 ´ IF . A a b c
3. Do lomené hvě zdy (Z)
C
B
6b) ELEKTRICKÉ CHLAZENÍ Je to v podstatě př eč erpávání tepla. Toto teplo odnímáme vychlazované látce a př eváfíme ho do jiné látky, která se otepluje. Množství tepla, které odvedeme za 1 sekundu nazýváme chladící výkon (J ´ s-1). Základní souč ástí chladícího zař ízení, chladíren, mrazíren a chladnič ek je chladící systé m. Rozumíme jím systé m, který je schopen absorbovat teplo ze studené ho zdroje a předat je zdroji teplé mu. Nejpoužívaně jší chladící systé my jsou: 1. kompresorový 2. absorpční s čerpadlem mezi absorbérem a generátorem 3. absorpč ní s kontinuálním obě hem 4. polovodič ový Chladničky – tepelně izolované skř íně , vychlazované chladícím zař ízením. Podle použité ho chladícího zař ízení rozdě lujeme chladnič ky na kompresorové, absorpční a polovodičové. Kompresorová – v chladícím okruhu kompresorové chladnič ky se uskuteč ňuje tento obě h: látka vykonávající chladící obě h v chladícím okruhu (chladivo) se nejprve v plynné m stavu stlač uje v kompresoru, potom se zkapalňuje v kondenzátoru a nakonec se za redukč ním ventilem odpař uje ve výparníku. Kompresorová chladnič ka se skládá z tě chto č ástí: a) kompresor b) kondenzátor c) redukč ní ventil d) výparník Princip kompresorové chladničky Kompresor nasává z výparníku páry chladiva, stlač í je a dopraví je do kondenzátoru. Kondenzátor je soustava trubek s chladícími žebry. V ně m se páry chladiva zkapalňují a uvolně né kondenzač ní teplo se prostř ednictvím kondenzátoru př edává okolí. Jako chladivo se používají látky, které za nepř íliš vysoké ho tlaku zkapalňují př i teplotě 32°C. Kapalné chladivo postupuje redukč ním škrtícím ventilem do odč erpané ho výparníku. Ve výparníku se chladivo vypař uje, tj. př echází z kapalné ho stavu do stavu plynné ho. Potř ebné výparné teplo odebírá stě nám výparníku a prostoru v ně mž se výparník nachází. Chladivo se tedy př i nízké teplotě a za nízké ho tlaku odpař uje. Jako chladivo se používá č pavek, oxid siř ič itý, etylchlorid, metylchlorid a odvozeniny z uhlovodíků freon a ledon.
Ochlazuje se
Teplo se odvádí
1. Kompresor 2. Výparník 3. Ventil sání 4. Ventil výtlaku 5. Kondenzátor 6. Redukč ní ventil
Absorpč ní s č erpadlem – princip je obdobný jako u kompresorové , rozdíl je ve stlač ování par chladiva. U absorpč ní chladnič ky se páry chladiva pohlcují absorpč ní látkou, ta se zahř ívá a tím se zní pod tlakem vypař ují páry chladiva. V př ípadě použití č pavku jako chladiva je absorbé rem voda. 1. Přívod z výparníku 2. Absorbé r 3. Absorbent 4. Čerpadlo 5. Generátor 6. Přívod do kondenzátoru
Absorpč ní s kontinuálním obě hem – od př edchozího typu se liší tím, že místo č erpadla a redukč ního ventilu má mezi abserbé rem a výparníkem ještě jeden okruh, ve které m obíhá neteč ný plyn – vodík. Ten vyrovnává tlakový rozdíl chladiva mezi výparníkem a kondenzátorem. Chladivo se př i odpař ování ve výparníku mísí s vodíkem., Páry s vodíkem vstupují do absorbé ru a odtud se vodík vrací zpě t do výparníku, zatímco chladivo postupuje do generátoru. 1. Absorbé r 2. Absorbent 3. Absorbent s chladivem 4. Chladivo 5. Vodík 6. Generátor
Polovodič ová – základem funkce je využití Peltierova termoregulačního jevu. Př i průchodu stejnosmě rné ho proudu rozhraním dvou různých kovů se styk obou kovů ochlazuje, nebo ohř ívá, podle toho zda proud prochází v jednom nebo ve druhé m smě ru. Pomě rně velké úč innosti oteplení a ochlazení se dosáhne použijeme-li dvě polovodič ové látky (P, N) a styk provedeme mě dě nou mezi vložkou.
Zahřívá se
Ochlazuje se
7a) TROJFÁ ZOVÝ TRANSFORMÁ TOR Průtrž jádra bývá u malých trojfázových transformátorů obdé lníkový nebo č tvercový. U velkých kř ížový nebo odstupňovaný. Hodinový úhel: trojf. transformátory mohou mít různé kombinace zapojení vinutí Yy, Dy, Yd, Zy atd.. Tě mito základními kombinacemi a vnitř ním spojením konců vinutí jednotlivých fází dosáhneme toho, že se indukované napě tí na sekundární straně posune o urč itý úhel proti napě tí na primární straně , toto fázové posunutí je o 30° nebo násobek a udává se jako hodinový úhel (1h = 30° 5h = 150° 360:12 = 30°). Je to tedy fázový posun stejně označ ených fází vyššího a nižšího napě tí, mě ř ený od vyššího napě tí k nižšímu ve smě ru hodinových ruč ič ek. Tento hodinový úhel se udává na štítku transformátoru. Spojová ní vinutí trojfá zových transformá torů V trojfázové m transformátoru jsou tř i samostatná vinutí vstupní a tř i výstupní. Každé vinutí. Každé vinutí fáze je vyvedeno na svorky tak, že proti sobě jsou vždy svorky té že fáze vyššího a nižšího napě tí. Svorky vyššího napě tí označ ujeme velkými písmeny a svorky nižšího napě tí malými písmeny. Trojfázové vinutí můžeme spojit do hvě zdy (Y), trojúhelníku (D) a nebo do lomené hvě zdy (Z) (obr. jsou stejné jako v otázce 6b) Paralelní chod transformá torů Jestliže nestač í transformátor na dodávku el. výkonu musíme k ně mu paralelně př ipojit další transformátor. Abychom mohly paralelně spojit dva transformátory musíme spojit tyto podmínky: 1. Oba transformá tory musí mít stejné jmenovité napě tí. Pokud by tomu tak nebylo vznikaly by př i chodu naprázdno mezi nimi velké vyrovnávací proudy. 2. Oba musí mít stejné procentní napě tí nakrá tko. Př i nestejné m procentním napě tí nakrátko by transformátor s nižším napě tím nakrátko dodával vě tší výkon a mohlo by se stát, že první transformátor by byl přetížen a druhý by nebyl plně využit. 3. Oby transformá tory musí mít stejný hodinový úhel a stejný sled fá zí jinak by mezi nimi vynikaly vyrovnávací proudy.
7b) TYPOVÝ PŘ Í KLAD Č.2 Vypoč ítejte proudy ve vě tvích složené ho obvodu dle obr.: R1 = 12,5 Ω; (3,8 V; 0,3 A) R2 = 17,5 Ω; (3,5 V; 0,2 A) R3 = 40 Ω; (4 V; 0,1 A) Zdroj U1 = 4,5 V U2 = 1,5 V I1
1 U 1
I1
UR1
U1
U2
R1
I1
I2 R2
I2
1
1
1
UR2
1
2 U 1
1
I3
R3
I3
1
1
1
I3 1
UR3
Do uzlu 2 Př ichází proud I1 a odchází z ně ho proudy I2 a I3. Podle I. Kirchhoffova zákona platí: I1 = I2 + I3 Všechny tř i proudy neznáme a chceme je zjistit. Podle II. Kirchhoffova zákona platí rovnice: pro horní odvod U1 = R1 ´ I1 + R2 ´ I1 Pro dolní obvod U2 = -R2 ´ I2 + R3 ´ I3 Po dosazení zadaných údajů dostaneme 1): 4,5 = 12,5 ´ I1 + 17,5 ´ I3 1,5 = 17,5 ´ I2 + 40 ´ I3 Z rovnice 1) dosadíme do rovnic 2) a 3): 4,5 = 12,5 ´ I1 + 17,5 ´ I1 – 17,5 ´ I3 1,5 = - 17,5 ´ I1 + 17,5 ´ I3 + 40 ´ I3 4,5 = 30 ´ I1 – 17,5 ´ I3 /´ 7 1,5 = -17,5 ´ I1 + 57,5 ´ I3 /´ 12 31,5 = 210 ´ I1 – 122,5 ´ I3 18 = -210 ´ I1 + 690 ´ I3 49,5 = 567,5 ´ I3 Z poslední rovnice vypoč teme proud I3: 49,5 I3 = A = 0,0872 A 567,5 Velikost proudu I3 dosadíme do rovnice 3) 1,5 = -17,5 ´ I2 + 40 ´ 0,0872 1,5 = -17,5 ´ I2 + 3,5 17,5 ´ I2 = 3,5 – 1,5 2 I2 = A = 0,1143 A 17,5
8a) ZDROJE ELEKTRICKÉ HO SVĚ TLA a) Ž á rové (teplotní) zdroje Jsou to umě lé tepelné zdroje vyř azující svě tlo z rozžhavené ho el. proudem.Podle teploty vlákna rozeznáváme 1. do 500°C tepelné a infrač ervené zář ení 2. nad 500°C zář ení z kratšími vlnovými dé lkami 3. od 1000°C č ervená barva 4. od 1300°C žluto-č ervená 5. od 1600°C žluto bílá · Žá rovka – vlákno se vyrábí z wolframu práškovou metalurgií (průmě r 14mm). Na vlákno se nanáší tzv. getr (nejč astě ji č ervený fosfor)tem se po rozžhavení vlákna vypař í a společ ně s plyny neč istot se srazí na stě nách baňky. Teplota vlákna je u žárovek vakuových 2000°C, u žárovek plně ných plynem asi 2600°C a u fotografických a promítacích až 3000°C (č ím vě tší teplota tým vě tší mě rný výkon). U žárovek př íkonu 25 W je v baňce vakuum nad 25 W je to plyn (smě s argonu nebo kryptonu s dusíkem). Žárovky se uvnitřnebo vně máč ejí, č ímž se zmenšuje jas a také svě telný tok. Odpor vlákna za tepla je více než 10x vě tší než za studena. Závitové E10, E14. E27, E40 Bajonetové E – Edisonův závit E 10 – trpaslík E 14 – mignon E 27 – normal E 40 – goliáš · Halogenové ž á rovky – je to žárovka plně ná plynem s přímě sí halogenu (jódu). Halogenový cyklus – je vratná chemická reakce, kde atomy wolframu se po vypař ení ze spirály vlákna pohybují ke stě ně baňky. Procházejí tedy př es oblast s velkým teplotním spádem. Na baňce je taková teplota př i které atomy wolframu sluč ují s atomy halogenu – halogenid ten se pak vlivem koncentrač ního spádu vrací zpě t k vláknu. Zde se dostane do oblasti teploty př i které se rozkládá wolfram na halogen. Atomy wolframu se usazují na vlákně , které se tedy nezmenšuje a tím se jeho životnost prodlužuje. Cyklus se plynule opakuje. Výhody : - velký mě rný výkon - svě telný výkon po dobu životnosti stále stejný - průmě r baňky je menší než u normální žárovky b) Výbojové zdroje Jsou to svě telné zdroje u nichž svě tlo vznikl př i el. výboji v ionizovaných plynech, nebo v kovových parách i v jejich smě sích. Jakýkoliv horký plyn je ionizovaný tzn. že valenč ní elektrony ně kterých atomů se pohybují v planu volně , plyn který obsahuje elektrony a ionty je elektricky vodivý. Narazí li volný elektron urychlený v el. poli na atom plynu přeskoč í jeho valenč ní elektron na vyšší el. hladinu.l~Ta té to hladině se nemůže udržet a vrací se zpě t na původní hladinu. Př ebyteč nou energie př i tom uvolní v podobě zář ení. Typickou vlastností výboje v plynu je že se vzrůstajícím proudem odpor výboje klesá.Výbojová zdroj se musí př ipojovat na síťjen v sé rii s př edřadníkem.
Rozdě lení výbojových zdrojů 1. Podle elektrod: -se studenými elektrodami - výboj je samostatný -se žhavenými elektrodami po celou dobu svícení -se žhavenými elektrodami jen pro zapálení výboje 2. Podle náplně : -plyny -kovové páry U rtuťových výbojek se získá požadované zabarvení svě tla povlakem vnitř ních stě n trubic a buně k látkami - luminofory. Je to látka , která po ozáření luminiskuje tj. vydává zář ivou energii na vyšších vlnových dé lkách než je zář ení které př ijalo. Luminofor mě ní ultrafialové zář ení na viditelné . Svítící trubice Jsou to výbojové zdroje se studenými elektrodami plně né vzácným plynem s nízkým tlakem . Mají tvar trubic a zapojují se do sé rie .Na 1m dé lky je potřeba 500 -1000 V napě tí. Neon - č ervená Hé lium – bílá oranžová Neon se rtuti – modrá Neon s argonem - zelená
Rtuťové výbojky Jsou to výbojové zdroje se rtuťovými parami.Baňka 1 má tvar elipsoidu a je naplně na smě sí argonu a dusíku.V baňce je kř emenový hořák 2 s hlavními elektrodami 3 a 4 a pomocnou elektrodou 5, která je přes rezistor 6 spojena se vzdáleně jší elektrodou 3.Vnitř ní povrch baňky je pokryt luminoforem, který mě ní ultrafialové zář ení na viditelné . Náplň hoř áku je argon a rtuť. Př ipojíme-li rtuťovou výbojku na napě tí vzniká doutnavý výboj argonu mezi pomocnou a bližší elektrodou. Ten ionmizuje prostř edí a zahř ívá výbojku. Zahř íváním se vypař uje rtuťa z výbojky př eskoč í na hlavní elektrody. Zápalné napě tí dosáhne asi 180 V. V sé rii s výbojkou je tlumivka na které je po zapálení výboje č ást síťové ho napě tí. Plné ho svě telné ho toku se dosáhne asi za 5 minut. Po zhasnutí je nutné vyč kat s dalším zapnutím asi 3 minuty až klesne tlak rtuťových par. Sodíkové výbojky Princip je podobný jako u rtuťových výbojek, bě lí se na nízkotlaké a vysokotlaké . Zásady správné ho osvě tlení Vytvoř it př íznivé podmínky k vidě ní - výkonné a pohodlné vidě ní Vytvoř it dobrou svě telnou pohodu – př imě ř ená intenzita svě tla, atd. Stroboskopický jev Jedná se o důsledek kmitání svě telné ho toku způsobené ho tím, že výboj v zář ivce př i 50 Hz 100 za sekundu pohasne a způsobuje únavu zraku.
8b) Ř AZENÍ CÍ VEK, REZISTORŮ A KONDENZÁ TORŮ - Ř azení rezistorů: a) sé riové b) paralelní a) Sé riové – rezistory se do obvodu zapojují za sebou.
- Celkový odpor se vypoč te: R1 + R2 + R3 + … … … .+ RN - Mě ř ením zjistíme, že př i sé riové m zapojení prochází celým obvodem stejný proud. I = I1 = I2 = I3 =… … .= IN
- Př erušení proudu v libovolné č ásti obvodu způsobí, že celým obvodem sé riově ř azených rezistorů př estane procházet proud b) Paralelní– jednotlivé rezistory se zapojují vedle sebe.
- Napě tí mezi jednotlivými konci rezistorů ř azených paralelně je stejné a rovná se napě tí zdroje. U = U1 = U2 = U3 = … … . = UN - Proud v obvodu se jednotlivě vě tví, tj. dě lí se do jednotlivých č ástí obvodu. č ást proudu I1 prochází rezistorem R1, č ást proudu I2 prochází rezistorem R2 a č ást proudu I3 prochází rezistorem R3. I = I1 + I2 + I3 + … … . + IN - Celkový odpor obvodu složené ho ze dvou paralelních rezistorů se vypoč ítá ze vzorce. RC =
R1 ´ R2 . R1 + R2
- Celkový odpor obvodu složené ho s více odporů řazených paralelně se vypoč ítá ze vzorce:
1 1 1 1 1 = + + + ......... + RC R1 R2 R3 RN
Smíšené ř azení rezistorů – Př i výpoč tu odporu v obvodu se smíšeným ř azením se snažíme př evé st obvod pouze na paralelní nebo sé riové řazení.
R1,2 =
R1 ´ R2 R1 + R2
RC = R1,2 + R3
- Ř azení cívek: a) sé riové b) paralelní a) Sé riové ř azení: jsou-li dvě cívky s indukč ností L1 a L2 zař azeny do sé rie tak, že vybuzený mag. tok jedné cívky nezasahuje druhou cívku je vzájemná indukč nost M = O H (obr. 1) Cívky se chovají jako jedna cívka s indukč ností L. Je-li zař azení do sé rie ně kolik cívek a není-li žádná dvojice cívek vázána vzájemnou indukč ností je výsledná indukč nosti cívek L = L1 + L2 + L3 +… … … … . +LN
Jsou-li dvě cívky s indukč ností L1 a L2 zař azeny do obvodu tak, že mag. toky vyvolané proudem v obvodu cívkách mají stejný smě r a vzájemně se protínají, je vzájemná indukč nost M > 0 H (obr. 2)
b) Paralelní ř azení: př i paralelním ř azení dvou cívek s indukč ností L1 a L2 se v obou cívkách indukuje stejně velké napě tí jenom tehdy, je-li jejich č inný odpor zanedbatelný.
1 1 1 1 1 = + + + ......... L L1 L2 L3 LN
L=
L1 ´ L2 L1 + L2
- Ř azení kondenzá torů: a) sé riové b) paralelní c) sé riově paralelní a) Sé riové zapojení: po př ipojení stř ídavé ho napě tí do obvodu se nám kondenzátory zač nou nabíjet a vybíjet. Př i různých kapacitách je na kondenzátorech různé okamžité napě tí, ale jejich souč et se musí rovnat okamžité mu napě tí zdroje. u = u1 + u2 + u3. Kondenzátory ř adíme do sé rie, potř ebujeme-li kapacitu zmenšit, nebo je-li jmenovité napě tí kondenzátoru menší než provozní; toto zapojení lze použít i jako dě lič napě tí. Pro výpoč et celkové kapacity obvodu se sé riově zapojenými kondenzátory používáme 1 1 1 1 = + + . Pro výpoč et kapacity dvou sé riově zapojených C C1 C2 C3 C1 ´ C2 . kondenzátorů můžeme použít náhradního vzorce: C = C1 + C2
tento vzorec:
b) Paralelní zapojení: na všech kondenzátorech je stejné okamžité stř ídavé napě tí. Jsou-li kapacity kondenzátorů různé je na každé m z nich různý okamžitý náboj, ale souč et všech tě chto nábojů se musí rovnat celkové mu náboji q.q = q1 + q2 + q3. Výsledná kapacita kondenzátorů řazených paralelně se vypoč ítá: C=C1+C2+C3+… .CN Př i paralelním ř azení kondenzátorů se výsledná kapacita rovná souč tu kapacit jednotlivých kondenzátorů; platí zde analogie s rezistory zapojenými do sé rie. c) Sé riově paralelní zapojení: je to ř azení smíšené . Jsou v ně m ř azeny kondenzátor jak paralelně tak sé riově . Výslednou kapacitu urč íme tak, že paralelní kondenzátory nahradíme kondenzátory s dílč ími kapacitami a tím daný obvod př evedeme na obvod, ve které m jsou kondenzátory ř azeny pouze do sé rie. Toto ř azení používáme tehdy je li nutné zmenšit kapacitu a je-li jmenovité napě tí kondenzátorů menší než napě tí provozní.
9a) SYNCHRONNÍ STROJE, ALTERNÁ TORY Princip synchronního stroje Generátoru na stř ídavý proud ř íkáme alternátor. Je to synchronní toč ivý stroj, který pomocí toč ivé ho mag. pole př emě ňuje mechanickou energii na energii elektrickou. Alternátor se skládá ze statoru, rotoru a budič e.
Popis synchronního stroje: Stator má tvar duté ho válce a je svař en z plechů a vyztužen žebry. Uvnitřpláště je upevně n mag. obvod složený z elektrotechnických plechů tloušťky 0,5 mm. Plechy jsou od sebe izolovány lakem, nebo hedvábným papírem, aby se omezily ztráty v železe. Př i skládáni plechů se vkládají distanč ní vložky př ibližné po každé , tř ícentimetrové až pě ticentimetrové vrstvě plechů, aby vznikly chladicí kanálky, kterými proudí ochlazovací vzduch nebo vodík, jenž odvádí teplo z mag. obvodu. Plechy se stáhnou svorníky pomocí č elních desek. Na vnitř ním obvodu statorových plechů jsou drážky, do nichž je uloženo vinutí z mě dě ných vodič ů s izolací z hedvábí, bavlny nebo skelné ho vlákna, Q 24 Na pól a fázi př ipadá q drážek podle vztahu: q = = =1 m2p 3 ´ 8 Q - poč et drážek na statoru m - poč et fázi 2p- poč et pólu rotoru Poč et drážek na pól a fázi bývá 2,3,4 i více. Konce vinutí jsou spojeny do uzlu a zač átky vyvedeny na svorku alternátoru, odkud se vede el. proud mě dě nými pás nebo kabelem do rozvodny, kde se napě tí alternátoru transformuje na napě tí sítě . Uvnitřstatoru se otáč í rotor s vyniklými póly. Vzduchová mezera mezi statorem a rotorem je malá, protože vzduch klade velký mag. odpor. Pólové nastavte mají takový tvar, aby ve vzduchové mezeř e vzniklo mag. pole sinusové ho průbě hu. .
Budicí cívky na jádrech magnetů jsou obvykle spojeny do sé rie, a to tak, aby vznikl stř ídavě severní pól a jižní pól. Stejnosmě rný proud se k ním př ivádí z budič e př es dva kroužky. U alternátoru rozlišujeme dvě toč ívá mag. pole. Jedno vzniká ve statoru, je-li alternátor zatížen. Pak totiž prochází trojfázovým vinutím trojfázový proud který vytvář í toč ivé mag. pole. Druhé toč ivé mag. pole je vybuzeno stejnosmě rným proudem na rotoru. Obě mag. pole se otáč í stejným poč tem otáč ek, tzn. otáč ejí se synchronně . Proto tyto stroje nazýváme synchronnístroje. Budičje dynamo s paralelním buzením, jehož rotor je upevně n na hř ídeli alternátoru. Př ímý pohon rotoru je jednoduchý a spolehlivý. Vyskytují se však př ípady, že nelze vyrobit budič na dané otáč ky alternátoru a pak se budič pohání asynchronním motorem a tvoř í s ním samostatné soustrojí. Synchronní motory Synchronní motor má stejnou konstrukci jako alternátor. Každý alternátor lze použít jako synchronní motor a naopak. Př ipojíme-li synchronní motor k síti, odebírá z ní trojfázový proud, který ve statoru vytvář í toč ivé mag. pole. Rotor motoru budíme stejnosmě rným proudem (jako v alternátoru), který vedeme do cívek jednotlivých pólů. Jejich poč et odpovídá poč tu pólů statoru. Jestliže je rotor v klidu, stř ídají se póly toč ivé ho pole statoru a póly rotoru tak rychle, že se bě hem jedné půl periody př itahují a bě hem druhé půl periody odpuzují. Toto stř ídaní je tak rychlé , že rotor vlivem hmotnosti zůstane v klidu, tzn. že synchronní motor nevyvine v klidu toč ivý moment. Jestliže ale roztoč íme rotor na synchronní otáč ky a stator př ipojíme k síti v okamžiku, kdy budou nesouhlasné póly statoru a rotoru ležet proti sobě , budou se póly trvale př itahovat a rotor se bude synchronně otáč et s toč ivým mag. polem statoru i když pomocný motor od ně ho odpojíme. Tah motoru závisí na př itažlivé síle mezi toč ivým mag. polem statoru a mag. palem rotoru, tj.závisí na nabuzení pólů rotoru.Zatížíme-li synchronní motor, oddálí se od tebe nesouhlasné póly rotoru a toč ivé ho mag. pole statoru, ale rotor se otáč í stále synchronními otáč kami. Zátě žný úhel βje tíná vě tší , č ím více je motor mechanicky zatě žován. Jestliže je mechanické zatržení vě tší než př itažlivá sila mezi mag. polem statoru a rotoru, tj. když se póly oddálí asi o úhel β= 90°, vypadne motor ze synchronismu. Rotor se zastaví a statorem prochází velký proud. Pomě r mezi maximálním výkonem a jmenovitým výkonem se nazývá přetíž itelnost. Synchronní motory se vyrábě jí pro př etížitelnost alespoň 1,8. Synchronní motory jsou dobré pro pohony s velkými výkony, kde se nepožaduje ř ízení otáč ek změ na smyslu otáč ení ani př íliš č asté spouště ní (např . pohon odstř edivých č erpadel, ventilátorů, dmýchadel, kompresorů). Jejich výhodou je to, že mají dobrý úč iník a velkou úč innost (0,95-0,98). Obvykle jsou nabuzeny na cosφ = 1, takže odebírají ze sítě jenom č inný proud. Otáč ky synchronních . motorů jsou stálé . Nevýhodou synchronních motorů je to, že se vyrábě jí pouze na otáč ky dané vzorcem NS = 60f/p (min-1).Otáč ky nelze ř ídit. K nabuzení musí mít synchronní motory zdroj stejnosmě rné ho proudu. Zábě rný moment je vzhledem k výkonu malý, a proto se spouště jí nezatížené nebo odlehč ené . Spouště ní synchronních motorů Synchronní motory mají na rotoru rozbě hové vinutí, které je provedeno stejně jako tlumič u alternátoru. Tě mto motorům ř íkáme autosynchronní. Př i spouště ní malých motorů se stator př ipojí k síti bud' př ímo, nebo př epínač em statorové ho vinutí hvě zda-trojúhelník. Po př ipojení vznikne ve statoru toč ivé mag. pole, které protíná rozbě hové vinutí a indukuje v ně m napě tí, jež vyvolá ve vinutí velký proud. Tento proud svými silovými úč inky roztoč í motor ve smyslu
toč ivé ho mag. pole. Rotor se rozbě hne té mě řna synchronní otoč ky a po nabuzeni ho synchronizující síla vtáhne do synchronismu. Tím je rozbě h skonč en. Př i spouště ní velkých motorů tímto způsobem musíme budič odpojit a budící vinutí synchronního motoru spojit př es ochranný rezistor nakrátko. V tomto vinutí se indukuje bě hem rozbě hu napě tí, které by mohlo poškodit jeho izolaci. U menších synchronních motorů s budič em na společ né m hř ídeli může být rotor trvale př ipojen k svorkám budič e. Př i rozbě hu se také indukuje do vinutí rotoru vysoké napě tí, ale vinutí rotoru budič e má velkou, indukč nost, takže stač í nahradit ochranný rezistor. Bě hem rozbě hu indukované napě tí klesá, stejnosmě rné napě tí budič e stoupá a rotor je vtažen do synchronismu bez vě tšího proudové ho nárazu. Př i rozbě hu velkých synchronních motorů je to př íliš velký proud, a proto se spojují př es tlumivku zapojenou do uzlu statorové ho vinutí (obr.2.). Po rozbě hu spojíme spouště cí tlumivku dvoupólovým vypínač em nakrátko. Nevýhodou tohoto způsobu spouště ní je, že je zábě rný moment menší, neboťse zmenšuje s druhou mocninou zábě rné ho proudu. Spouště cí proudový náraz lze také zmírnit tím, že se statorové vinutí rozdě lí do dvou paralelních vě tví (obr.3). Př ed spouště ním musí být vypínač QM1 vypnut a motor se vypínač em QM2 př ipojí jednou vě tví statorové ho vinutí k síti. Po urč ité m č ase se otáč ky motoru ustálí a pak zapneme vypínač QM1. Tím se druhá vě tev vinutí spojí do uzlu. Př i tomto způsobu spouště ní se zmenší proudový náraz asi o 34% a zábě rný moment asi o 50%. Tam, kde potř ebujeme mít dobrý zábě rný moment a pomě rné malý proudový náraz, spouštíme synchronní motory přes autotransfarmátor. Autatransformátar má na vinutí ně kolik odboč ek takže můžeme př i spouště ni nastavil vhodné poč áteč ní napě tí. Po rozbě hu se odpojí př epínač em.
Obr. 2
Obr. 3
Kompenzace úč iníku Aby se el. energie získaná ve zdroji co nejvíce promě nila v užiteč nou práci , je tř eba, aby její př enos ke spotř ebič i byl uskuteč ně n př i nejpř íznivě jším úč iníku. Toho lze dosáhnout tím , že př ívody ke spotřebič i odlehč íme od dodávky jalové ho výkonu Q, tj. provedeme kompenzaci úč iníku (pomocí kondenzátoru vyrovnáme fázový posun způsobený indukč ními spotř ebič i). Podle umístě ni kondenzátorové baterie rozlišujeme kompenzaci úč iníku: 1) jednotlivou (individuální) 2) skupinovou 3) ústř ední 4)kombinovanou Hydroalterná tory - stator hydroalternátoru má konstrukci obdobnou jako stator alternátoru, ale má zpravidla velký průmě r a malou dé lku, nahot' je pomalobě žný stroj. Jeho rotor má vždy vyniklé póly. Hydroalternátory jsou poháně ny Kaplanovými nebo Francisovými turbínami a mají zpravidla svislý hř ídel.
Turboalterná tory - jsou alternátory poháně né parními turbínami. Jsou to rychlobě žné stroje, zpravidla na otáč ky 3000 min-1, s výkonem 500 MV ´ A. Rotor je vzhledem k jeho velkým otáč kám vždy hladký. Je vykován z jednoho kusu chromniklové oceli s př ísadou molybdenu. Do válce jsou vyfré zovány drážky pro rotorové budící vinutí napájené stejnosmě rným proudem. Drážky v rotoru nejsou po celé m obvodu, ale ve dvou osové soumě rných č ástech, takže po vložení vinutí do drážek vznikne dvoupólový rotor. Konce vinutí jsou vyvedeny ke dvě ma kroužkům, ke kterým se př ivádí stejnosmě rný proud př es dva uhlíkové kartáč e. Po uložení vinutí jsou drážky uzavřeny bronzovými nebo duralovými klíny. Klíny mají na koncích kladivové hlavy, kterými se vzájemně dotýkají. Tím vytvářejí spojovací kruhy tlumič e. Paralelní chod alternátorů: Do el. rozvodných sítí dodává el. energii vždy ně kolik elektráren. Jejich alternátory jsou k sítím př ipojeny paralelně . Má-li se k síti př ipojit další alternátor, musí mít se síti: a) stejný sled fází b) stejné napě tí c) stejný kmitoč et d) napě tí ve fázi Stejný sled fází se kontroluje jednou vždy př i montáži. Menší indukč ní motor se nejdř íve př ipojí na síťa potom se souhlasné svorky př ipojí k alternátoru. V obou př ípadech se musí motor otáč et ve stejné m smyslu. Otáč í-li se motor opač ně , dosáhneme stejné ho sledu fází zámě nou dvou fází. Je samozř ejmé , že u alternátoru na vysoké napě tí př ipojíme motor př es vhodný transformátor. Stejné napě tí u alternátoru a síti se pohodlně zjišťuje voltmetrem se dvě ma mě ř ícími systé my. Jeden ukazovatel udává napě tí sítě , druhý napě tí alternátoru. Požadované napě tí nař ídíme změ nou buzení. Kmitoč et alternátoru závisí na jeho otáč kách a porovnává se s kmitoč tem sítě dvojitým kmitomě rem. Čtvrtá podmínka je velice důležitá, nahot' př i stejné m napě tí a stejné m kmitoč tu alternátoru a sítě se okamžité hodnoty nemusí ještě rovnat. Aby bylo př ipojeni bez proudové ho nárazu, musí být okamžitá hodnota obou napě tí stejná, tj. nesmí být mezi nimi žádný fázový posun. Tento okamžik se v elektrárnách urč uje synchronoskopem.
9b) TŘ Í DY A KRYTÍ ELEKTRICKÝ CH PŘ EDMĚ TŮ Elektrický předmě t třídy 0 - jde o takový př edmě t, který má všude alespoň pracovní izolaci. Neobsahuje žádné zař ízení na ochranné spojení se zemí nebo ochrannou soustavou. Tento př edmě t může mít buď kryt z izolantu, který může být z č ásti nebo zcela kryt pracovní izolací, nebo kovový kryt, který je od živých č ástí oddě len pracovní izolací. Elektrický předmě t třídy I - jde o takový př edmě t, který má všude alespoň pracovní izolaci a ochrannou svorku nebo ochranný kontakt. Př ipojuje se k síti např . oddě litelným př ívodem opatř eným př ívodkou nebo pevně př ipojeným neoddě litelným př ívodem. - v obou př ípadech musí př ívod obsahovat ochranný vodič , který je ve vidlici př ipojen na ochranný kontakt. Ně které č ásti předmě tu tř ídy I mohou mít dvojitou nebo zesílenou izolaci. Může rovně ž obsahovat i č ásti, které mají malé napě tí. Elektrický předmě t třídy II - př edmě t, který má všude dvojitou nebo zesílenou izolaci a neobsahuje zař ízení k př ipojení ochranné ho vodič e. Zhotovuje se ve dvou možných provedeních. První provedení - předmě t má trvanlivý a v podstatě souvislý kryt z izolač ního materiálu, který kryje veškeré kovové č ásti a je oddě len od živých č ástí izolantem s vlastnostmi alespoň rovnocennými zesílené izolaci. Výjimku z požadavku na krytí kovových dílů tvoř í malé souč ásti (nýty, šrouby apod.). Druhé provedení - předmě t s př ístupnými kovovými č ástmi má všude vytvoř enou dvojitou izolaci s výjimkou č ástí, u nichž se použije izolace zesílená z důvodů, že provedení dvojité izolace je prokazatelně neproveditelné . Elektrické předmě ty třídy III - jde o př edmě t, který je urč en jen pro př ipojení na malé napě tí a nemá žádné vnitř ní ani vně jší obvody s napě tím vě tším, než je malé napě tí. Pokud jde o zař ízení pro př ipojení na malé napě tí a toto zař ízení obsahuje vnitř ní obvody s napě tím vyšším než malé napě tí, nepovažuje se toto zař ízení za př edmě t tř ídy III. Připojení elektrických předmě tů tříd I a II zá suvkami
Kryt je odnímatelná vně jší č ást elektrické ho zař ízení, která zajišťuje ochranu krytím. Krytí je každé opatř ení na elektrické m zař ízení k ochraně osob př ed nebezpeč ným dotykem živých nebo pohybujících se č ástí a k ochraně elektrické ho zař ízení př ed poškozením, které by mohlo nastat vniknutím cizího tě lesa nebo vody do vnitř ku elektrické ho zař ízení. Stupeň ochrany krytím je vyznač en na štítku elektrické ho zař ízení znač kou tvoř enou písmeny IP a dvojč íslím. První č íslice vyjadř uje stupeň ochrany před dotykem živých č ástí nebo pohybujících se č ástí pod krytem a stupeň ochrany před vniknutím pevných cizích tě les. Druhá č íslice vyjadř uje stupeň ochrany př ed vniknutím vody. Nezáleží li na ně které z ochran, uvede se ve znač ce krytí místo př íslušné č íslice x, např . IPx4. U instalač ních materiálů, svítidel a jiných drobných elektrických zař ízení se stupeň ochrany před vniknutím vody (nebo prachu) označ uje př ímo na př edmě tu grafickými znač kami. Elektrická zař ízení se vždy vyrábě jí pro urč ité prostř edí. Podle normy rozlišujeme prostř edí: a) Obyčejné – prostř edí, které nemá vliv na př edpokládanou životnost a spolehlivost elektronických zař ízení a které na zař ízení nepůsobí nepř íznivě . Je to základní prostř edí vnitř ních prostorů, kde se teplota vzduchu pohybuje v rozmezí -10°C až +35°C, vzduch nedosahuje víc než 15g vody na m3 a relativní vlhkost vzduchu nepř evyšuje 80% a kde krátkodobé př ekroč ení uvedených hodnot a dále prach, špína apod. Nenarušují č innost elektrických zař ízení. b) Aktivní – prostř edí ohrožující spolehlivý a bezpeč ný provoz nebo životnost elektrických zař ízení chladem, teplem, vlhkem, vodou, prachem, chemickou agresivitou látek, chvě ním (otřesy a rázy), biologickými škůdci a podobně . c) Pasivní- prostř edí ohrožené elektrickým zař ízením, ve které m musí být elektrická zař ízení provedena tak aby na prostředí nepř íznivě nepůsobila. Pasivní prostř edí se dále dě lí na prostř edí s nebezpeč ím požáru a s nebezpeč ím výbuchu. Podle poč tu prostř edí vyskytujících se v jednom prostoru rozlišujeme prostř edí: 1) slož ité – s jedním druhem vlivu 2) Slož ité – vznikající různými kombinacemi (aktivních i pasivních) prostředí působících souč asně nebo postupně . Prostory s obyč ejným prostř edím jsou prostory s prostř edím bezpeč ným, kdežto prostory s aktivním nebo pasivním prostř edím jsou buď prostory s prostř edím nebezpeč ným, nebo prostory s prostř edím zvlášťnebezpeč ným.
Prvky IP kódu a jejich význam ČSN EN 60529
Grafické znázorně ní: Provedení
zn.dle ČSN 345550
Lze použít
do vlhka
052
místo krytí IP 42
Tě sné venkovní tě sně zavř ené nepromokavé ochrana př ed prachem úplná ochrana př ed prachem
054 053 055 056 058 059
místo krytí IP 43 místo krytí IP 44 místo krytí IP 55 místo krytí IP 66 místo krytí IP 5x místo krytí IP 6x
10 a) ASYNCHRONNÍ MOTORY Vložíme-li do dutiny statoru rotor s uzavřeným vinutím, toč ivé magnetické pole proniká vodič em rotorové ho vinutí a indukuje se v nich napě tí, které vinutím protlač í proud. Na vodič e, které se nacházejí v magnetické m poli a jimiž prochází proud působí síly. Souhrn všech sil působících na obvodu rotoru dává otáč ivý moment, který otáč í rotorem ve smyslu pohybu toč ivé ho magnetické ho pole. Že se rotor otáč í, plyne z Lencova pravidla. Podle ně ho se do rotoru indukují proudy takové ho smě ru, aby na vodič e působily síly, které se snaží zabránit př íč ině , jež je vyvolala. Př íč inou je zde protínání vodič ů toč ivým magnetickým polem. Kdyby se nezatížený rotor otáč el synchronními otáč kami, přestalo by protínání vinutí magnetickým polem a tím také indukování proudů do rotoru a rotor by se dál otáč el pouze setrvač ností. Otáč ky rotoru jsou poně kud menší než synchronní, takže protínání vodič ů nikdy neustane motorům se proto ř íká asynchronní. Rozdíl synchronních otáč ek ns a otáč ek rotoru n jsou skluzové otáč ky. Pomě r skluzových otáč ek k synchronním otáč kám je skluz ns - n s= ´ 100 [%]. Skluz bývá u malých motorů až 10 %, u velkých asi 1 %. V rotoru se ns p indukuje napě tí s kmitoč tem f2 , který odpovídá skluzovým otáč kám. f2 = ´ (ns - n ) . 60 p ´ ns Dosadíme-li za skluzové otáč ky (ns – n) = sns, dostaneme f2 = ´ s = sf1 . 60 Př i rozbě hu je s = 100% = 1, takže f2 = f1. Kdyby rotor mě l synchronní otáč ky, byl by jeho skluz s = 0. Z toho plyne, že rotorový kmitoč et klesá se skluzem, a proto se nazývá skluzový kmitoč et. Motor nakrá tko Motor se skládá ze statoru a rotoru. Stator má stejnou konstrukci jako stator synchronního stroje. Plášťstatoru u menších motorů je z lité oceli, u velkých motorů se svař uje z plechů. Uvnitřpláště je magnetický obvod z elektrotechnických plechů. Na vnitř ním obvodu statoru jsou drážky, ve kterých je uloženo trojfázové vinutí. Zač átky i konce vinutí jsou vyvedeny na svorkovnici, kde můžeme spojit vinutí buď do trojúhelníku nebo do hvě zdy. Stator je v podstatě u všech trojfázových asynchronních motorů stejný, takže se motory od sebe liší jen provedením rotoru. Rotor nakrátko má vinutí z neizolovaných tyč í vložených do drážek rotoru. Ke zlepšení zábě rové ho momentu a snížení hluku př i rozbě hu i chodu motoru jsou drážky na vně jším obvodu rotoru zešikmeny. Tyč e jsou na obou stranách rotoru spojeny vodivými kruhy nakrátko, takže vinutí tvoř í klec. Vinutí se nyní zhotovuje z hliníku, a to litím pod tlakem. Motor nakrátko je nejrozšíř eně jším motorem, neboťje funkč ně i konstrukč ně jednoduchý, levný, provozně spolehlivý, bezpeč ný, pohodlně se spouští, rozbíhá se s pomě rně dobrým zábě rným momentem, má velkou př etížitelnost, př i promě nlivé m zatížení jsou jeho otáč ky té mě řstálé . Př i spouště ní však způsobuje velký proudový náraz, a tím i velký pokles napě tí v síti, jeho otáč ky lze ř ídit pouze v hrubých skocích, nebo změ nou kmitoč tu, př i malé m zatížení zhoršuje úč iník sítě a moment i výkon je úmě rný druhé mocnině napě tí (s tím je nutné poč ítat př i rozbě hu). Používá se pro pohon odstř edivých č erpadel, ventilátorů, výtahů atd. Pro jednoduché ovládání je vhodný pro dálkové a automatické ř ízení.
L1 L2 L3
U
V W
stator
N
M
rotor
Kroužkový motor Rotor má trojfázové vinutí z izolovaných vodič ů, uložené izolovaně v drážkách rotorové ho svazku plechů. Vinutí je zpravidla spojeno do hvě zdy a jeho konce jsou př ivedeny ke tř em vzájemně izolovaným sbě racím kroužkům, které jsou upevně ny na hř ídeli rotoru. Na sbě rací kroužky př ilé hají grafitové kartáč e, od nichž jde př ívod na rotorovou svorkovnici. K svorkám rotorové svorkovnice se př ipojuje spouště č , jímž se zvě tšuje odpor rotorové ho vinutí. Vě tší motory mívají odklápě č kartáč ů se spojovač em nakrátko, kterým se po dokonč ení rozbě hu nejdř íve spojí sbě rací kroužky nakrátko a teprve potom se kartáč e nadzvednou, aby zbyteč ně nebrousily sbě rací kroužky. Odklápě č kartáč ů se ovládá ruč ní pákou nebo kotouč em nad př edním štítem. Menší motory nemají odklápě č kartáč ů. Asynchronní kroužkový motor je vhodný všude tam, kde se vyžaduje velký zábě rný moment, dále pro nejtě žší dlouhotrvající rozbě h s velkým setrvač ným momentem a pro pohon vyžadující př echodnou změ nu otáč ek. Dále se používá pro speciální pohony např . u jeř ábů.
L1 L2 L3
U
V W
stator
N
Motor s dvojitou klecí Asynchronní motor s dvojitou klecí má na rotoru dvě samostatné klece. Původní vně jší klec bývá s mosazi nebo bronzu, má velký č inný odpor a malou indukč ní reaktanci. Protože se uplatňuje zejmé na př i rozbě hu motoru, ř íkáme jí rozbě hová klec. Vnitř ní klec tzv. pracovní, je zhotovena z mě di. Má velký průřez, takže má malý č inný odpor. Indukč ní reaktance př i rozbě hu je ale velká, neboťklec je uložena hluboko v aktivním železe. Protože má tato klec velký č inný odpor, je zábě rný moment motoru velký. Bě hem rozbě hu se otáč ky rotoru zvě tšují, tím se kmitoč et rotorové ho proudu snižuje až na skluzový kmitoč et. Indukč ní reaktance je po skonč ení rozbě hu malá a rotorový proud se rozdě lí na obě klece v pomě ru jejich vodivosti. Horní klecí prochází malý proud a spodní velký proud. Motor s dvojitou klecí se používá u pohonů vyžadující velký zábě rný moment a č asté spouště ní. V nevýbušné m provedení je vhodný pro doly, kde nahrazuje kroužkový motor, jehož nevýbušné provedení je složité .
Motor s vírovou klecí Tento motor má na rotoru klec z úzkých vysokých tyč í, takže drážky jsou hluboké . Ně kdy se nazývá hlubokodrážkový motor. Jednotlivé tyč e si můžeme př edstavit jako vě tší poč et vodič ů č tvercové ho průř ezu, uložených nad sebou, spojenými č elnými kruhy paralelně nakrátko. Činný odpor každé ho vodič e je stejný, ale jejich indukč ní reaktance je tím vě tší, č ím hloubě ji je vodič v drážce uložen. Př i rozbě hu prochází nejvě tší proud horní č ásti tyč e. Se vzrůstajícími otáč kami tento jev mizí a př i plné m bě hu je proud rozdě len té mě řrovnomě rně po celé m průřezu tyč e. Př íliš hluboké drážky by zeslabily svazek plechů kolem hř ídele a proto tyč e mívají různý průřez. Motor s vírovou klecí má podobné vlastnosti jako motor s dvojitou klecí je však výrobně jednodušší. Motor s vírovou klecí je vhodný zejmé na pro výkon od 30 kW do 250 kW. Zábě rný moment je asi 1,3krát až 1,6krát vě tší než jmenovitý moment. Zábě rný proud dosahuje 6,5násobku až 7násobku jmenovité ho proudu. Př etížitelnost motoru, která je dána pomě rem momentu zvratu Mzv je k jmenovité mu momentu Mn, je 1,7 až 2
10b) ELEKTRICKÁ VÝ ZBROJ MOTOROVÝ CH VOZIDEL Ve vozidle jsou tyto elektrické obvody: a) napájecí b) spouště cí c) zapalovací Napájecí obvod Tento obvod dodává elektrickou energii všem ostatním obvodům, vyrábí ji v generátoru (dynamo, alternátor) a akumuluje ji v akumulátorové baterii. Skládá se z akumulátoru a pomocné ho zař ízení jako např . regulač ní a spínací př ístroje. Stejnosmě rná soustava pracuje s napě tím 6 a 12 V v osobních autech 12 a 24 V v nákladních.
Jeden pól je zpravidla spojen s kostrou vozidla. Výhodou té to soustavy je úspora vodič ů a malý odpor zpě tné ho vodič e tvoř ené ho kostrou vozidla. Zdrojem elektrické energie je akumulátorová baterie, která se př i jízdě dobíjí z dynama nebo alternátoru z usmě rňovač em. Dynamo je s paralelním buzením a k akumulátorové baterii se př ipojuje př es zpě tný spínač , ten př i malé m napě tí dynama odpojí dynamo od baterie a tak zabraňuje, aby se baterie vybíjela přes vinutí dynama. Napě tí dynama udržujeme v urč itých mezích pomocí regulá toru napě tí. Principem regulace je změ na budícího proudu pomocí rezistoru v obvodu budícího vinutí. Spínač K je ovládán vibračním regulá torem. Alternátor pokud je v napájecím obvodu místo dynama je trojfázově synchronní. Vyrábí stř ídaví proud, který se usmě rňuje v polovodič ové m usmě rňovač i. Spouště cí obvod Pomocí tohoto obvodu se roztáč í motor př i startu. Hlavním př ístrojem v obvodu je spouště čjedná se o stejnosmě rný motor se sé riovým buzením. Př i spouště ní je př ipojen k akumulátorové baterii spínač em spouště č e. Toč ivý moment se př enáší od spouště č e na ozubený vě nec setrvač níku pastorkem. Pastorek je zasunut do vě nce setrvač níku jen po dobu spouště ní. Způsoby zasunutí pastorku: a) mechanický b) elektromagnetický c) pomocí výsuvné kotvy spouště č e d) samoč inně Elektromagnetické zasunutí pastorku
U elektromagnetické ho ovládání pastorku je mechanické zasunutí nahrazeno elektromagneticky. Stisknutím tlač ítka S se př ivede napě tí na elektromagnet 1 a ten vtáhne pastorek 2 do zábě ru a souč asně zapne hlavní obvod spouště č e 3.
Zapalovací obvod Jakmile se výbušný motor roztoč í musíme ve vhodné m okamžiku ve válci zapálit stlač enou pohonnou smě s. Zapalujeme ji jiskrou mezi elektrodou zapalovací svíč ky k tomu je zapotř ebí ně kolik 1000V. Zapalovací zař ízení tvoř í: a) zdroj zapalovacích impulsů (zapalovací cívky) b) př erušovač – rozpojuje obvod zapalovací cívky c) rozdě lovač – rozdě luje zapalovací impulsy na jednotlivé cívky Zapalovací obvody dě líme: a) dynamo-bateriové b) magnetové c) elektromagnetické Dynamo-bateriové zapalovací obvody
Špič ka výstupního napě tí vznikne př erušením v elektrické m obvodu s cívkou, v nízkofrekvenč ním obvodu je akumulátorová baterie, vypínač zapalování S, vstupní vinutí I, zapalovací cívky 1 a přerušovač 2 s kondenzátorem 3. Vysokonapě ťový obvod tvoř í výstupní napě tí II zapalovací cívky, rozdě lovač 4, zapalovací svíč ky 5 a kondenzátor př erušovač e. Funkce: Zapalovací cívka je v podstatě transformátor se dvě ma vinutími, př erušovač em rozpojíme vstupní vinutí, př erušením obvodu se uvolňuje magnetická energie nahromadě ná v magnetické m obvodu cívky a mě ní se v energii elektrickou, která se vybíjí v jiskře mezi elektrodami svíč ky. Paralelně ke kontaktům př erušovač e je zapojen kondenzátor – zabraňuje jiskř ení a opalování kontaktů př erušovač e. Magnetové zapalovací obvody Zdrojem napě tí je př ístroj magneto. V magnetu je nízkonapě ťové dynamo s indukč ní cívkou a rozdě lovač . Elektronické zapalovací obvody Tyto obvody dě líme – tranzistorové - tyristorové Tranzistorové – zapalovací obvody pracují jako zesilovač e vložené mezi př erušovač a vstupní vinutí zapalovací cívky. Tyristorové (kondenzá torové) – zapalovací obvod využívá ke vzniku napě ťové špič ky vybití náboje kondenzátoru do vstupního vinutí zapalovací cívky.
11a) SPOUŠTĚ NÍ INDUKČNÍ CH MOTORŮ Spouště ní motoru je př echodný jev, který má za následek změ nu jmenovité ho proudu a momentu motoru. Příspouště ní motorů se snaž íme docílit: a) Malý zábě rný proud b) Velký zábě rný moment Spouště ní trojfázových motorů s kotvou nakrátko. Tyto motoru můžeme spouště t: a) Přímím připojením k síti. Toto spouště ní se používá pro motory menších výkonu (asi 30 kW). Závě rný proud dosahuje 6nasobku In. Motor se př ipojuje k síti 1) spínač em stiskacím. 2) v př ípadě dálkové ho ovládání stykač em b) Odporem nebo tlumivkou ve statoru. Tímto spouště ním se snažíme snížit napě tí na svorkách motoru.Zábě rný proud klesá úmě rně s napě tím. c) autotransformá torem. Statorové vinutí př ipojíme nejprve na odboč ku autotransformátoru a bě hem rozbě hu se postupně napě tí snižuje až se př ipojí na plné napě tí sítě . d) Spouště čem Y/D Zvláštní př epínač jimž se trojfázové vinutí statoru nejdř íve spojí do hvě zdy a po rozbě hu se teprve spojí do trojúhelníku.Motor musí mít ve spojení do trojúhelníku sdružené napě tí sítě . Proudový náraz a zábě rný moment se sníží na 1/3 hodnot př i jmenovité m napě tí. US Př i spojení do hvě zdy prochází každou fází proud IY = Z´ 3 US ´ 3 Př i spojení do trojúhelníku odebírá motor ze sítě proud ID = Z Při spouště ní motoru přepínačem Y/D vznikají dva proudové ná razy: 1) př i zapnutí statoru na síť 2) př i př epojeni vinutí z Y do D e) Spouště ní pomocí rozbě hové spojky Proudový náraz je stejně velký jak př i spouště ní naprázdno tak př i spouště ní př i zatížení. Př i rozbě hu př i zatížení trvá proudový náraz delší dobu, proto se př i rozbě hu používá hydraulické spojky která je umístě na mezi motorem a hnaným strojem. Spojka umožňuje rozbě h zcela odlehč ené ho motoru. Zkrátíme dobu trvání proudové ho nárazu ale nesnížíme ho.
11b) TYPOVÝ PŘ Í KLAD Př íkon elektromotoru je 5 kW, avšak na hř ídeli odevzdává výkon 3,68 kW. Jaká je úč innost motoru a jaké jsou jeho ztráty? (%) P1 = 5 kW P2 = 3,68 kW η= ? P2 ´ 100 P1 3,68 η = ´ 100 5 η = 73,6% η =
ztráty: 100 – 73,6% = 26,4%
12a) KOMUTÁ TOROVÉ MOTORY NA STŘ Í DAVÝ PROUD Tyto motory se používají př edevším v průmyslových závodech (papírny, tiskárny, hutě , cementárny, atp.). Jsou to motory, u nichž lze ř ídit otáč ky plynule. Regulace musí být hospodárná a jednou nastavené otáč ky se nesmí mě nit se zatížením. Komutátorové motory na ST proud jsou nejsložitě jší el. motory. Komutátorové motory mají stator stejný jako asynchronní motory. U jednofázové ho komutátorové ho motoru je statorové vinutí uloženo buď v drážkách na vnitř ním obvodu statoru, nebo je složeno z cívek na vyniklých pólech. Rotor tě chto motorů je obdobný jako u stejnosmě rných strojů. Na komutátor sedají kartáč e a jejich poč et závisí na poč tu pólů fází. U jednofázové ho dvoupólové ho motoru jsou dva kartáč e, u trojfázové ho dvoupólové ho motoru jsou tř iř ady kartáč ů. Př i chodu motoru se objevuje na komutátoru pod kartáč i jiskř ení. Př i tomto jiskř ení vzniká elektromagnetické vlně ní, které se šíř í do okolí motoru, jeho vlnová dé lka je různá a nejvíce šíř í podé l vodič ů a velkých kovových př edmě tů, odkud se vyzař uje do okolí a tím i do ostatních svodů. V rozhlasových a televizních př ijímač ích se vlně ní projevuje praskotem. Rušivé jevy se odstraní nebo zmírní př ipojením kondenzátoru paralelně ke kartáč ům. Norma zař izuje že všechny komutátorové sé riové motory do výkonu 500W musí být opatřeny odrušovacím zař ízením. Komutá torové motory na ST proud dě líme: 1. trojfázové 2. jednofázové Trojfá zový komutá torový derivační motor napá jený do statoru Stator je př ipojen př ímo k síti, rotor je př ipojen př es regulač ní transformátor. K ř ízení napě tí na komutátoru používáme obvykle sbě rač ový transformátor, kterým se mě ní velikost napě tí té mě ř plynule a jímž lze obrátit fáze regulač ního napě tí o 180°. Pro plynulou regulaci otáč ek se napojí motor př es natáč ivý transformátor. Ř ízení otáč ek: Rotor je zadržen. Takže se nemůže otáč et. Po př ipojení statoru na trojfázové ST napě tí vznikne ve statoru toč ivé mag. pole, které indukuje ve vinutí rotoru napě tí UR. Potom př ivedeme př es kartáč e napě tí UT z transformátoru (je stejně velké , ale má opač ný smysl ) a rotor odbrzdíme, protože napě tí se ruší, rotorem neprochází žádný proud a tedy nemůže vzniknout toč ivý moment. Jakmile napě tí z transformátoru snížíme, protlač í napě tí indukované toč ivým mag. polem proud rotorovým vinutím a rotor se roztoč í, ale na takové otáč ky, které mu dovolí ST nucené napě tí transformátoru UT. Dalším snížením napětí z transformátoru můžeme ř ídit otáč ky. L1 L2 L3
A U
V W
N a b c
B
C
Trojfá zový komutá torový derivační motor napá jený do rotoru Motor z pravidla spouštíme př ímím př ipojením k síti př i poloze kartáč ů pro nejnižší otáč ky. Velké motory se spouště jí spouště č em zapojeným do obvodu statoru. Zábě rný moment MZ = (1,5 – 2,5) MN, zábě rný proud IZ = (1,5 – 2) IN. Tyto motory se vyrábě jí pro napě tí 500 V. Vyšší napě tí se nepoužívá s ohledem na kluzné dotyky na sbě racích kroužcích. Jsou to nejbě žně jší motory s plynulou a hospodárnou regulací v široké m rozsahu. U1 L1 L2 L3
Stator W2
U2
V2 V1
W1
Rotor
Jednofá zový komutá torový motor (sériový) Tyto motory se provedením i vlastnostmi podobají SS motorům. Jeho stator musí být složen z elektrotechnických plechů, aby byly ztráty v železe malé . U motorů vě tších výkonů je v drážkách na vnitř ním obvodu statoru kromě hlavních vinutí i vinutí komutač ní a kompenzač ní. U menších a malých motorů jsou cívky vinutí navleč eny na vyniklé póly. Menší motory se př ipojují př ímo k síti, velké se spouště jí př i snížené m napě tí spouště cím transformátorem – obr. 1. Otáč ky motoru ř ídíme změ nou př ivádě né ho napě tí. U komutátorových sé riových motorů ř ídit otáč ky zapojením regulátoru paralelně k vinutí motoru – obr. 2. Otáč ky lze ř ídit od nuly v široké m rozsahu a nezávisí na zatížení motoru. Změ nu otáč ení motoru provedeme tak, že obrátíme fáze př ívodu k hlavním pólům. Jednofázové motory se vyrábě jí pro výkony od ně kolika wattů, až do velkých výkonů. Jejich zábě rný moment je velký a používají se jako trakč ní motory. U malých motorků se dosahuje otáč ek až 14000 ot/min L1 PEN 2 2
U~ D1 d1
RP1 2
D0 d0 M 1~ U1
1U1 2 1U2
RP2 2
M 1~
2U1 2
U2 Obr. 1.
Obr. 2. 2U2
12b) Ř EŠENÍ ELEKTRICKÝ CH OBVODŮ POMOCÍ KIRCHHOFFOVÝ CH ZÁ KONŮ První Kirchhoffův zá kon Platí pro uzel, tj. pro spoj v obvodu, ve které m se proud rozvě tvuje.
Na obrázku je znázorně na č ást el. obvodu se dvě ma uzly A, B mezi které jsou zapojeny tř í rezistory – R1, R2, R3. Do uzlu A př icházejí proudy I1, I2, I3 a I4, a odcházejí z ně ho proudy I5, I6 a I7. Do uzlu B př icházejí proudy I5, I6 a I7 a odcházejí z ně ho proudy I8 a I9. Podle elektronové teorie musí elektrony, které vstupují př i ustálené m proudu do uzlu musí z ně ho zase vystoupit. Potom tedy platí: Pro uzel A: I1 + I2 + I3 + I4 = I5 + I6 + I7. Pro uzel B: I5 + I6 + I7 = I8 + I9. Definice: Součet proudů přichá zejících do uzlu se rovná součtu proudů z uzlu vychá zejících. NEBO Algebraický součet proudů v uzlu se rovná nule.
n
åI k =1
Pro uzel A: I1 + I2 + I3 + I4 - I5 - I6 - I7 = 0 Pro uzel B: I5 + I6 + I7 - I8 - I9 = 0
K
= 0.
Druhý kirchhoffův zá kon Platí pro uzavř ený elektrický obvod.
Definice: Algebraický součet všech svorkových napě tí zdrojů a všech úbytků napě tí na spotřebiči se rovná nule. n
Píšeme tedy: å UK = 0 k =1
Rovnici pro uzavř ený obvod podle obrázku lze sestavit tak, že budeme postupovat ve smě ru šipky ve smyč ce. R1 ´ I1 – U1 + R2 ´ I2 + U2 + R3 ´I3 – R4 ´ I4 = 0. Smě rovou šipku napě tí volíme ve smě ru spádu napě tí, tj. šipka napě tí zdroje jde od kladné svorky k záporné svorce zdroje a šipka napě tí na spotř ebič i (rezistoru) jde ve smě ru proudu procházejícího spotř ebič em.
13a))
JEDNOFÁ ZOVÝ ASYNCHRONNÍ MOTOR
Aby se jednofázový asynchronní motor sám rozbě hl, je u tě chto motorů na statoru kromě hlavního vinutí ještě pomocné vinutí tzv.rozbě hové vinutí. Každé vinutí zaplňuje 1/3 drážek, takže 1/3 drážek zůstává prázdná. Osy obou vinutí svírají úhel 90o. Do rozbě hové ho vinutí je zapojen rezistor, nebo tlumivka, nebo kondenzátor. Připojením obou vinutí na toté ž napě tí je proud v rozbě hové m vinutí č asově posunut té mě řo 1/4 periody oproti proudu v hlavním vinutí. Prostorové natoč ení obou vinutí o 90o a č asové posunutí obou proudů, které jimi prochází, budí v dutině statoru dvě vzájemně posunutá stř ídavá magnetická pole, která dávají výsledné toč ivé magnetické pole potř ebné pro rozbě h motoru. Po rozbě hu se pomocné vinutí může odpojit, protože jeho magnetické úč inky jsou nahrazeny magnetickými úč inky otáč ejícího se rotoru. Stator je vyroben z hliníkové slitiny,dynamové plechy s drážkami pro vinutí jsou mechanicky připevně ny ke kostře. Žábra statoru zajišťují chlazení. Zastavíme– li tento motor, sám se nerozbě hne, pouze odebírá ze sítě velký proud a když jej v č as od sítě neodpojíme spálí se izolace a vinutí. Pootoč íme-li rotorem motor se rozbě hne v tomto smyslu, ve které m jsme otoč ili rotorem. Smysl otáč ení jednofázových asynchronních motorů změ níme změ nou přívodu buď u hlavního vinutí, nebo u pomocné ho (rozbě hové ho) vinutí. Otáč ky jsou stálé a nelze je regulovat, závisejí na poč tu pólů a na kmitoč tu stejně jako u trojfázových asynchronních motorů. Jednofázové motory do výkonu 5 kW lze připojit přímo na síťnn. Proudový náraz nesmí přesáhnout 7 kVA. Vě tší motory se spouště jí př es spouště č . Jednofá zový asynchronní motor s kondenzá torem v rozbě hovém vinutí Tento motor může být připojen trojím způsoben: a) s trvale př ipojeným kondenzátorem, b) s kondenzátorem připojeným jenom při rozbě hu, c) se dvě ma kondenzátory, z nichž jeden slouží k rozbě hu a po rozbě hu se samoč inně odpojí. Druhý kondenzátor jednak pomáhá zvládnout rozbě h motoru, jednak zlepšuje jeho úč iník a je trvale př ipojen k pomocné mu rozbě hové mu vinutí. Zábě rný moment závisí na velikosti kapacity kondenzátoru. Čím je však kapacita vě tší, tím vě tší je také zábě rný moment, ale tím vě tší je také proudový náraz při spouště ní a proud procházející pomocným vinutím při normálním bě hu motoru. Vě tší proud způsobuje vě tší oteplení, proto je kapacita omezena. Zvě rný moment MZ = (1,25 – 1,5) MN. Zábě rný proud IZ = (3 až 4) IN. L3 PEN
Pv
U1
Hv
M 1~
L3 PEN
C
Pv
U2
U1
Hv
M 1~
C1
C2
U2
Jednofá zový asynchronní motor s rezistorem v rozbě hovém vinutí Pomocné rozbě hové vinutí (Pv) je do sé rie spojeno s rezistorem R a je paralelně př ipojeno k hlavnímu vinutí (Hv). Stejné ho úč iníku se dosáhneme, jestliže rozbě hové vinutí zhotovíme s mosazné ho nebo jiné ho odporové ho drátu. Při rozbě hu, po dosažení asi 65% až 75% jmenovitých otáč ek se pomocné rozbě hové vinutí vypne odstředivým vypínač em nebo magnetickým (popř. tepelným) relé , protože je dimenzováno jen na krátkodobé zatížení. Odstř edivý vypínač je namontován na hř ídeli motoru a po jeho zastavení se opě t př ipojí rozbě hové vinutí k hlavnímu vinutí. Toté ž provede magnetické i tepelné relé . Moment zvratu MZV = (1,5 – 2) MN. Při zábě rné m momentu MZ = (1 až 1,5) MN je zábě rný proud IZ = (5 až 6 )IN. Motory se vyrábě jí jako dvojpólové , č tyřpólové i šestipólové a jsou vhodné pro trvalý pohon se snadným rozbě hem. Zapojíme-li místo rezistoru tlumivku, dostaneme té mě řrovnocenný motor, ale dražší. L3 PEN
Pv
U1
Hv
M 1~
R
U2
13b) ZATÍ Ž ENÝ TRANSFORMÁ TOR Na obrázku jsou znázorně ny pomě ry př i zatížené m transformátoru.Výstupní napě tí U2 vyvolá ve vně jším obvodu proud I2 , který prochází také vinutím N2 a v jádru budí indukč ní proud Φ2. Podle Lenzova pravidla působí tento indukč ní tok vždy proti toku Φl .Oba toky se vektorově skládají ve výsledný indukč ní tok Φ. Př i odlehč ení transformátoru se zmenší proud I2 a tím se zmenší i tok Φ2 , což způsobí, že na okamžik zvě tší výsledný tok Φ, který ve vstupním vinutí indukuje vyšší napě tí Ui1 .Toto napě tí působí proti svorkové mu napě tí U1, které potom protlač í vinutím menší proud.Tím se zase výsledný indikč ní tok Φ poklesne na původní hodnotu. Př i vě tším zatížení je to naopak.To znamená že př i každé změ ně zatížení se vstupní proud vždy př izpůsobuje nastale změ ně a to tak, aby se vyrušil magnetizač ní úč inek výstupního proudu.U ideálního transformátoru tj. transformátor beze ztrát se zdánlivý př íkon Sl = Ul ´ I1 rovná zdánlivé mu výkonu S2 = U2 ´ I2 a za tohoto př edpokladu potom př evod :
Proudy a průř ezy vodič ů vinutí jsou v př evrácené m pomě ru k napě tí i k poč tu závitů.Vodič vinutí, které má vě tší poč et závitů, je pro vyšší napě tí, prochází jím menší proud má menší průř ez a naopak. Na obrázku jsou obě vinutí pravotoč ivá a pro lepší přehlednost jsou nakreslena nad sebou.Př i souhlasné m smě ru vinutí mají i indukovaná napě tí Uil a Ui2 souhlasnou orientaci Je-li smě r vstupního vinutí a výstupního vinutí opač ný obr. B mají i indukované napě tí Uil a Ui2 opač nou orientaci. V každé m transformátoru vznikají úbytky napě tí, a to i vinnou č inné ho odporu a reaktance vinutí.Odeč teme-li tyto úbytky napě tí od napě tí Ul, dostaneme tzv. vnitř ní napě tí, které je menší než indukované napě tí př i chodu naprázdno. Po odeč tení úbytků na výstupní straně od Ui2 , dostaneme svorkové napě tí U2 transformátoru př i zatížení.
14a) STEJNOSMĚ RNÉ STROJE Stejnosmě rný stroj je toč ivý elektrický stroj na stejnosmě rný elektrický proud. Pokud je do stejnosmě rné ho stroje př ivádě na energie, pracuje jako stejnosmě rný motor. Pokud je stroji dodávána mechanická energie otáč ením rotoru, pracuje jako generátor stejnosmě rné ho elektrické ho proudu – dynamo Dynamo Činnost dynama je založena na elektromagnetické indukci. Budící proud ve statorové m vinutí vyvolá ve statoru magnetický tok. Ve vinutí se př i jeho otáč ení v magnetické m poli indukuje stř ídavé napě tí, které se komutátorem upevně ným na hř ídeli rotoru, mně ní na napě tí stejnosmě rné . Z komutátoru se stejnosmě rné napě tí odvádí kartáč i na svorkovnici stroje, odkud se odebírá potřebný elektrický proud. Stator dynama bývá vyroben z magneticky mě kké oceli nebo je složen z elektrotechnických plechů. Ke statoru se upevňují hlavní a pomocné póly a vě tšinou i sbě rací ústrojí. Moderní stroje mají hlavní i pomocné póly složeny z plechů. Na jádrech hlavních pólů jsou nasazeny cívky budícího vinutí, které jsou napájeny stejnosmě rným proudem. Polarity hlavních pólů se po obvodu stř ídají, takže za severním pólem následuje vždy jižní, pak severní, jižní atd.. Rotor se kvůli zmenšení ztrát vyrábí z elektrotechnických izolovaných plechů tloušťky 0,5 mm. Má tvar válce a na své m hř ídeli má umístě n komutátor. Vývody cívek rotorové ho vinutí, které je uloženo v drážkách rotoru, jsou př ipájeny k lamelám komutátoru. Komutátor je zař ízení, které slouží k př epojení z jednoho kartáč e na jiný a má funkci usmě rňovač e, protože stř ídavé napě tí indukované v rotorové m vinutí mě ní na napě tí stejnosmě rné . Skládá se z ně kolika vzájemně izolovaných lamel. Ke každé lamele vedou vodič e dvou různých cívek. Celé vinutí rotoru je př es komutátor propojeno. Čím více lamel komutátor má, tím je lepší (mé ně zvlně né ) výstupní stejnosmě rné napě tí. Sbě rací ústrojí př evádí proud mezi vně jším obvodem a vinutím rotoru. Uhlíkové kartáč e dosedají na lamely komutátoru, jsou upevně ny v držácích, které umožňují nastavení správné polohy. Kartáč ů je tolik, kolik má dynamo hlavních pólů. Komutace V magnetické m poli se otáč í závit a v ně m se indukuje napě tí. Př ipojíme-li ke dvě ma polovinám kroužku (lamelám), u kterých jsou propojeny kartáč e, získáme stejnosmě rný proud. Kartáč e se nepohybují a záporný kartáč je stále spojen s vodič em, který prochází pod severním pólem. Kladný kartáč je neustále př ipojen k vodič i procházejícímu pod jižním pólem. Následkem toho tedy od kartáč ů prochází proud stále stejným smě rem – získáme stejnosmě rný proud. Př i komutaci dochází v cívce ke změ ně smě ru proudu (následek otáč ení rotoru). Pro zlepšení komutace se mezi hlavní póly ještě umísťují úzké pomocné póly s komutač ním vinutím. Stejnosmě rný motor Je to toč ivý elektrický stroj u ně hož se př ivádí stejnosmě rný elektrický proud na komutátor i do vinutí statoru. Charakteristickou vlastností stejnosmě rných strojů je, že motor odebírá z elektrické sítě pouze proud potř ebný ke krytí mechanické ho zatížení. Podle zapojení cívek statoru s cívkami rotoru rozeznáváme stejnosmě rné motory: sé riové , derivač ní (paralelní zapojení), kompaundní (č ást statorové ho vinutí je zapojena do sé rie, č ást paralelně ) a motory s cizím buzením. (Podrobně jší informace hledej v otázce 16a )
14b) REVIZE ELEKTRICKÉ HO ZAŘ Í ZENÍ Kaž dá revize zahrnuje: - prohlídky - zkouš ení - mě ření Prohlídky Provádíse ve vypnuté m stavu před zkouš ením Cílem prohlídky je zjistit zda elektrická zař ízení: - jsou v souladu s bezpeč nostními pož adavky norem - jsou správně volena a instalována - nejsou viditelně poš kozena Prohlídkou se musí alespoň zkontrolovat: - způsob ochrany před úrazem el. proudem - mě řenívzdálenostípokud jde o ochranu přepáž kami, zábranou, polohou - použ itíprotipož árních opatření, proti š ířeníohně - kontrola zařízenípřed tepelnými úč inky - volbu vodič ů s ohledem na proudovou zatíž itelnost - volbu vodič ů na pokles napě tí - volbu a seřízeníochranných a kontrolních prvků - použ itía správné umístě níspínacích prvků - volba přístrojů přimě řených vně jš ím vlivům - označ enístředních vodič ů - označ eníochranných vodič ů - označ eníobvodů, pojistek, spínač ů, svorek - vyhovujícízpůsob spojovánívodič ů - přístupnost z hlediska provozu a údrž by Zkoušení Cílem zkouš eníje potvrzení, ž e opatřeník zajiš tě níbezpeč nosti plnísvůj úč el. V průbě hu tě chto zkouš ek musíbýt dbáno na opatření, zabraňujícím poš kozenímajetku a zejmé na ohrož eníosob. Vš eobecné podmínky: Zkouš kou ve stanovené m postupu se ově ří: - spojitost ochranných vodič ů - spojitost vodič ů pospojování - spojitost vodič ů k uvedenína stejný potenciál - izolač níodpor elektrické ho zařízení - napě tíČ SN 34 5611, 34 5610, Č SN IEC 38 - proud Č SN 34 5611, 34 5610, 33 0125 - unikajícíproudy Č SN 34 5611 - dotykové napě tíČ SN 33 2000-4-41, 33 2000-5-54 - izolač níodpor Č SN 34 5611 - impedance smyč ek Č SN 33 2000-4-41 - odpor zemních vodič ů Č SN 33 2000-5-54 - odpor vodič ů pro vyrovnánípotenciálu Č SN 33 2000-441 - zemníodpor Č SN 33 2000-5-54 - toč ivé pole Č SN 33 2000-6-61 - odpor podlah Č SN 33 2000-6-61 - zkouš enívysokým napě tím Č SN 34 561 - toč ivé pole Č SN 33 2000-6-61 - odpor podlah Č SN 33 2000-6-61 - zkouš enívysokým napě tím Č SN 34 5611 - ochrana oddě lením obvodů - ochrana oddě lením obvodů SELV - ochrana oddě lením obvodů PELV - odpor podlahy a stě n - samoč inné odpojeníod zdroje - zkouš ka zapojenípřístrojů - zkouš ka elektrické pevnosti
- funkč nízkouš ky - tepelné úč inky - úbytek napě tí U zkouš ek se zkouš í zejmé na:- hlídač e izolač ního stavu - proudové chránič e - stiskem tlač ítka - napě ťové chránič e - stiskem tlač ítka - úč innost nouzové ho vypínání - úč innost blokovacích opatření - úč innost hlídač ů tlaku - funkč níschopnost svě telných hlásič ů - elektrická pevnost izolace přilož eným napě tím u tě ch zařízení, kde nenítoto dolož eno certifikátem nebo předmě ty nejsou tř.II.
Měření Stav zařízeníse zjiš ť uje vhodnými mě řícími přístroji. Ve zvláš tních případech, kdy nelze prové st mě řenítechnickými prostředky nebo při nehospodárných nákladech, lze jiným způsobem (např. výpoč tem, nebo použ itím síťové ho modelu) dolož it úč innost použ itých ochranných opatření. Zkouš í se zejmé na: - napě tíČ SN 34 5611, 34 5610, Č SN IEC 38 - proud Č SN 34 5611, 34 5610, 33 0125 - unikajícíproudy Č SN 34 5611 - dotykové napě tíČ SN 33 2000-4-41, 33 2000-5-54 - izolač níodpor Č SN 34 5611 - impedance smyč ek Č SN 33 2000-4-41 - odpor zemních vodič ů Č SN 33 2000-5-54 - odpor vodič ů pro vyrovnánípotenciálu Č SN 33 2000-4-41 - zemníodpor Č SN 33 2000-5-54 Dále zkontrolujeme - toč ivé pole Č SN 33 2000-6-61 - odpor podlah Č SN 33 2000-6-61 - zkouš enívysokým napě tím Č SN 34 561
15a) DRUHY DYNAMA A JEJICH CHARAKTERISTIKY Podle toho jakým způsobem se napájí budící vinutí hlavních pólů dynama rozeznáváme: 1. dynama s cizím buzením – mají budící vinutí napájené s cizího zdroje, např.: z akumulátorové baterie, usmě rňovač e (tzv. budič e) apod.. 2. dynama s vlastním buzením – mají budící vinutí napájeno ze své vlastní kotvy; ty dě líme: a) dynama s paralelním buzením – budící vinutí připojeno paralelně k vinutí kotvy b) dynama se sé riovým buzením – budící vinutí je zapojeno do sé rie s vinutím kotvy c) dynama se smíšeným buzením – mají dvě vinutí paralelní a sé riové ;která se ve svých úč incích buď podporují – tj. kompaundní buzení, nebo působí proti sobě – tj. protikompaundní buzení. Každé dynamo své charakteristické vlastnosti a proto je posuzujeme podle charakteristik. Charakteristika naprázdno je křivka udávající závislost svorkové ho napě tí U0 nezatížené ho dynama na budícím proudu Ib při stálých otáč kách. Charakteristika vně jší, tj. zatě žovací, je křivka závislosti svorkové ho napě tí Us dynama na zatě žovacím proudu I při stálé m buzení a stálých otáč kách
Dynamo s cizím buzením Sché ma tohoto dynama je v tab. ve sloupci 2. Budící vinutí je napájeno ze zvláštního zdroje SS proudu a je vně m zapojen regulač ní rezistor pro řízení budícího proudu. Z průbě hu charakteristiky naprázdno vidíme, že při zvě tšování budícího proudu Ib roste svorkové napě tí při chodu naprázdno zpoč átku pomě rně rychle, př ímo úmě rně s budícím proudem. Pozdě ji se však přírůstek svorkové ho napě tí zmenšuje. Zatížíme-li dynamo, jeho svorkové napě tí klesne o úbytek napě tí způsobený vnitřním odporem dynama. US = U0 - RiI (V; V.Ω ,A). US – svorkové napě tí dynama při zatížení U0 – svorkové napě tí naprázdno Ri – vnitřní odpor dynama I proud odebíraný z dynama Protože je vnitřní odpor Ri malý, je úbytek napě tí RiI malý a vně jší (zatě žovací) charakteristika mírně klesá, což znamená, že se svorkové napě tí dynama s cizím buzením při zatížení příliš nemě ní. Je-li tř eba toto napě tí zvýšit, provede se to přibuzením dynama, tj.zmenšením odporu v budícím vinutí. Tím se zvě tší mag. tok i indukované napě tí. Dynamo s cizím buzením se používá jen ve zvláštních př ípadech protože potř ebujeme k buzení pomocný zdroj SS proudu.
Dynamo se sériovým buzením Budící vinutí je zapojeno v sé rii s vinutím kotvy (tab. sloupec 4). Zatě žovací proud je zároveň budícím proudem, a proto se svorkové napě tí zatížením znač ně mě ní. Zpoč átku se rychle zvyšuje, na nejvyšší hodnotě v malé m rozsahu té mě řkonstantní a pak opě t rychle klesá. Dynamo se při chodu naprázdno nenabudí, protože budícím vinutím neprochází žádný proud a na svorkách nenamě říme remanentní napě tí. Dynamo se sé riovým buzením se v praxi nepoužívá, protože se jeho napě tí se zatížením velmi mě ní. Princip tohoto dynama se používá př i brždě ní sé riové ho motoru do rezistoru.
Dynamo s paralelním buzením V tab. ve sloupci 3 je sché ma zapojení dynama s paralelním buzením. Budící vinutí má mnoho závitů z pomě rně tenké ho drátu a je zapojeno paralelně k vinutí kotvy. Prochází jím proud odebíraný přímo z kotvy, který se rovná asi 3% až 8% proudu kotvy.Budící proud nezávisí na cizím zdroj, což je velká výhoda tohoto dynama. Charakteristika naprázdno se podobá charakteristice naprázdno dynama s cizím buzením. Aby se dynamo nabudilo, musí mít hlavní póly remanentní (zbytkový) magnetismus. Dynamo tedy pracuje nejdříve s cizím buzením. Při tomto magnetické m toku v kotvě se indukuje pomě rně malé tzv. remanentní napě tí Ur, které budícím vinutí protlač í sice malý budící proud, ale vznikne magnetický tok, jenž se přič ítá k remanentnímu magnetické mu toku hlavních pólů. V takto získané m mag. poli se indukuje vě tší napě tí. Toto postupné buzení dynama trvá tak dlouho, dokud budící proud nedosáhne hodnoty odpovídající jmenovitým otáč kám. Vně jší charakteristika se z poč átku podobá vně jší charakteristice dynama s cizím buzením. Po dosažení urč ité ho maximálního proudu svorkové napě tí rychle klesá. S poklesem svorkové ho napě tí se zmenšuje budící proud, dynamo se odbuzuje a indukované napě tí se rychle zmenšuje, až klesne na nulu. Nejmenší proud Imin odpovídá napě tí indukované mu remanentním magnetickým tokem, je to zároveň zkratový proud IK. Z toho vidíme že pozvolné přivedení dynama do zkratu není nebezpeč né . Dynamo s paralelním buzením se používá nejč astě ji, protože jeho svorkové napě tí se při zatížení málo mě ní. Přibuzením pomocí regulátoru zapojené ho do obvodu magnetů lze snadno udržet žádanou hodnotu svorkové ho napě tí.
Dynamo se smíšeným buzením Sdružuje vlastně dynamo s paralelním buzením a dynamo se sé riovým buzením. Jeho sché ma je v tab. ve sloupci 5. Vidíme, že na hlavních pólech je dvojí vinutí. Paralelní vinutí je připojeno paralelně k vinutí kotvy a do jeho obvodu je zapojen regulač ní rezistor pro ř ízení napě tí. Do sé rie s vinutím kotvy je zapojeno sé riové budící vinutí. Smíšené vinutí může být kompaundní nebo protikompaundní. U kompaundního buzení podporuje sé riové vinutí svými magnetickými úč inky paralelní vinutí, kdežto u protikompaundního buzení sé riové ho vinutí působí proti vinutí paralelnímu. Průbě h zatě žovací charakteristiky u tě chto dynam závisí na pomě ru poč tu závitů sé riové ho vinutí k poč tu závitů paralelního vinutí. Nejč astě ji jsou budící vinutí provedena tak, že paralelní vinutí budí dynamo na jmenovité napě tí UN a sé riové vinutí zesiluje buzení tak, že při zatížení kompenzuje úbytek napě tí na kotvě . Při vě tším zatížení prochází sé riovým vinutím vě tší proud, tím se dynamo samoč inně přibuzuje, napě tí se zvyšuje a pro velký rozsah zatížení je té mě řstálé (křivka a). Vhodným poč tem závitů sé riové ho vinutí lze dosáhnout toho, že je při zvě tšení zatížení svorkové napě tí vyšší než př i chodu naprázdno, takže lze vyrovnat úbytek i ve vně jším obvodu. Takové to buzení se nazývá překompaundované (křivka b). Při malé m poč tu závitů sé riové ho vinutí, tj. př evládá-li paralelní vinutí nad sé riovým, vně jší charakteristika rychle klesá (křivka c). Takové mu buzení říkáme nedokompaundované . Pokles svorkové ho napě tí je však menší než u dynama s paralelním buzením. U protikompaundního buzení svorkové napě tí znač ně klesá se zatížením (křivka d) a proud nakrátko je pouze o málo vě tší než jmenovitý proud. Dynama s protikompaundním buzením se používají u ně kterých svářeč ek pro obloukové svařování. Dynama s kompaundním buzením se používají tam, kde se č asto vyskytuje promě nlivé zatížení nebo i obč asné přetížení a pro speciální úč ely.
Charakteristika Zatě žovací (vně jší) Naprázdno (vnitř ní)
Sché ma zapojení
Dynamo
buzení
1 cizí 2 Paralelní vlastní sé riové smíšené
3 4 5
15b) ODBORNÁ ZPŮ SOBILOST PRACOVNÍ KŮ V ELEKTROTECHNICE § 3 - Pracovníci sezná mení 1. Pracovníci seznámení jsou ti, které organizace v rozsahu jimi vykonávané č innosti seznámila s př edpisy o zacházení s elektrickými zař ízeními a upozornila je na možné ohrožení tě mito zař ízeními. 2. Seznámení a upozorně ní podle odst. 1 provede organizací pově řený pracovník s kvalifikací odpovídající charakteru č innosti a poř ídí o tom zápis, který podepíše spolu s pracovníky seznámenými. § 4 - Pracovníci poučení 1. Pracovníci pouč ení jsou ti, které organizace v rozsahu jimi vykonávané č innosti seznámila s př edpisy pro č innost na elektrických zař ízeních, zaškolila je v té to č innosti, upozornila na možné ohrožení tě mito zař ízeními a seznámila s poskytováním první pomoci př i úrazech elektrickým proudem. 2. Organizace je povinna stanovit obsah seznámení a dobu školení s ohledem na charakter a rozsah č inností, kterou mají pracovníci uvedení v odst. 1 vykonávat, a zajistit ově ř ování znalostí tě chto pracovníků ve lhůtách, které předem urč í. 3. Seznámení, školení, upozorně ní a ově ř ení znalostí podle odst. 1 - 2 provede pro obsluhu elektrických zař ízení organizací pově ř ený pracovník s kvalifikací odpovídající charakteru č innosti, a pokud jde o práci na elektrických zař ízeních, pracovník s ně kterou z kvalifikací uvedených v § 5 až § 9; poř ídí o tom zápis, který podepíše spolu s pracovníky pouč enými. § 5 - Pracovníci znalí 1. Pracovníci znalí jsou ti, kteř í mají ukonč ené odborné vzdě lání uvedené v př íloze 2 a po zaškolení složili zkoušku v rozsahu stanovené m v § 14 odst. 1. 2. Zaškolení a zkoušku uvedené v odst. 1 je povinna zajistit organizace. Obsah a dé lku zaškolení stanoví organizace s ohledem na charakter a rozsah č innosti, kterou mají pracovníci vykonávat. Dále je povinna zajistit nejmé ně jednou za tř i roky jejich př ezkoušení. 3. Zaškolení provede organizací pově ř ený pracovník s kvalifikací odpovídající charakteru č innosti, kterou mají pracovníci vykonávat. Zkoušení nebo přezkoušení podle odst. 2 provede organizací pově ř ený pracovník s ně kterou z kvalifikací uvedených v § 6 až § 9 ; poř ídí o tom zápis, který podepíše spolu s pracovníky znalými. 4. § 6 - Pracovníci pro samostatnou č innost 5. Pracovníci pro samostatnou č innost jsou pracovníci znalí s vyšší kvalifikací, kteř í 6. splňují požadavky pro pracovníky uvedené v § 5 odst. s1 7. mají alespoň nejkratší požadovanou praxi uvedenou v př íloze 1 8. prokázali složením další zkoušky v rozsahu stanovené m v § 14 odst. 1 znalosti potř ebné pro samostatnou č innost. 9. Zkoušku uvedenou v odstavci 1 je povinna zajistit organizace. Dále je povinna zajistit nejmé ně jednou za tř i roky přezkoušení pracovníků pro samostatnou č innost. 10. Zkoušení nebo př ezkoušení provede organizací pově ř ená tř íč lenná zkušební komise, jejíž nejmé ně jeden č len musí mít ně kterou z kvalifikací uvedených v § 7 až § 9. Komise poř ídí o tom zápis, který její č lenové podepíší.
§ 7 - Pracovníci pro řízení činnosti 1. Pracovníci pro ř ízení č innosti jsou pracovníci znalí s vyšší kvalifikací, kteř í 2. splňují požadavky pro pracovníky uvedené v § 6 odst. 1 nebo v § 5 odst. s1 3. mají alespoň nejkratší požadovanou praxi uvedenou v př íloze 1 4. prokázali složením další zkoušky v rozsahu stanovené m v § 14 odst. 1 znalosti potř ebné pro ř ízení č innosti. 5. Zkoušku uvedenou v odstavci 1 je povinna zajistit organizace, dále je povinna zajistit nejmé ně jednou za tř i roky přezkoušení pracovníků pro ř ízení č innosti. 6. Zkoušení nebo př ezkoušení provede organizací pově ř ená tř íč lenná zkušební komise, jejíž nejmé ně jeden č len musí mít kvalifikaci uvedenou v § 8 nebo § 9. Komise poř ídí o tom zápis, který její č lenové podepíší. O termínu a místě konání zkoušek nebo př ezkoušení organizace prokazatelně uvě domí př íslušný orgán dozoru alespoň č tyř i týdny př ed jejich konáním. § 8 - Pracovníci pro řízení činnosti prová dě né dodavatelským způsobem a pracovníci pro řízení provozu 1. Pracovníci pro ř ízení č innosti provádě né dodavatelským způsobem jsou pracovníci znalí s vyšší kvalifikací, kteř í: a) splňují požadavky pro pracovníky uvedené v § 7 odst. 2 nebo v § 6 odst. 1 b) mají alespoň nejkratší požadovanou praxi uvedenou v př íloze 1 c) prokázali složením další zkoušky v rozsahu stanovené m v § 14 odst. 1 znalosti potř ebné pro ř ízení č innosti provádě né dodavatelským způsobem 2. Pracovníci pro ř ízení provozu jsou pracovníci znalí s vyšší kvalifikací, kteř í a) splňují požadavky pro pracovníky uvedené v § 7 odst. 1 nebo v § 6 odst. 1 b) mají alespoň nejkratší požadovanou praxi uvedenou v př íloze 1 c) prokázali složením další zkoušky v rozsahu stanovené m v § 14 odst.1 znalosti potř ebné pro ř ízení provozu 3. Zkoušky uvedené v odst. 1 a 2 je povinna zajistit organizace, dále je povinna zajistit nejmé ně jednou za tř i roky přezkoušení pracovníků pro ř ízení č innosti provádě né dodavatelským způsobem a pracovníků pro ř ízení provozu. 4. Zkoušení nebo př ezkoušení provede organizací pově ř ená tř íč lenná zkušební komise, jejíž nejmé ně dva č lenové musí mít kvalifikaci uvedenou v odst. 1 nebo v § 9. Komise poř ídí o zkoušení nebo př ezkoušení zápis, který její č lenové podepíší. O termínu a místě konání zkoušek nebo př ezkoušení organizace prokazatelně uvě domí př íslušný orgán dozoru alespoň č tyř i týdny před konáním zkoušky nebo př ezkoušení. V té to lhůtě uvě domí i př íslušnou organizač ní složku (závod) organizace pro rozvod elektrické energie, půjde-li o pracovníky pro ř ízení č innosti provádě né dodavatelským způsobem nebo o pracovníky pro ř ízení provozu elektrických odbě rných zař ízení př ipojených př ímo na zař ízení veř ejné ho rozvodu elektř iny. § 9 - Pracovníci pro prová dě ní revizí 1. Pracovníci pro provádě ní revizí elektrických zař ízení (dále jen "revizní technici") jsou pracovníci znalí s vyšší kvalifikací, kteř í mají ukonč ené odborné vzdě lání uvedené v př íloze 1 a na žádost organizace složili zkoušku př ed ně kterým z př íslušných orgánů dozoru (dnes ITI). 2. Pro provádě ní zkoušek a přezkušování revizních techniků platí zvláštní př edpisy vydané př íslušnými orgány dozoru.
§ 10 - Pracovníci pro samostatné projektová ní a pracovníci pro řízení projektová ní 1. Pracovníci pro samostatné projektování a pracovníci pro ř ízení projektování jsou ti, kteř í mají odborné vzdě lání a praxi urč enou zvláštními př edpisy a složili zkoušku ze znalostí př edpisů k zajiště ní bezpeč nosti práce a technických zař ízení a z př edpisů souvisejících s projektováním. 2. Zkoušku uvedenou v odst. 1 je povinna zajistit organizace, která projektuje, dále je povinna zajistit nejmé ně jednou za tř i roky př ezkoušení pracovníků pro samostatné projektování a pracovníků pro ř ízení projektování. 3. Zkoušení nebo př ezkoušení provede nejmé ně tř íč lenná organizací pově ř ená zkušební komise, jejíž nejmé ně jeden č len musí mít kvalifikaci uvedenou v odst. 1 nebo v § 8 nebo § 9. Komise poř ídí o zkoušení nebo o př ezkoušení zápis, který její č lenové podepíší. O termínu a místě konání zkoušek nebo př ezkoušení organizace prokazatelně uvě domí př íslušný orgán dozoru alespoň č tyř i týdny př ed jejich konáním. V té že lhůtě uvě domí i př íslušný závod organizace pro rozvod elektrické energie, půjde-li o pracovníky, kteř í projektují elektrická odbě rná zař ízení urč ená pro př ímé př ipojení na zař ízení veř ejné ho rozvodu elektř iny. § 11 - Kvalifikace ve zvlá štních případech 1. Absolventi vysoké školy elektrotechnické a absolventi př írodově decké fakulty oboru fyziky, kteř í pracují jako asistenti v laboratoř ích škol všech stupňů, považují se na svých pracovištích za pracovníky pro ř ízení č innosti, pokud složili zkoušku v rozsahu stanovené m v § 14 odst. 1. Jejich znalosti musí být ově ř ovány přezkoušením nejmé ně jednou za tř i roky. 2. Pracovníci vě deckých, výzkumných a vývojových ústavů, kteř í mají vysokoškolské vzdě lání, v rámci výuky složili zkoušky z elektrotechniky, elektroniky nebo fyziky, nebo složili závě reč nou zkoušku z elektrotechniky, nebo jaderné fyziky na střední odborné škole a kteř í vykonávají experimentální práci na vymezených vě deckých, výzkumných nebo vývojových pracovištích, se považují za pracovníky pro samostatnou č innost, pokud složili po zaškolení zkoušku v rozsahu stanovené m v § 14 odst. 1. Jejich znalosti musí být ově ř ovány nejmé ně jednou za tř i roky. 3. Uč itelé , kteř í používají př i výuce na školách elektrická zař ízení pod napě tím, se považují pro tuto č innost za pracovníky pro samostatnou č innost, musí však být v používání zař ízení prokazatelně zaškoleni a jejich znalosti bezpeč nostních př edpisů souvisejících s jejich č inností musí být ově ř ovány př ezkoušením nejmé ně jednou za tř i roky. 4. Zkoušení nebo př ezkoušení pracovníků uvedených v odst. 1 - 3 provede tř íč lenná zkušební komise, jejíž nejmé ně jeden č len musí mít ně kterou z kvalifikací uvedených v § 7 až 9. Komise o tom poř ídí zápis, který její č lenové podepíší. 5. Komisi ustanovuje vedoucí organizace.
16a) STEJNOSMĚ RNÉ MOTORY Podstata stejnosmě rného motoru Stejnosmě rné motory mají stejnou konstrukci jako dynama, ale mají jinou funkci. Každý motor se skládá ze statoru se sbě racím ústrojím a z rotoru (kotvy) s komutátorem. Činnost stejnosmě rných motorů se zakládá na silové m úč inku magnetické ho pole na vodič jimž proté ká proud. Vzájemným působením magnetické ho pole statoru a kotvy vznikne síla, kterou vyvine toč ivý moment motoru. Síla působící na každý vodič vinutí kotvy je dána vztahem Fl = BIl [A;T, A,m] Φ Magnetická indukce ve vzduchové mezeře je B = , kde S je plocha pólu. Je-li na kotvě N S Φ vodič ů dé lky l, je tažná síla motoru F = NIl s Př i otáč ení kotvy, protíná její vinutí magnetické pole a v tomto vinutí se indukuje napě tí Ui. Pravidlem pravé ruky urč íme, že působí proti proti př ivedené mu svorkové mu napě tí Us. Jeho velikost je jako u dynama úmě rná magnetické mu toku a obvodové rychlosti, tj. otáč kám Ui » Φn Proud procházející kotvou je dán pouze rozdílem napě tí Us př ivedené ho na svorky motoru a indukované ho napě tí Ui I = Us - Ui kde R je odpor vinutí kotvy, pomocných pólů a R kompenzač ního vinutí. Tento odpor je malý, a proto př i spouště ní motoru n = 0 a Ui = 0, by vznikl velký proudový náraz, které mu musíme zabránit. Velkým spouště cím proudem se vyvine sice velký zábě rný moment, ale př íliš velký proud by nebezpeč ně zahř ál vinutí, způsobil by jiskř ení kartáč ů a pravdě podobně by přepálil pojistky nebo vypnul jistič . Vznikl by také velký pokles napě tí sítě . Proudový náraz př i spouště ní zmenšujeme spouště č em, zapojením do sé rie s vinutím kotvy. Čím rychleji se rotor (kotva) otáč í tím vě tší je indukované napě tí Ui, tím menší je rozdíl Us - Ui a tím menší proud odebírá motor ze sítě . Bě ží-li motor naprázdno, je indukované napě tí té mě řstejně velké jako napě tí př ivedené na svorky motoru, neboťúbytek napě tí ve vinutí kotvy je malý. Zvě tší- li se zatížení motoru, sníží se jeho otáč ky, a tím se zmenší indukované napě tí Ui. Rozdíl Us - Ui se zvě tší a vinutím kotvy prochází vě tší proud. Tím se zase zvě tší toč ivý moment motoru, takže opě t nastane rovnováha mezi mechanickým momentem a momentem motoru. Př i odlehč ení motoru je tomu naopak. Otáč ky se zvýší, indukované napě tí Ui vzroste, rozdíl Us - Ui se zmenší a motorem prochází menší proud. Odbě r proudu ze sítě závisí tedy na zatížení a ř ídí se samoč inně . Stejnosmě rné motory rozdě lujeme podle zapojení budícího vinutí s vinutím kotvy na motory s cizím buzením, paralelním buzení, sé riovým buzením a smíšeným buzením. U motorů nás zajímá sché ma zapojení, spouště ní, charakteristiky motorů, ř ízení rychlosti a použití motorů. Důležité jsou dvě charakteristiky a to momentová charakteristika, která udává závislost momentu na proudu v kotvě , a otáč ková charakteristika, která udává závislost otáč ek na zatížení, tj. také na proudu v kotvě .
Motor s cizím buzením. Vinutí hlavních pólů statoru je př ipojeno k jiné mu zdroji proudu než vinutí kotvy. Protože je budící tok Ф nezávislý na změ ně napě tí kotvy, je buzení stálé a otáč ky závisejí jen na svorkové m napě tí Us. Svorkové napě tí Us je v rovnováze s indukovaným napě tím Ui a s úbytkem napě tí ∆ U na kotvě . Us = Ui + ΔU . Úbytek napě tí ∆ U je asi 10% svorkové ho napě tí př i jmenovité m proudu, což je pomě rně málo, takže se otáč ky snižují velmi pomalu. Otáč ková charakteristika je té mě řvodorovná př ímka. O takové m motoru ř íkáme, že má tzv. tvrdou otáč kovou charakteristiku. Moment motoru se př i stálé m magnetické m toku závisí podle vztahu M ~ Ф I na proudu kotvy, tj. na zatížení. Momentová charakteristika je př ímka, která se př i velké m zatížení mírně ohýbá vlivem zvě tšující se reakce kotvy. Zábě rný moment je dostateč ný, neboťje omezen pouze odporem spouště č e. Motor s cizím buzením se používá všude tam, kde je tř eba plynulé ř ízení rychlosti ve velké m rozsahu. Motor s paralelním buzením U motoru s paralelním buzením je budící vinutí hlavních pólů př ipojeno paralelně k vinutí kotvy. Spouště č Rs je zapojen do sé rie s vinutím kotvy. Protože musí být př i spouště ní budící proud Ib velký, aby vybudil př imě ř eně velký magnetický tok Ф potř ebný pro požadovaný zábě rný moment, je budící vinutí zapojeno př ed spouště ním na plné napě tí sítě . Regulátorem Rr ř ídíme budící proud a tím i otáč ky. Př i spouště ní musí být tento regulátor zcela vyř azen. Magnetický tok je stálý, toč ivý moment je úmě rný proudu kotvy. Zanedbáme-li reakci kotvy, je momentovou charakteristikou př ímka. Zvě tší-li se zatížení, otáč ky motoru př i stálé m buzení poklesnou, ale ne o mnoho, protože se zatížením se zvě tší i reakce kotvy, která zeslabí magnetický tok; tím se pokles otáč ek té mě ř vyrovná. Motor s paralelním buzením má tzv. tvrdou charakteristiku, jako motor s cizím buzením. Př i malé m zatížení motoru se nesmí nikdy přerušit magnetismus, tím by se otáč ky nebezpeč ně zvýšily a motor by se mohl poškodit. Motor s paralelním buzením používáme k pohonům, u kterých se vyžadují stálé otáč ky, nezávislé na zatížení. Motory se sériovým buzením Motor se sé riovým buzením má vinutí hlavních pólů zapojeno do sé rie s vynutím kotvy. Zanedbáme-li úbytek napě tí ΔU ve vinutích motoru, je na svorkách stálé napě tí sítě a rychlost otáč ení je nepř ímo závislá na magnetické m toku. Nejsou-li póly nasyceny, je magnetický tok př ímo úmě rný proudu a rychlostní charakteristikou je hyperbola. Otáč ky motoru se zatížením rychle klesají, tj. otáč ková charakteristika u motorů se sé riovým buzením je mě kká. Dokud nejsou póly nasyceny, je moment M př ímo úmě rný druhé mocnině proudu I. Momentovou charakteristikou je parabola. V nasycené m stavu se magnetický tok Φ zvě tšuje pomaleji, takže otáč ky se tak rychle nesníží a moment je o ně co menší. Motor se sé riovým buzením se nesmí nikdy použít pro ř emenový pohon. Kdyby spadl ř emen, motor by se náhle odlehč il, otáč ky by se nebezpeč ně zvýšily a došlo by k havárii. S pracovním strojem se motor spojuje buď pevnou spojkou, nebo ozubeným převodem. Zábě rný moment motoru je velký, až č tyř násobný v porovnání s jmenovitým momentem, a proto se motor se sé riovým buzením používá k pohonům jeř ábů, jako trakč ní motor atd..
Motor se smíšeným buzením Motor se smíšeným buzením má sé riové i paralelní vinutí, jejichž magnetické toky působí buď souhlasně , nebo proti sobě . Podobně jako u dynam mluvíme o kompaundním nebo protikompaundním buzení. Působí-li obě vinutí stejným smě rem, má motor vě tší zábě rný moment než motor s paralelním buzením a otáč ky se tolik nesnižují jako u motoru se sé riovým buzením. U tohoto motoru také nehrozí nebezpeč í, že by se př i náhlé m odlehč ení poškodil. Působí-li sé riové vinutí proti paralelnímu, udržuje motor otáč ky př i promě nlivé m zatížení. Zvě tší-li se zatížení, otáč ky klesnou, sé riovým vinutím prochází vě tší zábě rný proud, buzení se zeslabí a otáč ky se opě t zvýší. Motory se používají k pohonu výtahů, bagrů, trolejbusů apod.. Stejnosmě rné motorky Malé stejnosmě rné motorky používáme nejvíce v automatizač ních zař ízení, protože mají ně které vlastnosti lepší než motory na stř ídavý proud. U stejnosmě rných motorů můžeme plynule dosáhnout malých i velkých otáč ek v široké m rozsahu. Mají velký zábě rný moment a př i stejné m výkonu jsou průmě rně asi tř ikrát lehč í. Jejich nevýhodou je komutátor, na které m jiskř ía opotř ebovávají se kartáč e. Malé stejnosmě rné motorky rozdě lujeme na univerzální s permanentními magnety, se sé riovými magnety, s paralelním buzením a bezkontaktní. Univerzá lní motorek má sé riové buzení a můžeme jej př ipojit na stejnosmě rný nebo stř ídavý proud. Př i napájení stejnosmě rným proudem musí být př ipojen k síti svorkami, kterými je vybaven vě tší poč et závitů. Př i stř ídavé m napě tí se př ipojuje k menšímu poč tu závitů, aby se zmenšila indukč nost vinutí. Motorky s paralelními magnety mají budicí vinutí s póly nahrazeno stálými magnety, které jsou zhotoveny ze slitin AlNiCo. Otáč ky lze u nich ř ídit pouze změ nou napě tí kotvy. Jejich konstrukce je jednoduchá, ale př i provozu se musí dbát na to, aby nedošlo k odmagnetování. Jejich výkon nepř ekrač uje 10 W. Malé motorky s paralelním i sériovým buzením mají obdobné konstrukč ní provedení jako motory na velké výkony a mají stejné vlastnosti. Bezkontaktní motorek má rotor z permanentního magnetu, který se otáč í v magnetické m poli statoru. Na statoru jsou dvě nebo tř i cívky, které se postupně napájí přes tranzistory nahrazující komutátor s kartáč i. Činnost tranzistorů, tj. jejich otevírání a zavírání, se ř ídí snímač em polohy rotoru. Bezkontaktní motorky se používají v automatizač ní a ř ídící technice, pro pohon magnetofonů atd. Ř ízení otá ček a změ na smyslu otá čení stejnosmě rných motorů Otáč ky stejnosmě rných motorů jsou závislé na napě tí a magnetické m toku podle vztahu US n~ . Z tohoto vztahu vidíme, že otáč ky můžeme ř ídit buď změ nou svorkové ho napě tí US, Φ nebo změ nou magnetické ho toku Φ, tj. změ nou buzení. Otáč ky stejnosmě rných motorů se ř ídí změ nou svorkové ho napě tí US př edřadným reostatem. Na př edřadné m odporu vznikne úbytek napě tí, o který se sníží př ivádě né napě tí. Jako př edř adný reostat nesmíme použít spouště č , protože je dimenzován pro rozbě h, nikoliv pro trvalý chod. Tato regulace je nehospodárná, protože v př edř adné m reostatu vznikají velké ztráty (zahř íváním), zejmé na máme-li dosáhnout malé rychlosti př i velké m zatížení. Př i změ ně magnetické ho toku Φ je motor zpravidla vyroben tak, že je př i jmenovitých otáč kách magnetický tok zcela využit a nelze už o mnoho zvě tšovat buzení, a tím zmenšovat jeho otáč ky. Čím menší je tok Φ, tím vě tší jsou otáč ky. Otáč ky lze mě nit v pomě ru 1 : 2,5 až 1:3, u speciálních motorů až 1 : 5.
Změ ny smyslu otáč ení stejnosmě rných motorů se dosáhne zámě nou vodič ů na př ívodu ke kartáč ům, neboťtím obrátíme smysl proudu v kotvě , zatímco budící vinutí zůstane původní smysl proudu. Brždě ní stejnosmě rných motorů Brždě ní stejnosmě rných motorů můžeme provádě t do rezistorů, rekuperací (do sítě ), nebo protiproudem. Motor s paralelním buzením má budící vinutí př ipojeno paralelně k vinutí kotvy a procházejí jím budící proud. Má-li se motor s paralelním vinutím brzdit do rezistorů, odpojí se kotva od sítě a př ipojí se k ní zatě žovací reostat. Budící vinutí motoru zůstane př ipojeno k síti. Jako zatě žovací reostat můžeme použít spouště č , ale musí být k tomuto úč elu konstruován. V reostatu se mě ní pohybová energie motoru na energii elektrickou a ta se mě ní v teplo. Př i brždě ní motoru s paralelním buzením rekuperací se dodává elektrická energie do sítě , a to bě hem doby, kdy motor bě ží jako generátor. Zač ne-li se motor př ipojený k síti otáč et působením vně jších sil vě tšími otáč kami, než jsou jmenovité otáč ky, a př ibudíme-li jej, bude se v kotvě indukovat vyšší napě tí, než je napě tí sítě . Proud kotvy změ ní smě r a motor bude pracovat jako dynamo. Př i brždě ní rekuperací nemusíme motor přepojovat, protože polarita svorek se nemě ní, takže budícím vinutím prochází proud původním smě rem. Př i brždě ní protiproudem se motor s paralelním buzením rychle odpojí od sítě , př epne se na opač ný smysl otáč ení a znovu se př ipojí k síti. Př i tomto brždě ní vznikne velký proudový náraz, a proto je obtížné jiště ní př ívodu motoru. Brždě ní protiproudem se používá pouze u malých motorů v př ípadě nebezpeč í. Brždě ní působí až do úplné ho zastavení a pak se musí motor ihned odpojit od sítě , aby se neroztoč il opač ným smyslem. Motor se sériovým buzením má budící vinutí spojeno s vinutím kotvy do sé rie. Př i brždě ní do rezistorů se motor odpojí od sítě a př ipojí se k ně mu zatě žovací reostat. Motor pracuje jako dynamo. Proud kotvy prochází opač ným smě rem, a aby se nezrušil zbytkový magnetismus v pólech, musíme př epólovat budící vinutí. Brzdící úč inek je tím vě tší, č ím vě tší je odpor reostatu. Rekuperací se sériovým buzením v praxi nebrzdíme, protože svorkové napě tí na motoru v generátorické m chodu je velmi promě nlivé . Př i brždě ní protiproudem př ipojujeme motor se sériovým buzením na opač ný smysl otáč ení. Obvykle přepínáme vinutí kotvy, protože smě r průchodu proudu v budícím vinutí se nemě ní. Motor se smíšeným buzením brzdíme př i odpojené m sé riové m buzení jako motor s paralelním buzením.
16b) TYPOVÝ PŘ Í KLAD Č. 4 V elektrické m obvodu napájené m stř ídavým napě tím220 V (50 Hz) ukazuje ampé rmetr proud 0,5A, voltmetr UR na č inné m odporu 100 V, a další voltmetr napě tí UL na indukč ní reaktanci 196 V. Urč ete velikost impedance č inné ho odporu R a indukč ní reaktanci. Dále urč ete indukč nost, úč iník cosφ a úhel φ, č inný, jalový a zdánlivý výkon.
U 220V = = 440Ω I 0,5A UR 100V = = 200Ω Indukč tnost cívky - R = I 0,5A UL 196V Činný odpor - XL = = = 392Ω I 0,5A XL XL 392 Indukč ní reaktance - L = = = = 1,25H ω 2ππ 2π ´ 50 R 200 Úč iník cos φ - cosj = = = 0,454 Z 440
Impedance – Z =
Fázový posun mezi proudem a napě tím zdroje je φ = 63°. Činný výkon obvodu je dán výkonem ztraceným v č inné m odporu - P=UR ´ l= (100 ´ 0,5 ) W=50W Jalový (magnetizač ní) výkon je výkon potřebný k vytvoř ení mag. pole Q = UL ´ I = ( l96 ´ 0,5 ) = = 98 VAr Zdánlivý výkon - S = U ´ I = (220 ´ 0,5) = 110VA
17a) ELEKTRICKÁ TRAKCE Třídění trakce: a) podle druhu: - hlavní dráhy - dálkové (vlak ) - předměstské (tramvaje) - dráhy povrchových dolů - městské dráhy podzemní dráhy - hlubinné důlní dráhy b) třídění podle proudové soustavy: - normalizované napětí stejnosměrných soustav 250 V důlní hlubinné dráhy 600 V městské dráhy 750 V podzemní dráhy 1,5 kV dráhy povrchových dolů 3 kV hlavní dráhy. - el. dráhy jednofázové soustavy s nízkým kmitočtem 11 kV 25Hz (USA). - el. dráhy jednofázové soustavy s průmyslovým kmitočtem 25kV 50Hz (Německo). c) třídění podle přívodu energie do vozidla - závislá trakce: el. energie se k vozidlu přivádí trakčním vedením nezávislá trakce: zdroj el. energie je přímo ve vozidle. Hlavní dráhy 1)stejnosměrná trakce na drahách ČD Napájecí napětí je 3kV, proud se usměrňuje v měnírnách rozložených podél trati ve vzdálenosti 20-40km k rozvodu ST proudu měníren se používá: soustava 100/22/3 KV. K usměrnění se používají usměrňovače ve starším provedení rtuťové jednoanodové (starší), polovodiče (novější). 2)střídavá trakce na hlavních drahách ČD Napájecí napětí 25 kV 50Hz, trolej je napájená z trans. (1 fázových) připojených k společné rozvodné síti. Jsou připojeny tak aby zatížení všech 3 fází bylo rovnoměrné. Napětí 25 kV je v lokomotivě je transformováno na napětí vhodné k napájení motorů např. (800 V) dále je přivedeno k motoru. Městská el. hromadná doprava Dopravní prostředky městské hromadné dopravy s el. pohonem jsou vedeny: a) na společných vozovkách s ostatními dopravními prostředky (trolejbus) b) v samostatném dráhovém tělese (tramvaj) c) nad zemí (rychlodráhy) d) pod zemí (metro) Městská povrchová doprava- je zajišťována tramvajemi a trolejbusy. Zařízení městské el. povrchové dopravy zahrnuje: - měnírny - vrchní vedení - vrchní stavba - vozidla Měnírny – zde je soustředěno zařízení pro usměrnění –ST proudu a zařízení pro jeho rozvod do SS napájecí sítě.
Vrchní vedení – konstrukce trolejového vedení musí zajišťovat spolehlivou dodávku el. proudu k motorům vozidel. Proud se odebírá buď smykovým sběračem, valivým sběračem (kladka), nebo nůžkovým sběračem (pantograf). Při trolejbusové trakci jsou oba póly izolovány od země (dva dráty vedené 60 cm od sebe). Trolejová síť tramvají i trolejbusů je rozdělena na vzájemně izolované úseky, každý je samostatně napájen kabely z jednoho napáječe (délka úseku 1-2 km). Kolejnice jsou mezi sebou vodivě propojeny měděnými spoji. Trolejový drát je z mědi, je zavěšen v izolátorech připevněných na příčných ocelových drátech, nebo lanech. Podzemní dráha – metro Pro napájení metra byla zvolena soustava SS napětí 750 V a pro dodávku el. energie do měníren soustava ST napětí 22 kV. Měnírny jsou vybaveny transformátory s olejovým chlazením popřípadě s nehořlavou náplní. Usměrňovače jsou polovodičové, provedení několika jednotek, kde každá je na proud 3000 A. Rozvodné zařízení se skládá ze SS rozvaděče, který má několik napáječových polí. Každý napáječ napájí jeden úsek. Proud se přivádí k vozidlům tzv. přívodní kolejnicí, kladný pó je připojen k přívodní kolejnici, záporný k jízdní kolejnici. Nezávislá trakce Nevyžaduje rozvod el. energie, neboť zdroj energie je přímo ve vozidle (dieslův motor, turbína, akumulátor, setrvačník).
17b) Ř Í ZENÍ NAPĚ TÍ TRANSFORMÁ TORU Napě tí transformátoru můžeme ř ídit změ nou př evodu, který je dán pomě rem
U1 N1 , = U2 N2
N2 . Z uvedené ho vztahu vidíme, že zmenšová ním počtu zá vitů N1 sekundá rního vinutí sniž ujeme výstupní napě tí. Ř ízení napě tí může být buď stupňové, nebo plynulé. Stupňové ř ízení napě tí se dosáhne př epínáním odboč ek na vinutí, té mě řplynulé ho ř ízení se dosáhne u sbě rač ové ho transformátoru a plynulé ho ř ízení se dosáhne natáč ecím transformátorem.
toho výstupní napě tí U2 = U1 ´
Transformá tor s odbočkami na vinutí Na obrázku je sché ma jednofázové ho transformátoru s odboč kami na vinutí, které se př epínají volič ovým př epínač em. U výkonových transformátorů lze př epínat odboč ky př i zatížení pouze pomocí př epínač ů speciální konstrukce, neboťpř i odpojení odboč ek se nesmí př erušit proudový odvod, ani se vinutí odboč ky nesmí spojit nakrátko, aby v odboč ce nevznikl velký proud nakrátko.
Sbě račový transformá tor Sbě rač ové transformátory jsou ř iditelné transformátory, u nichž se napě tí nastavuje v jemných stupních odpovídajících závitové mu napě tí. Natá čivý transformá tor Natáč ivý transformátor je v podstatě trojfázový kroužkový motor, který má na hř ídeli rotoru samosvorný šroubový převod, takže lze natoč it rotor o libovolný úhel. Natáč ivé transformátory se používají k plynulé mu ř ízení napě tí v laboratoř ích, u el. pecích, na konci rozvodných sítí atp..
18a) ZÁ KLADNÍ POLOVODIČOVÉ SOUČÁ STKY Polovodiče bez přechodu PN Jejich vlastnosti se mě ní: a) s teplotou b) s osvě tlením c) s př iloženým napě tím d) s mag. polem a) Termistor Jsou to teplotně závislé odpory u nichž se vzrůstající teplotou odpor klesá. Termistor se používá k rychlé mu a př esné mu mě ř ení teploty, k mě ření rychlostí kapalin a plynů v potrubí, jako ochrana žhavení elektronek nebo žárovek a také př i stabilizaci pracovního bodu tranzistoru. Pozistor – se vzrůstající teplotou roste i odpor. b) Fotorezistor Mně ní svůj odpor s osvě tlením. Využívá fotoefekt tzn., že př i osvě tlení se uvolňují elektrony, ale ty neemitují, ale zůstávají uvnitřhmoty. Čím více svě tla, tím více uvolně ných elektronů a tím menší odpor. (ve tmě odpor 1MΩ, př i svě tle 1kΩ – Hallův č lánek) Fotorezistory se využívají př i mě ř ení a regulaci, jako sluneč ní zdroje a jako sluneč ní pohony (selen) c) Varistor Je polovodič ová souč ástka, která je závislá na př iložené m napě tí, používaná letka je karbit kř emíku. Varistory se využívají ke stabilizaci napě tí a k ochraně proti př epě tí (ventilová bleskojistka) d) Tyristor ( také s př echodem PN) Z blokovacího do propustné ho stavu se tyristor dostane sepnutím (př echod II. závě rný). Na ř ídící elektrodu se př ipojí kladné napě tí, které vyvolá proud IG, nebo blokovací napě tí př estoupí hodnotu průrazné ho napě tí. Vypnutí tyristoru nastane když: 1. tyristorem neprochází proud 2. na tyristor se př ipojí závě rné napě tí Použití: - jako jednoduchý ř ízený usmě rňovač - k bezkontaktnímu spínání -kř ízení velikosti napě tí
Polovodiče s přechodem PN 1. Dioda Je polovodič ová souč ástka s jedním př echodem PN. Propustnost diody:elektrický proud v jednom smě ru propouští a v druhé m ne, proto zle diodu využít k usmě rně ní stř ídavé ho proudu na stejnosmě rný. U diod se polovodič typu P nazývá anoda a polovodič typu N se nazývá katoda. Druhy diod: - podle materiálu: a) Germániové b) Kř emíkové - podle provedení: a) hrotové b) plošné
Diody podle použití: a) Stabilizač ní (Zenerova) b) Kapacitní (varikap) c) Fotodioda d) LED dioda a) Stabilizační diody Jsou to plošné kř emíkové diody s velmi tenkým přechodem PN a s typickou voltampé rovou charakteristikou. Ostrý zlom v závě rné m smě ru je způsoben tím, že př i tzv. Zenerové m napě tí je v př echodu PN silné elektrostatické pole, které vytrhává ze svých vazeb elektrony což vede k prudké mu nárůstu závě rné ho proudu př i té mě řstálé m napě tí. Je to Zeyerův průraz, který není lavinovitý, takže se dioda nepoškodí. Prudký nárůst závě rné ho proudu se využívá ke stabilizaci napě tí. b) Kapacitní diody Jsou speciální plošné kř emíkové diody, které vykazují závislost kapacity přechodu na př iložené m napě tí v závě rné m smě ru. Využíváme je k elektronické mu ladě ní rezonanč ních obvodů. c) Fotodiody Plošné kř emíkové diody, které mají oké nko v pouzdru pro možnost osvitu PN svě telným zářením. Tato dioda mně ní svůj odpor a nebo je sama zdrojem el. napě tí. Úč inkem svě telných paprsků dojde k uvolňování valenč ních elektronů a tím ke zvě tšení zbytkové ho proudu, když je dioda zapojena v závě rné m smě ru. d) LED diody Př i průchodu proudu emitují tyto diody svě telné záření, př eskokem elektronů v oblasti př echodu PN a dochází k uvolňování fotonů neboli svě tla. 2. Tranzistor Má dva př echody PN. Skládá se ze tř í vrstev, které mají různé vodivosti. Stř ední vrstva má vodivost typu P a nazývá se bá ze – dě rová vodivost. Krajní vrstvy mají vodivosti typu N, nazývajíce Kolektor a Emitor. Př echody:a) K-B – kolektorový b) E-B – emitorový Náhradní zapojení tranzistoru si můžeme př edstavit jako spojení dvou polovodič ových Kolektor diod z nichž jednu tvoř í kolektor-báze a druhou editor-báze. Báze Emitor
Základní rozdě lení tranzistorů 1. Bipolá rní – je ovládán proudem v bázi. Využívá oba druhy nosič ů, tj. elektronů a dě r 2. Unipolá rní – je ovládán napě tím, proto je vlastní spotř eba malá. a) Tranzistor NPN – musí mít na kolektoru vždy kladné napě tí b) Tranzistor PNP – má na kolektoru vždy záporné napě tí
NPN
PNP
Kolektorové ztráta Průchodem proudu přes kolektor se tranzistor zahř ívá. Množství tepla vzniklé ho na tranzistoru urč uje tzv. kolektorová ztráta: PC = UCE ´ IC [W] PC – tepelný výkon UCE – napě tí mezi kolektorem a emitorem IC – proud v kolektoru
18b) TRANSFORMÁ TOR NAPRÁ ZDNO Př ipojíme-li vstupní vinutí na stř ídavé napě tí U1 a na výstupní vinutí nepř ipojíme žádnou zátě ž, ř íkáme, že transformátor pracuje naprázdno (obr.1). Transformátor v tomto př ípadě odebírá proud I10 , který je
Obr. 1. Transformátor př i chodu naprázdno
Obr.2 Fázorový diagram transformátoru př i chodu naprázdno
fázově posunut za napě tím U1 té mě řo 90°, neboťtransformátor př edstavuje pro síťindukč ní zatížení. Proud I10 podle fázorové ho diagramu (obr. 216) má dvě složky. Magnetizač ní proud Iμ = I jehož fázor je kolmý k fázoru napě ti U1, a č inný proud IFE = IČ který je ve fázi s napě tím U1. Proud IFE kryje ztráty v magnetické m obvodu a ve vstupnim vinutí. Magnetizač ní proud Iμ budí stř ídavý indukč ní tok φ1. Časovou změ nou indukč ního toku φ1 se ve vstupním vinutí indukuje napě tí Ui1 a ve výstupním vinutí napě tí Ui2. Obě napě ti, Ui1 a Ui2, jsou za indukč ním tokem φ1 zpoždě na o 90°, takže jsou v protifázi s napě tím U1 (jak je znázorně no ve fázorové m diagramu). Na svorkách výstupního vinutí je napě ti U2 = -UI2. Indukované napě tí v jednom závitu uin je stejně velké ve vstupnim vinutí jako ve výstupnim vinuti. Indukovaná napě tí Ui1 a Ui2, jsou př ímo úmě rná poč tu závitů N1 a N2, takže Ui1 = uiN ´ N1 a Ui2 = uiN ´ N2 Ui1 se nazývá převod nebo také transformační pomě r. Ui2 Protože př i chodu transformátoru naprázdno platí U1 = Ui1 a U2 = Ui2 . Př evod je dán také U1 N1 pomě rem p = = U2 N2 Pomě r indukovaných napě tí p =
Napě tí jsou př ímo úmě rná poč tu závitu. Do fázorové ho diagramu (obr.2) zakreslujeme tzv. výstupní napě tí př epoč ítané na vstupní stranu. Kdybychom do ně ho vynášeli skuteč né výstupní napě tí, byl by např . př i převodu transformátoru p = 22 000/400 = 55 je fázor výstupního napě tí mnohem menší než fázor vstupního napě tí, což by č inilo potíže př i kreslení fázorové ho diagramu. Př epoč ítané napě tí, N1 označ ujeme č árkou. Pro výstupní napě tí platí U`i1 = ´ Ui1 N2 V okamžiku př ipojení nezatížené ho transformátoru k síti vznikne proudový náraz, který může být až 15krát vě tší, než je jmenovitý proud, protože impedance transformátoru je malá. Po vybuzeni magnetické ho toku (tj. bě hem ně kolika period) se proud transformátoru př i chodu naprázdno ustálí a č iní asi 3% až 10% jmenovité ho proudu. Menší hodnoty platí pro vě tší transformátory. Proud je za vstupním napě tím č asově posunut té mě řo 90°, takže úč iník cosφ je malý.
19a) PASIVNÍ SOUČÁ STKY V ELEKTROTECHNICE Rezistory jsou elektronické souč ástky, jejichž základní požadovanou vlastností je elektrický odpor žádané velikosti. Podle konstrukč ního provedení je dě líme na dvě velké skupiny: 1. Rezistory se dvě ma vývody (pevné a nastavitelné ) 2. Rezistory s více než dvě ma vývody (rezistory s odboč kami a potenciometry) Jako nastavitelné rezistory (reostaty) pracují v elektronických obvodech vě tšinou potenciometry nebo potenciometrové trimry, které mají jeden vývod odporové dráhy buď nezapojený, nebo spojený se sbě rač em. Nezávisle na př edcházejícím dě lení můžeme z technologické ho hlediska rozdě lit rezistory na: 1. Vrstvové (odporový materiál ve formě vrstvy) 2. Drátové (vinuté odporovým drátem) Charakteristické vlastnosti: Jmenovitý odpor rezistoru je výrobcem předpokládaný odpor souč ástky v ohmech. Nejpoužívaně jší ř ady jsou E6, E12 a E24. Ř ada E6 obsahuje v každé dekádě 6 hodnot: 1 1,5 2,2 3,3 4,7 6,8 Jmenovité zatíž ení je výkon, který se smí za urč itých podmínek stanovených normou př emě nit v rezistoru na teplo, aniž by teplota jeho povrchu př ekroč ila př ípustnou velikost. Konkré tní teploty jsou závislé na konstrukč ním provedení rezistoru. Nejniž šídovolené napě tí – výrobce udává toto napě tí mezi vývody. Pro vrstvové rezistory je napě tí 100 V, pro metalizované (0,25) 50 V, pro metalizované (0,5) je napě tí 350 V a pro drátové rezistory 500 až 1500 V. Šumové napě tí – vlivem nerovnomě rné ho pohybu uvnitřrezistoru vznikají mezi vývody malé č asově nepravidelné změ ny potenciálu. Kdybychom tyto změ ny zesílily a př ivedli do reproduktoru slyšely bychom charakteristický zvuk – šum elektrické ho obvodu. Tento šum je dvojí a) tepelné šumové napě tí b) povrchové šumové napě tí Kondenzá tory jsou dvojpólové souč ástky konstruované takovým způsobem, aby vykazovaly kapacitu definované velikosti. Jsou tvoř eny dvě ma vodivými elektrodami, které jsou navzájem oddě leny dielektrikem. Kondenzátory můžeme rozdě lit podle použité ho dielektrika na tyto hlavní skupiny: 1. Vzduchové 5. Slídové 2. S papírovým dielektrikem 6. Keramické nebo skleně né 3. Z metalizované ho papíru 7. Elektrolytické 4. S plastovou fólií Podle konstrukce rozlišujeme kondenzá tory: 1. Pevné (s kapacitou, kterou nelze mě nit) 2. S promě nnou kapacitou (ladící a dolaďovací) 1) Nabíjení kondenzátoru Př ipojíme-li kondenzátor př es mě ř ící př ístroj na zdroj stejnosmě rné ho napě tí zač ne obvodem proté kat proud (nabíjecí), který se snaží vyrovnat rozdíly nábojů na deskách kondenzátoru a zdroje.
Deska A – vytvář í záporná náboj a deska B – kladný, proud poteč e jen krátkou dobu než se A B náboje vyrovnají, pak obvodem neteč e žádný proud – nastává druhá situace. I>0
2) Odpojíme-li zdroj od kondenzátoru, kondenzátor zůstává nabyty a drží si získaný náboj. 3) Vybíjení kondenzátoru Kondenzátor je zapojený do zkratu, elektrony se zač nou pohybovat od desky A k desce B – obvodem teč e proud (vybíjecí), tak dlouho dokud se kondenzátor úplně nevybije. Důlež ité poznatky: a) proud teč e odvodem jen př i nabíjení nebo vybíjení. b) pokud je kondenzátor nabit – neteč e žádný proud. c) v kondenzátoru lze hromadit elektrický náboj a jak dlouho se tam udrží záleží na kvalitě dielektrika. d) vlastnosti podržet elektrický náboj ř íkáme kapacita C [F] U stř ídavé ho napě tí jehož polarita se periodicky mě ní se bude kondenzátor periodicky nabíjet a vybíjet. Pro stejnosmě rný proud má kondenzátor nekoneč ný ohmický odpor R, pro stř ídavý proud má kondenzátor kapacitní odpor XC a ř íkáme mu kapacitní reaktance. Napě tí a proud nejsou ve fázi, tzn. že napě tí není maximální ve stejné m okamžiku jako proud. Proud př edbíhá napě tí o 90° Ztrátový č initel tgδ V kondenzátoru dochází ke ztrátám jednak v dielektriku (závislé na kmitoč tu), jednak svodem mezi elektrodami. V ideálním kondenzátoru je úhel vektoru mezi napě tí a vektorem proudu φ = 90°. U skuteč né ho kondenzátoru je tento úhel menší o tzv. ztrátový úhel δ. Pak tgδ je tzv. ztrátový č initel. Ztrátový č initel má být co nejmenší, uvádí se pro urč itý kmitoč et. Nejmenší ztrátový č initel mají vzduchové kondenzátory (10-5 až 10-6 př i frekvenci desítky MHz) kondenzátory slídové a keramické (10-4 př í 1MHz). Naproti tomu elektrolytické kondenzátory se vyznač ují znač ně vysokým ztrátovým č initelem, tgδ = 0,2 až 0,35; tantalové kondenzátory mají ztrátový č initel o ně co nižší. Ztrátový č initel se znač ně zvyšuje s rostoucí frekvencí a klesající teplotou. Cívky souč ástky realizované spirálovým uspoř ádáním vodič e. Charakteristickou vlastností je indukčtnost L. Je to souč ástka lineá rní a frekvenčně nezá vislá . Podle konstrukce rozeznáváme: a) Solenoid – cívka navinutá na válec b) Toroid – cívka navinutá do kruhu. Cívka př ipojená na stejnosmě rný proud má za př íč inu vznik elektromagnetické ho pole ( v závitech i kolem nich). Toto pole zase obráceně indukuje v závitech další proud jehož smě r je opač ný než prou ze zdroje a tím se původní proud oslabuje. Tento jev se nazývá samoindukce. Jednotkou indukč nosti je Henry ( č ti ánry) a protože je to jednotka velká používají se menší mH, μH. Indukč tnost cívky závisí na: a) poč tu závitů b) uspoř ádaní závitů c) materiálu jádra Čím vě tší poč et závitů N tím vě tší indukč nost L. Každá cívka má: a) jistý odpor vinutí b) pozitivní kapacitu mezi závity c) svodový odpor (pokud je nekvalitní izolacce) Tyto výše uvedené parametry ovlivňují činitel jakosti Q.
19b) ZVLÁ ŠTNÍ TRANSFORMÁ TORY Autotransformá tor - je transformátor , který má pouze jedno vinutí, rozdě lené na dvě č ásti. Jedna č ást vinutí s N1 závity je spojena do sé rie s druhou č ásti vinutí s N2 závity. Část vinutí s N2 závity je společ ná pro vstupní i výstupní stranu a prochází jí rozdíl proudů I2 - I1. U1 N1 + N2 Př evod autotransformátoru : p = = U2 N2
Sché ma autotransformátoru
Autotransformátory se používají ke snižování nebo i ke zvyšování napě tí. Nesmíme je však použít k transformaci vysoké ho napě tí na nízké nebo nízké ho napě tí na malé , protože př i př erušení společ né ho vinutí N2 by se nebezpeč né napě tí dostalo na stranu nižšího napě tí. Proto ho také nelze použít jako bezpeč ný transformátor, který musí mít vstupní obvod oddě lený od výstupního. Autotransformátory se používají v domácnostech pro př evod napě tí 120V na 220V. Trojfázové autotransformátory se používají ke spouště ní asynchronních a synchronních motorů, k regulaci napě tí na koncích rozvodných sítí nebo ke vzájemné mu spojování sítí s různým napě tím. 1. Výkon průchozí – SP = U1 ´ I1 - který přenáší ze vstupní strany na výstupní stranu 2. Výkon typový – ST = I1 ´ (U1 – U2) - který se přenáší transformací Svařovací transformá tory - jsou dvojího provedení a) Na odporové svař ováni je zapotř ebí velmi malé napě tí - 4V až~ 12V a velký proud -1 kA až 100 kA. Tento transformátor má na výstupní straně nejč astě ji jeden závit z lité mě di, který má kanálky jimiž proté ká chladící voda. Svař ovací proud se ř ídí přepínáním odboč ek na vstupním vinutí.Velké svař ovací transformátory jsou bez odboč ek a jsou spojeny s autotronasformátorem, jimž se ř ídí proud.
Sché ma odporové ho svařování
b) Př i obloukové m svař ování je k zapálení zapotř ebí napě tí 60V až 70V a k udržení obloku je zapotř ebí napě tí 20V až 25V.Oblouk má zápornou charakteristiku to znamená že př i poklesu napě tí se zvě tší proud a naopak.Pro svař ování se ale vyžaduje, aby se nastavený proud co nejmé ně mě nil, i když napě tí kolísá vlivem změ ny dé lky oblouku.Uvedeným požadavkům vyhovuje tzv. rozptylový transformátor, který má strmou charakteristiku. Př i zapalování oblouku je obvod ve zkratu a pomě r zkratové ho proudu IK k jmenovité mu proudu IN bývá IK/IN = 1,5. Proud se ř ídí oddalováním,vysouváním nebo natáč ením rozptylové ho jádra transformátoru.
Přístrojové transformá tory - Mě ř ící transformátory proudu a napě tí Mě řícítransformá tor proudu Mě ř ícím transformátorem proudu napájíme ampé rmetr př i mě ření velké ho stř ídavé ho proudu v zař ízení NN. Př i mě ř ení zapojíme vstupní vinutí do sé rie se zátě ží.Na svorky výstupního vinutí př ipojíme ampé rmetr na normalizovaný rozsah do 5A př ípadně 1A. N1 Sekundární proud na ampé rmetru je dán vztahem I2 = ´ I1 N2
Mě řící transformátor proudu
Mě řícítransformá tor napě tí Mě ř ícím transformátorem napě tí napájíme voltmetr př i mě ření stř ídavé ho vysoké ho napě tí. Transformátor toto napě tí transformuje na normalizované nízké napě tí 100V. Vstupní vinutí je napojeno na napě tí, které chceme mě ř it. Na výstupních svorkách je zapojen voltmetr. Výstupní vynutí musíme vždy uzemnit aby mě ř ící obvod nezískal vysoký potenciál úč inkem kapacity mezi výstupním a vstupním vynutím. Uzemně ní je nutné I pro bezpeč nost obsluhy, protože př i poruše izolace mezi vstupním a výstupním vynutím by bě hem mě ření vzniklo nebezpeč né napě tí. Pokud chceme mě ř it ně kolika př ístroji, př ipojujeme další př ístroje paralelně . Sekundární vinutí mě ř ícího transformátoru napě tí nesmíme nikdy spojit nakrátko.
Mě řící transformátor napě tí
20a) RLC VE STŘ Í DAVÝ CH OBVODECH Sé riové zapojení rezistoru, cívky a kondenzátoru. R UR
XL
XC
UL
UC
U
Proud je v celé m obvodu stejný. Úbytek na rezistoru UR = I ´ R je s proudem ve fázi. Fázor kreslíme do vodorovné osy v kladné m smě ru. Úbytek napě tí na cívce UL = I ´ XL = I ´ ω L předbíhá proud o 90°, kreslíme v kladné m smě ru svislé osy. Úbytek napě tí na kondenzátoru UC = I ´ XC = (1/ω C) ´ I je zpoždě n za proudem o úhel 90°, takže jeho fázor kreslíme v záporné m smě ru svislé osy. Geometrický souč et fázorů úbytků napě tí, UR, UL a UC se rovná svorkové mu napě tí zdroje U. U = UR + UL + UC Mezi svorkovým napě tím je fázový posun φ. Podle toho zda má výsledná reaktance charakter indukč nosti nebo kapacity rozlišujeme fázový posun φ a) kladný b) zá porný Př evládá – li XL > XC je proud zpoždě n za svorkovým napě tím a fázový posun je kladný +φ. V obvodech kde Xc > XL př edbíhá proud svorkové napě tí a fázový posun je záporný – φ. Jestliže XL > XC pak vypoč tome svrkové napě tí U = U2 + (UL - UC ) 2 = I R 2 + (X L - X C ) 2 . Sériové zapojení cívky a kondenzá toru XL
Paralelní zapojení rezistoru a cívky R
XC
XL I
I
U
Paralelní zapojení rezistoru a kondenzá toru R
XC I
Paralelní zapojení cívky a kondenzá toru L XC
IC
Paralelní zapojení rezistoru, cívky a kondenzá toru R
XC
IR IL IC
I U
IL
U
IR
U
XL
IR
I
U
IL IC
20b) TRANSFORMÁ TOR NAKRÁ TKO Výstupní svorky transformátoru nakrátko jsou spojeny bezodporovou spojkou. Výstupní napě tí U2 se rovná nule a celé vstupní napě ti U2 se spotř ebuje ve vinuti transformátoru. U1 U1 R = Ustálený proud nakrátko I1K = a cosρ 1K = kde Zje impedance Z Z R2 + X2 transformátoru. Bě žné transformátory mají malou impedanci. Úbytky napě ti jsou malé , a proto jejich zkratové proudy jsou velké a pro transformátory nebezpeč né , neboťnamáhají vinutí jak tepelně , tak i mechanicky. Jejich vinutí musí být dobře upevně no a staženo, aby vydrželo první náraz dynamických sil př i zkratu. fázorový diagram transformátoru nakrátko je na obr.. Zde je tř eba si ujasnit rozdíl mezi pojmy proud nakrátko a zkratový proud. Zkratový proud je č asově promě nný proud po náhlé m spojení transformátoru nakrátko př i urč ité m napě tí; proud nakrátko je ustálený proud transformátoru př i stavu nakrátko.
Obr. fázorový diagram transformátoru nakrátko Impedanci transformátoru a tzv. napě tí nakrátko zjišťujeme mě ř ením na transformátoru spojené m nakrátko Napě tí nakrátko Uk je napě tí na vstupní straně , př i které m prochází vstupnim vynutim transformátoru jmenovitý proud I1N, Jsou-li jeho výstupní svorky spojeny nakrátko. Napě tí nakrátko se udává v procentech Jmenovité ho vstupního napě tí U1N a ř íká se UK ´ 100 mu procentní napě tí nakrátko. %uK = U1 Toto procentní napě tí nakrátko je udáváno na štítku transformátoru a je důležité pro urč ení ustálené ho proudu nakrátko a pro paralelní spojování transformátorů.
21a) VÝ ROBA ELEKTRICKÉ ENERGIE Rozdě lení elektráren: 1. Tepelné – využíváme tepelné ohmický vázané energie uvolně né př i spalování fosilního paliva (tuhé , kapalné a plynné ). 2. Jaderné – u kterých se využívá jaderné energie vznikající př i rozpadu atomových jader uranu 235 nebo plutonia 239. 3. Vodní – využívají vodní energie řek a moř í 4. Ostatní: a) Vě trné – Využívají energie vě tru k pohonu generátoru. Staví se v místech, která jsou vystavena stálým a pravidelných vě trů. V době bezvě tř í musí být postaráno o náhradní pohon generátoru nebo o náhradní zdroj el. energie. b) Sluneční – Př emě ňují sluneč ní zář ení v polovodič ových kolektorech př ímo v el. energii, nebo se sluneč ní zář ení soustř eďuje v obrovských parabolických zrcadlech, kde se promě ní v teplo, které se pozdě ji využije k ohř evu vody nebo k výrobě páry. Polovodič ové sluneč ní baterie se používají k napájení družic. c) Geotermá lní – Využívají horkou vodu, nebo páru z vrtů do vnitra země . d) Elektrá rny s magnetohydrodynamickým generá torem – jsou založeny na principu pohybu ionizované ho plynu s teplotou 2500 – 3000 °C v silné m mag. poli. e) Elektrá rny s termoelektrickými generá tory – pracují na principu termoel. jevu. Mají-li jaderný zdroj tepla, nazývají se termonukleá rní. Tepelné elektrá rny 1. parní (kondenzač ní) 2. teplárny s kombinovanou dodávkou el. a tepelné energie. 3. plynové (plynové turbíny a spalovací motory) Parní elektrárna Pára vzniklá ve varné m systé mu je nasycená a má teplotu cca. 250 – 300 °C. Nasycená pára není vhodná pro turbínu, poně vadž obsahuje znač né množství drobných kapič ek vody a je jí nutno př edehř át pomocí přehř íváku na teplotu cca. 500 – 600 °C a vé st o vysoké m tlaku do vysokotlaké č ásti parní turbíny. Tam pára expanduje (rozpíná se) a př edává svou energii lopatkám parní turbíny. V turbíně se sníží teplota páry a tím i tlak a vede se ke kondenzaci v kondenzátoru, kde se vytvář í podtlak pro velkou úč innost chlazení pomocí pároproudé vývě ry. V kondenzátoru jsou rovně ž chladící trubky, pára ve styku s chladícími trubkami kondenzuje. Teplárny Ostrá pára v turbíně expanduje na tlak 0,5 MPa – 1 MPa, podle požadavků odbě ratelů. Potom se pára vede do rozvadě č e, na který jsou př ipojeny dálkové parovody. Parovod se pára př ivádí do obytných, veř ejných a průmyslových budov, kde se používá ¨k vytápě ní, klimatizaci, k př ípravě teplé vody a k technologickým úč elům. Ně které teplárny využívají jako teplonosnou látku teplou vodu. Teplonosná voda se v teplárně ohř ívá v parních ohř ívácích.
Plynová elektrárna K – kompresor T - turbína G – generátor M – motor SK – spalovací komora
1) přívod vzduchu 2) stlač ený vzduch 3) zplodiny hoření 4) expandované plyny 5) přívod paliva
Tyto elektrárny používají pro pohon el. generátorů plynové turbíny. Vzduch stlač ený v kompresoru je vede do spalovací komory, kde se spaluje plynné nebo kapalné palivo a odtud jsou zplodiny hoř ení př ivádě ny do turbíny, kde dochází k expanzi plynu a turbína roztáč í generátor. Celý agregát je roztáč en motorem a po roztoč ení se motor rozpojí rozbě hovou spojkou. Jaderná elektrá rna Tepelná energie se získává jadernou reakcí, která nastává ště pením jader atomů uranu 235 obohacené ho o 5% plutonia. Př iř ízené reakci ště pení jádra uranu se výskavá 83% tepelné energie a 17% energie radioaktivního zář ení. Ště pení probíhá v jaderné m reaktoru, který má dvě hlavní č ásti: 1) aktivní zó na – je zde umístě no jaderné palivo 2) moderá tor – ve které m se zpomaluje pohyb neutronů (grafit, tě žká voda)
Vodní elektrá rna 1) Jezové (průtoč né ) – spád vytvoř en jezem. 2) Derivač ní (náhonové ) – spád vytvoř en umě lým kanálem. 3) Př ehradní (akumulač ní) 4) Př eč erpávací 5) Př ílivové
21b) KONDENZÁ TOR, REZISTOR A CÍ VKA V OBVODU STŘ Í DAVÉ HO PROUDU Rezistor v obvodu stř ídavé ho proudu Jestliže máme rezistor v obvodu stř ídavé ho proudu, tak vždy uvažujeme že se jedná o č inný odpor. Činný odpor mají tepelné spotř ebič e (žárovka, vař ič … ). Jsou to spotř ebič e u nichž můžeme zanedbat indukč tnost a kapacitu. Z hlediska fá zového posunu mezi napě tím a proudem můžeme ř íci že napě tí a proud jsou ve fá zi.
Cívka v obvodu stř ídavé ho proudu Př i př ipojení stejnosmě rné ho napě tí proud prochází a žárovka svítí. V obvodu stř ídavé ho napě tí žárovka nesvítí, ale proud obvodem prochází.
Vlastní indukce cívky: Lereovo pravidlo- napě tí indukované v cívce působí proti zmenšování proudu, který je vyvolá V obvodu s cívkou vzniká amplituda napě tí dř íve než amplituda proudu. Fázový posun mezi napě tím a proudem se rovná 90° tj. proud je zpož dě n za napě tím o ¼ periody. V obvodu s cívkou vzniká pro stř ídavý proud př ekážka – indukční reaktance. XL = ω ´ L [Ω ]
Kondenzátor v obvodu stř ídavé ho proudu V obvodu stejnosmě rné ho proudu žárovka nesvítí, zatím co v obvodu stř ídavé ho proudu svítí. Obvodem s kondenzátorem stř ídavý proud prochází, protože vlivem změ n polarity na deskách kondenzátoru se neustále nabíjí a vybíjí.
Nejvě tší proud je v okamžiku kdy se kondenzátor zač íná nabíjet. Tehdy je napě tí mezi deskami kondenzátoru nulové . Jakmile se desky nabijí, tehdy mezi nimi je nejvě tší napě tí, ale proud již obvodem neprochází. Fázový posun mezi napě tím a proudem je 90°, tj. proud předbíhá napě tí o ¼ periody. Př ekážku, kterou vystaví kondenzátor průchodu proudu nazýváme kapacitní reaktance. XC =
1 ω´ C
Impedance – elektrický obvod může mít odpor indukč ní a zároveň kapacitní reaktanci souč asně .
22a) ROZVOD ELEKTRICKÉ ENERGIE Rozvodné soustavy napě tí Př enos se provádí ST i SS napě tím pro všeobecnou elektrizaci se používá 3 fázová St soustava, neboťST napě tí můžeme transformovat na vvn, což je důležité na velké vzdálenosti. Př i př enášení výkonu vyšším napě tím prochází vedením menší proud a tedy jsou menší ztráty. Rozdě lení el. sítí: a) podle jmenovitého napě tí (stará norma) - Vedení s jmenovitým napě tím od 100 - 1000 V - Vedení s jmenovitým napě tím nad 1 kV b) podle významu v elektrizační soustavě - Napá jecí vedení - k př enášení výkonu, bez mezi odbě ru - Přenosové vedení - k dodávkám velkých výkonů na znač né vzdáleností - Rozvodné distribuční vedení s přípojkami k velkoodbě ratelů. - Místní vedeni (vn, vvn) na území mě st, nebo obcí s př ípojkami k odbě ratelům Rozvodné venkovní sítě Elektrizač ní soustava obsahuje zař ízení pro výrobu, rozvod a spotřebu el. energie. Nadř azené soustava 220 - 400 kV. Z vedení 220 kV jsou z transformoven napájena dálková vedení 110 kV, která zásobují el. energií velká mě sta a průmyslové oblasti. Vedením 110 kV jsou mimo transformovny ještě propájena tzv. spínacími stanicemi ze kterých vycházejí další vedení s napě tím 110 kV. Ve vedení 110 kV jsou umístě ny transformovny 110\22 kV popř .110\35 kV z nichž se napájí primární sítě (rozvod na okresu) Od vedení 22 kV se zř izují př ípojky do transformoven obcí,mě st, kde se transformuje 3x230\400 V pro napájení (sekundárních sítí). Z místní sítě se zř izují jednotlivé odboč ky domovní př ípojky. - Podle uložení vodičů a podle izolace rozezná vá me vedení: a) venkovní postavená nad zemí - holá - izolovaná b) kabelové vodiče jsou úplně izolová ny, chrá ně ny plá ště m, obvykle ulož eny v zemi kabelových kaná lech. - Podle podpě r: a) na ocelových stož á rech b) na střešnících nebo konzolá ch - Podle počtu vedení na jedné podpoře: a) jednoduchá b) dvojitá c) vícená sobná Na vedení vvn 80 kV vzniká tzv.koró na, která ruší rozhlas a TV. Je to tichý výboj vynikající na vodič ích menších průmě rů. Odstraňuje se použitím tzv. svazkových vodič ů. Vodič e nn a vn se upevňují na podpěrné roubíkové izolá tory, pro vedení vn a vvn se používají č apkové, nebo dvou č apkové izolá tory.Čapkové izolátory se zapojují pro jednotlivé fáze za sebou, takže tvoř íř etě z. Úsilí o zlepšení bezpeč nosti závě sných izolátorů vedlo k výrobě izolátoru tyč ových
22b) REZONANCE V elektrických obvodech, které kromě rezistorů obsahují i cívky a kondenzátory, nastává př i urč ité m kmitoč tu stav, kdy indukč ní a kapacitní reaktance se vzájemně rovnají a kdy zdroj napě tí zatě žují pouze rezistory. Tomuto stavu ř íkáme rezonance. Vyznač ují se tím, že svorkové napě tí zdroje a proud z ně ho odebíraný jsou ve fázi. Rezonance může obecně nastat v každé m obvodu stř ídavé ho proudu. Podle zapojení použitých souč ástek vzhledem ke zdroji napě tí dě líme rezonanč ní obvody na sé riové a paralelní. Sériová rezonance
Na obrázku je složený obvod RLC s promě nou kapacitou, do které ho je zapojen ampé rmetr. Indukce obvod je: Z = R 2 + (X C - X L ) . Ze vzorce je patrné , že XC>XL. Budeme-li promě nou kapacitu zvě tšovat, bude se kapacitní reaktance zmenšovat, a tím se také bude zmenšovat i dvojč len (XC – XL). V důsledku toho se bude zmenšovat také impedance obvodu a proud procházející obvodem se bude zvě tšovat (pozorujeme-li to na ampé rmetru). Př i urč ité kapacitě dosáhne kapacitní reaktance velikosti indukč ní reaktance a dvojč len (XC – XL) se bude rovnat nule. Tomuto stavu ř íkáme sériová reaktance. Rezonanč ní impedance ZR bude minimální a bude se rovnat odporu rezistoru. 2
ZR = R2 = R . Př i sé riové rezonanci prochází obvodem maximální proud, který je ve fázi se svorkovým U U napě tím I R = = . ZR R Paralelní rezonance
Na obrázku je sché ma paralelního obvodu, který se skládá z rezistoru s odporem R zapojené ho v sé rii s indukč tností L, k nimž je paralelně př ipojen kondenzátor s kapacitou C. Př ipojíme-li odvod ke zdroji napě tí u které ho bychom mohli mě nit kmitoč et a sledujeme-li na ampé rmetru proud procházející obvodem, zjistíme, že př i zvyšování kmitoč tu proud klesá. Př i urč ité m kmitoč tu je proud minimální. Př i dalším zvyšování kmitoč tu se proud v obvodu zvyšuje. Rezonance v obvodu nastane, rovná-li se proud ICR proudu IR. Proto paralelní rezonanci ř íkáme také proudová rezonance.
23a) DOMOVNÍ EL. INSTALACE A JEJICH PROVEDENÍ Rozvod el. energie uvnitřbudov se př ipojuje na veř ejnou síťelektrickou př ípojkou. Je to vedení, které odboč uje od veř ejné sítě smě rem k odbě rateli. Př ípojka může být provedena kabelem nebo venkovním vedením. a) kabelová přípojka Zač íná v odboč nici na veř ejné m kabelové m rozvodu a konč í v př ípojkové skř íni (HDS). Pokud se budova př ipojuje smyč kou neexistuje žádná kabelová př ípojka - považuje se za ní HDS pro př ipojení k průbě žné kabelové síti. b) venkovní přípojka Má dvě č ásti, venkovní č ást zač íná na izolátorech, konzoly upevně né na stožáru veř ejné rozvodné sítě a konč í na izolátorech konzoly zapuště né zpravidla do štítu budovy nebo na stř ešníku.Vnitř ní č ást př ípojky je vedení od konzoly nebo stř ešníku do př ípojkové skř íně . Toto vedení je z izolovaných vodič ů uložených v trubce, má být co nejkratší (max.10 m) a smí se vé st jen po vně jších stě n budov. c) přípojková skříň Jsou normalizovány a osazují se na místech veř ejně př ístupných (zpravidla u vchodu do domu na venkovní zdi). Průř ezy a poč et vodič ů př ípojky nemají být menší než průřezy a poč et vedení HDV. Vodič e venkovní č ásti př ípojky jsou zpravidla z ocelohliníkových lan AlFe s nejmenším průř ezem 16 mm2. El. rozvod za př ípojkovou skř íní dě líme na 3 č ásti: - Hlavní domovní vedení (HDV) - Odbočky k elektromě rům - Vedení od elektromě rů k podruž ným rozvodnicím v bytě a bytové rozvody d) Hlavní domovní vedení HDV zač íná v př ípojkové skř íni a konč í v nejvyšším podlaží u odboč ky k elektromě rům. HDV prochází v jednotlivých podlažích odboč nou rozvodnicí (elektromě rnou). Obsahuje elektromě ry, svorkovnici pro odboč ování k elektromě rům, pojistky a jistič e. Od rozvodnice s elektromě ry se od každé ho elektromě ru zř izuje odboč ka tj. samostatné vedení k podružné rozvodnici (domovní, bytová) umístě né v bytě zpravidla v př edsíni. Toto vedení se jistí jistič em osazeným př ed elektromě rem. Průř ez vodič e HDV se stanový s ohledem na oč ekávané zatížení, postup výpoč tu průřezu je normalizován. Za podružnou rozvodnicí se rozvod v bytě dě lí na jednotlivé obvody: - svě telné - zá suvkové - doporuč ené poč ty (kuchyň 3, obývák 3, ložnice 2, koupelna 1) - samostatné - el.sporák, zásobník tep.vody, infrazář ič a akumulač ní kamna (př ipojují se napevno bez zásuvky) Elektrická stanice a) transformovny - jsou urč eny ke změ ně napě tí přenášené el. energie př i stejné m kmitoč tu na jiné napě tí. b) spínací stanice - slouží k rozvádě ní el.energie stejné ho napě tí a jsou vybaveny jako velké transformovny, ale nemají transformátor. c) mě nírny - jsou urč eny pro př emě ny proudů ST na SS a naopak, popř . pro př emě nu kmitoč tů d) kompenzovny - slouží k vyrovnání jalových složek ST porodu, popř . jiných parametrů vedení. Transformovny rozdě lujeme: - pro veřejný rozvod - pro průmyslový rozvod Obě skupiny se dě lí - malé , velké , stř ední, distribuč ní
Podle provedení rozlišujeme transformovny: - stožárové - zdě né - sklepní
- zapouzdř ené - provizorní - venkovní
Venkovní transformovna se sklá dá a) transformátory - z dvojím nebo ně kolikerým vinutím, s ruč ní nebo automatickou regulací napě tí b) rozvodná zař ízení v různé m vybavení - podle napě tí a úč elu (odpojovač e, výkonové vypínač e, rozvadě č e, pojistky) Přípojnice - jsou vodič e na které se př ipojují a z kterých jsou napájena odboč ující vedení Rozvadě če -jsou konstrukč ní jednotky el. zař ízení s vestavě nými el.př ístroji ochranými, automatickými, mě ř ícími, ovládacími a jistícími př ístroji a pomocným zař ízením. Rozdě lení: nekryté - živé č ásti př ístupné IP 00 rámové - el. zař ízení je upevně no na kostře a postaveno na podlaze panelové - složené z jednoho nebo více polí, ochrana je zajiště na pouze z č elní strany živé č ásti jsou př ístupné ze zadu a z boku. kryté - kryté ze všech stran IP 20 skř íňové - kryté , postavené na zemi skř íňové stavebnicové - sestavené z ně kolika skř íní pultové - s nakloně nou vertikální nebo horizontální rovinou urč enou pro umístě ní př ístrojů tunelové - s průchozí chodbou uvnitřč ásti zapouzdř ené - zapouzdř ené skř íně obsahující př ípojnice př ístroje nebo jejich skupiny IP 43 př ípojnicové - skládají se ze stavebnicových př ípojnicových dílů a odboč ovacích skř íně k, které umožňují snadné př emisťování spotř ebič ů. c) kompenzač ní zař ízení - statické kondenzátory, kompenzátory, zhášecí tlumivky atd. d) různé druhy ochran - proti přepě tí a nadproudu e) zař ízení k mě ř ení, ř ízení, ovládání, signalizaci apod. f) uzemně ní - ochranná, pracovní, uzlům transformátorů g) mimo venkovní jsou:- zař ízení pro výrobu stlač ené ho vzduchu - akumulátorovna a nabíjecí zař ízení - sdě lovací zař ízení různých provedení - dozorna s ovládač i a rozvadě č i . Ochrana vedení a sítí Ochrany vedení dě líme: - ochrany proti př epě tí - ochrany nadproudové a proti zkratům Ochrana proti přepětí Vedení nn - chráníme nn bleskojistkami Vedení vn a vvn na ocelových stožárech chráníme proti př ímé mu úderu blesku zemním lanem, které napínáme v patř ič né výšce nad vedením, aby ochranný úhel byl 25 až 35°. Udeř í-li blesk př ímo do ocelové ho stožáru prochází stožárem velký proud od vrcholu do země . Tímto proudem se na stožáru vytvoř í napě tí a je-li vě tší než př eskokové napě tí izolátoru vedení nastane př eskok stožáru na vedení tomuto nebezpeč í se č elí uzemně ním stožáru jehož odpor nesmí př ekroč it 15 Ω. Na ochranu vedení vn proti př epě tí se používají vyfukovací bleskojistky. Na ochranu vedení vvn se používají ventilové bleskojistky.
Ochrany nadproudové Nadproudové ochrany vn a vvn rozdě lujeme do 4 skupin: a) Ochrana nezávislá č asově odstupňovaná b) Ochrana smě rová c) Ochrana srovnávací d) Ochrana distanč ní
23b) PRVNÍ POMOC PŘ I ÚRAZU ELEKTRICKÝ M PROUDEM Postup zá chranných prací Při poskytování první pomoci př i úrazech elektř inou je nutné jednat rychle, nikoliv však ukvapeně . Jen správným postupem Ize postižené ho zachránit a zabránit dalšímu úrazu zachránce nebo osoby třetí. Zá chranný postup je tento: a) vyprostit postižené ho z dosahu proudu, b) ihned zavést umě lé dýchání, pokud postižený elektrickým úrazem nedýchá, c) ihned zahá jit nepř ímou srdeč ní masáž, není-li hmatný tep, d) přivolat lékaře, e) co nejdříve uvě domit př íslušné ho vedoucího pracovišté (dílny) Vyproště ní postižené ho z elektrické ho zař ízení pod napě tím Postiženého Ize vyprostit z dosahu proudu (proudového obvodu): a) vypnutím proudu, b) odsunutím vodič e, c) odtažením postižené ho, d) př erušením vodič e. Postižený se sám nemůže pustit předmě tu, který svírá, neboťpůsobením elektrické ho proudu vzniká křeč ovité stažení svalstva. Je-li postižený v takové poloze, že by po přerušení elektrické ho proudu nebo styku s vodič em spadl (není-li připásán a drží-li se vodič e na stožáru, sloupu, žebř íku nebo na stř eše s pod.), musí být př ed přerušením elektrické ho proudu nebo styku s vodič em zajiště n před spadnutím a dalším úrazem. Je-li př ítomno více osob, je nejlé pe zachytit po př erušení elektrické ho proudu padajícího do č ástí odě vů svázaných na způsob záchranné plachty požárníků. Jinak je nutno postižené ho zajistit podepř ením nebo podchycením. K podepření se musí užít suchých dřevě ných předmě tů, pokud možno dlouhých prken, trámů, žebříků a pod.). Nikdy se nesmí použít př edmě tů kovových nebo vlhkých. K podchycení lze použít suché ho provazu, řemenu, suché ho ruč níku a pod., který se provlé kne postižené mu pod rameny a vhodně se upevní nebo přidrží. Nízké napě tí Při úrazech nízkým napě tím v bytové nebo dílenské instalaci se vypne vypínač (nejlé pe hlavní vypínač ) př íslušné ho síťové ho obvodu nebo se vytáhne zástrč ka vadné ho zař ízení ze zásuvky, popřípadě zástrč ka nebo pohyblivá zásuvka z přívodu vadné ho zařízení a tím se toto zařízení odpojí. Při úrazech v rozvodných sítích nízké ho napě tí se v případě potřeby vypne hlavní vypínač , např . na rozvadě č i v transformovně . Není-li možno při nízké m napě tí rychle vypnout proud, není tř eba se tím zdržovat a přikroč í se k vyproště ní postižené ho, buď odsunutím vodič e nebo odtažením postižené ho. Zachránce musí vždy dbát, aby se sám nedostal do proudové ho obvodu stykem s vodič em, nebo postiženým. Musí stát na izolované podložce, t.j. na nevodič i, např. na suché m dřevě (prkně , bedně , stole, židli a pod.), nebo na otepi suché slámy nebo sena, na skle, gumě (pneumatice) a pod., nebo musí obout pryžové přezůvky, jsou-li po ruce. Zachránce se musí vyvarovat dotyků kovových předmě tů, vlhkých zdí ap. Při odsunutí vodič e musí být použito nevodič e (př ič emž zachránce stojí na izolované podložce). Vodič je možno odsunout bud dřevě nou holí, nebo tyč í nejmé ně 30 cm dlouhou, např. hrábě mi a pod., nebo suchým provazem, pryží (pneumatikou) nebo i jednou rukou chráně nou ně kolika vrstvami suché látky (ruč níkem, šátkem nebo odě vem), popř. použitím dobrých pryžových izolač ních rukavic. Varujeme se rukavic nevyzkoušených a zpuchř elých. Stejné je třeba si poč ínat i př i odtahování postižené ho. Zachránce musí stát na izolované podložce a pracovat pokud možno jen jednou rukou, která je chráně na. Nesmí se dotýkat vlhkých č ástí odě vu postižené ho, jeho tě la ani kovových předmě tů. Postižené ho je nejlé pe uchopit za suchou č ást odě vu. Nelze-li postižené ho vyprostit ani odsunutím vodič e ani odtažením, je nutno vodič přerušit. To však
musí provádě t jen ten, kdo se v tom bezpeč ně vyzná. Vodič se př esekne sekyrou se suchým dřevě ným topůrkem, nebo se přestřihne, popř. přeštípne izolač ními nůžkami nebo kleště mi. Musí se přerušit vodič , jehož se postižený dotýká. a to mezi zdrojem proudu (př ívodem) a postiženým. Vodič se musí přerušit tak, aby volný živý konec vodič e nezpůsobil zachránci úraz elektřinou nebo jiné poraně ní. Vysoké a velmi vysoké napě tí U elektrických zařízení s vysokým a velmi vysokým napě tím je krajně nebezpeč né přibližovat se k postižené mu (krokové napě tí). dokud nebylo zař ízení odpojeno od napě tí. První pomoc se proto př i takových úrazech soustředí nejprve na odpojení napě tí. Je-li vodič vysoké ho nebo velmi vysoké ho napě tí, od ně hož postižený utrpě l úraz elektrickým proudem, na zemi, zachránce se může přiblížit k postižené mu drobnými kroky, popř. za použití pneumatiky nebo jiné ho nevodivé ho předmě tu a pokusí se dřevě nou holí nebo tyč í nejmé ně 30 cm dlouhou, např. hrábě mi, suchým provazem a pod., odtáhnout postižené ho mimo vodič . Vypínat vedení vysoké ho nebo velmi vysoké ho napě tí mohou jen zamě stnanci rozvodných energetických závodů, obeznámeni s místní situací, kteř í musí být o úrazu co nejrychleji zpraveni, nejlé pe telefonicky nebo rychlým poslem ( kolo, motocykl, auto). Neodborníci mohou vypínat jen tehdy, je-li jim dobř e znám úsekový vypínač (úseč nik), kterým se příslušná č ást vedení vypíná. Obyč ejně je to úseč ník před transformovnou nebo přípojce vysoké ho napě tí. Úsekové vypínač e tě chto vedení jsou uzamč eny. Hoří-li postižený (šaty) úč inkem elektrické ho proudu nebo z jiné př íč iny, hasí se po vypnutí elektrické ho proudu suchou houní nebo vlastním šatem, nejlé pe však azbestovou pokrývkou. Je třeba pamatovat na to, že postižený, i když je při vě domí, může je za chvíli ztratit, zvláště trvá-li úč inek proudu delší dobu, proto nesmí být ponechán o samotě . K postižené mu musí být př ivolán lé kař. Ošetření postiženého Jakmile je postižený vyproště n z proudové ho obvodu, je zachránce povinen poskytnout mu první pomoc než přijde lé kař. Při úrazech elektřinou je hlavní zásadou nepř evážet postižené ho, není-li popálen na vě tší ploše kůže a nekrvácí-li nezadržitelně z vě tších tepen, a neopouště t postižené ho ani na okamžik. Je-li však z výše uvedených důvodů nutný převoz do nemocnice, musí být postižený po celou cestu pod dohledem ošetřující osoby. Nedýchá-li postižený nebo přestane-li dýchat př i př evozu, je nutno i bě hem dopravy provádě t nepř erušeně umě lé dýchán Hned po úrazu je nutné zajistit, zda postižený: a) je př i vě domí, b) dýchá ( zachránce zjišťuje dlaní př iloženou k ústům postižené ho a podle barvy oblič eje), c) je u ně j hmatný úder srdeč ní nebo hmatný tep na velkých cé vách (krkavice, stehenní tepna), d) je poraně n (krvácení, popálení, zlomeniny). Je-li postižený při vě domí, uložíme ho pohodlně s uvolně ným odě vem, pokud možno v teplé místnosti, podáváme mu teplý nápoj (č aj). Postižený nesmí vstát, pokud to nedovolí př ivolaný lé kařa nesmí být ponechán bez dohledu, neboťse může dodateč ně dostavit porucha dýchání nebo srdeč ní č innosti. Je-li postižený v bezvě domí, avšak dýchá a má hmatný tep a nemá známky vážně jšího zraně ní, musí být uložen ve vodorovné poloze na boku s hlavou co nejvíce zakloně nou a s uvolně ným odě vem kolem krku, břicha a hrudníku (límec, vázanka, šle, opasek) tak, aby dýchací cesty postižené ho byly uvolně ny. Postižené mu se nesmí vlé vat do úst žádný nápoj ani lé ky. Postižený musí být neustále pod dohledem a musí být sledována jeho dýchací a srdeč ní č innost. Nedýchá-li postižený nebo přestane-li dýchat, zavede se ihned na místě umě lé dýchání. U úrazu elektřinou neznamená zastavení dechu ještě smrt a velmi č asto se podařípostižené ho umě lým dýcháním přivé st k vě domí. V opač né m případě Ize umě lé dýchání ukonč it pouze na př íkaz lé kaře. Dýchá-li postižený pomalu, povrchně a nepravidelně , zavede se podpůrné dýchání. Jestliže umě lé dýchání u postižené ho není úč inné (barva oblič eje je nadále bledá, rozšíř ené zornice se nezužují), ač koliv umě lé dýchání je provádě no správně a postižený nemá hmatný tep na velkých cé vách (krkavice, stehenní tepna), zachránce započ ne s nepř ímou srdeč ní masáží. Tuto může provádě t pouze pracovník, který je vycvič en v poskytování první pomoci př i úrazech elektrickým proudem. S umě lým dýcháním se započ ne i tehdy, jestliže postižený nedýchá a byl nalezen až delší dobu po
elektrické m úrazu. Při umě lé m dýchání se zásadně používají vnitřní způsoby umě lé ho dýchání, zejmé na metoda "z plic do plic". K usnadně ní umě lé ho dýchání a k odstraně ní estetických a hygienických nedostatků Ize té ž použít pomůcek a křísících př ístrojů. Nejsou-li tyto po ruce, provádíme umě lé dýchání bez pomůcky. Umě lé dýchá ní U postižené ho, který nedýchá, musí být ihned zahájeno umě lé dýchání. Zachránce se nezdržuje ošetřováním poraně ní jako jsou krvácení, zlomeniny, popáleniny - přiloží pouze na rány, které silné krvácejí z tepny prozatímní stlač ující obvaz. Postižený má být podle možnosti bě hem umě lé ho dýchání v teple. Metoda z plic do plic Zachránce rychle odstraní př ekážky z dutiny ústní, které by mohly zabránit umě lé mu dýchání, jako jsou hrubé neč istoty nebo uvolně ná zubní proté za. Položí postižené ho na záda, která popř. podloží pod lopatkami svinutou pokrývkou nebo složeným kabátem. Zakloní hlavu postižené mu co nejvíce vzad, a to tak, že jednou rukou stlač í na č elo a druhou souč asně tlač í dolní č elist nahoru a dozadu. Tím dosáhne, že dýchací cesty postižené ho se uvolní a ústa pootevřou. Pokud ústa postižené ho jsou křeč ovitě zaťata, zachránce je násilně neotvírá, v takové m případě provádí umě lé dýchání nosem postižené ho. Hlava postižené ho musí být v trvalé m záklonu po celou dobu umě lé ho dýchání.Zachránce tuto polohu udržuje tlakem ruky na č elo postižené ho. Popř ípadě záklon hlavy udržuje tím, že jednu ruku obrácenou dlaní vzhůru podsune pod krk postižené ho a nadzvedává ho. Bě hem umě lé ho dýchání zachránce musí neustále kontrolovat zda hrudník postižené ho vykonává dýchací pohyby. Tato kontrola musí být provádě na při všech způsobech umě lé ho dýchání, metodou z plic do plic i pomocí př ístrojů. Jestliže na postižené m nejsou patrné dýchací pohyby, je to známkou neprůchodnosti u dýchacích cest a zachránce musí před dalším pokrač ování v umě lé m dýchání uvolnit dýchací cesty postižené ho: obvykle stač í zvě tšit záklon hlavy, popř. vysunout dolní č elist dopředu.Při umě lé m dýchání z plic do plic bez pomůcek zachránce prsty ruky, kterou tlač í na č elo postižené ho, sevře nos postižené ho, zhluboka se nadechne a svými široce rozevřenými ústy obemkne pootevřená ústa postižené ho a zhluboka vydechne. Jestliže ústa postižené ho jsou křeč ovitě sevřena, zachránce vydechne do nosu. V tomto případě svými ústy obemyká nos postižené ho. V ně kterých případech (malý oblič ej) zachránce př itiskne svá ústa souč asně na ústa i nos postižené ho. Zachránce zpoč átku hluboce vydechne do úst (nosu) postižené ho asi 10 x rychle za sebou, př ibližně po 1 vteřině . Dále pokrač uje rychlostí 12 až 16 x za minutu. Nepřímá srdečni masá ž Zachránce nejdř íve zahájí umě lé dýchání, které nesmí přerušit bě hem nepř ímé srdeč ní masáže. Zachránce uloží postižené ho na tvrdou podložku a postaví se na jeho levou stranu. Zápě stí pravé ruky položí dlaňovou stranou na dolní č ást hrudní kosti asi tři ai pě t cm nad dolní okraj hrudní kosti. Prsty ruky smě řují k pravé mu lokti postižené ho, ale nedotýkají se hrudníku. Levou rukou položí např íč přes pravou a váhou tě la prostřednictvím natažené horní konč etiny stlač uje rytmicky hrudní kost smě rem k páteři až do hloubky 4 až 5 cm asi 60 x za minutu. Vždy na pě t stlač ení hrudní kosti postižené ho následuje jeden vdech metodou dýchání z plic do plic. Jestliže je použito metody pomocí př ístrojů, zachránce bud střídá nepřímou srdeč ní masáž a umě lé dýchání (př i použití přístroje Chirana RK 32), nebo provádí nepř erušeně nepřímou srdeč ní masáž (při použití př ístroje Prema KPT). V takové m případě zachránce nesmí př i umě lé m vdechu stlač ovat hrudník. Zachránce pokrač uje v nepřímé srdeč ní masáži tak dlouho, až se obnoví srdeč ní č innost, původně bledý oblič ej a zevní sliznice zrůžoví, původně rozevřené zornice se zúží, je pozorovatelný tep na velkých cé vách (krkavice, stehenní tepna). Jinak se nepř ímá srdeč ní masáž provádí až do př íchodu lé kaře, který rozhodne o dalším postupu.
24a) APLIKACE POLOVODIČOVÝ CH DIOD – USMĚ RŇ OVAČE Usmě rňovač e jsou urč eny k př emě ně stř ídavé ho proudu na proud stejnosmě rný. V usmě rňovač ích malých výkonů lze jako usmě rňovací souč ástky použít elektronky, výbojky, kř emíkové diody a tyristory. Zapojení u usmě rňovač ů lze dě lit do různých skupin. I. Podle poč tu fází ST napě tí je dě líme na: a) jednofázové b) vícefázové II. Podle poč tu pulsů: a) jedno pulsní b) více pulsní III. Dále je rozdě lujeme: a) jednocestné (uzlové zapojení) b) dvoucestné (můstkové zapojení) Neřízený usmě rňovač - jeden z nejjednodušších zapojení je jednofázový jedno pulsní usmě rňovač . Usmě rňovač em je jedna usmě r. dioda př ipojená k výstupnímu transformátoru. Zátě ží je rezistor na SS straně . Tento usmě rňovač se používá zř ídka, protože má nevýhodný průbě h usmě rně né ho proudu. Proto se používají usmě rňovač e ně kolika pulsní. Ně kolika pulsní usmě rňovač - Velmi výhodná jsou můstková zapojení a to jak jednofázová, tak i trojfázová. Trojfázový můstek dává šesti pulsní zvlně ní proudu. Výhodou zapojení je, že výkony vstupního a výstupního vinutí transformátoru jsou stejné . Můstkové zapojení usmě rňovačů a) jednofázový můstek b)trojfázový můstek
Ř ízené usmě rňovače - používají se k usmě rně ní ST proudu na SS proud a k jeho ř ízení se př edevším používají tyristory. Ř ízené usmě rňovač e dě líme podobně jako neř ízené usmě rňovač e na jednofázové a více fázové , jedno pulsní a ně kolika pulsní, v uzlové m zapojení a v můstkové m zapojení. Nejjednodušší zapojení je jednofázový jedno pulsní usmě rňovač . Dokud nepř ivedeme na ř ídicí elektrodu tyristoru kladný proudový impuls, tyristor nevede proud.
24b) TYPOVÝ PŘ Í KLAD Jaký je č inný a zdánlivý výkon motoru, jestliže mě ř ící př ístroje ukazují tyto efektivní hodnoty: I = 15A, U = 220V, cosφ = 0,75 ? Zdánlivý výkon – S = U ´ I = ( 220 ´ 15)VA = 3300VA = 3,3kVA Činný výkon – P = U ´ I ´ cosφ = ( 220 ´ 15 ´ 0,75)W = 2,475kW Jalový výkon – Q = U ´ I ´ sinφ = ( 3,3 ´ 0,66)kVAR = 2,178 kVAR
25a) TRANZISTOROVÉ ZESILOVAČE a) Jednostupňový tranzistorový zesilovač Tranzistor můžeme použít jako zesilovač malých elektronických signálů. Vyžaduje – li se zesílení větší, než jaké můžeme dosáhnout jednoduchým zesilovačem, provede se zesílení v několika stupních. Výstup z jednoho stupně se přitom přivádí na vstup druhého stupně. b) Vícestupňové tranzistorové zesilovače Nestačí –li jednoduchý zesilovač k potřebnému zesílení elektrickému signálu, použijeme zesilovač vícestupňový. Výsledné zesílení je dáno součinem dalších zesílení. Vazba mezi zesilovači slouží k přenosu signálu zesíleného v prvním stupni zesilovače do druhého stupně zesilovače. Nejčastěji se setkáváme s vazbou RC, transformátorovou a s vazbou přímou. Dvoustupňový zesilovač realizovaný pomocí vazby RC Emitorové rezistory R1, R2 slouží k teplotní stabilizaci pracovního bodu. Kondenzátory C1, C2 přemosťují emitorové rezistory a tím zmenšují ztráty střídavé složky zesíleného signálu na těchto rezistorech. Zatěžovací rezistory R3, R4 v kolektorech obou stupních zmenšují účinnost zesilovače. Vazební kondenzátory C3, C4 propouštějí pouze střídavou složku zesíleného signálu. Stejnosměrná složka z prvního stupně nemůže ovlivnit klidovou polohu pracovního bodu druhého stupně, nastavenou rezistory R5, R6. Transformátorová vazba - je vhodná pro zesilovače vysokých kmitů. Přímá vazba - používá se u stejnosměrných zesilovačů, součastně se zesílením se v jednotlivých stupních zesilovače zvyšuje i klidová hodnota napětí pracovního bodu. Počet zesilovacích stupňů je tím omezen. Zpětná vazba – spočívá v tom, že část zesíleného signálu se přivede z výstupu zesilovače zpět na jeho vstup. Nastavení pracovního bodu tranzistoru – nastavujeme třemi nejčastějšími zapojeními. 1. Pracovní bod je nastaven předřadným rezistorem R1. Odpor rezistoru musí být takový, aby napěťový úbytek na něm dosáhl potřebného napětí mezi bází a emitorem.
2. Předřadný rezistor lze také zapojit mezi kolektor a bázi v takovém případě stanovíme UCE odpor ze vztahu: R1 = IB
3. Nejčastěji zapojujeme na vstup tranzistoru napěťový dělič, odpory jeho větví určíme U − UBE UBE ze vztahů: R1 = R2 = IB + I2 I2
25 b) TYPOVÝ PŘ Í KLAD a) Jak velké napě tí a proud ukazuji mě ř ící př ístroje zapojené ve fázi, jestliže voltmetr ukazuje sdružné napě tí 380 V a odpor jedné fáze spotř ebič e je 22 Ω. IS
R
UF
b) Jak velký proud mě ř í ampé rmetr v př ívodním vedeni jestliže odpor jedné fáze spotř ebič e je 19Ω a napě tí je 380 V. IS
a) Voltmetr zapojeny v jedné fázi vinuti ukazuje napě tí - UF = Proud - IF =
US 3
=
380V = 220V 1,73
UF 220 = A = 10A R 22
b) UR US 380 = = A = 20A R R 19 Proud ve vedení - IS = IF´ 3 = (20 ´ 1,73) A = 34,6 A IF =
Podpis nebyl overen
Jiri Jemelka
Digitally signed by Jiri Jemelka DN: cn=Jiri Jemelka, o=ABJEX Team Date: 2002.04.06 13:07:07 +02'00'
