Učební osnovy pro žáky MEZ2

Základy elektrotechniky - II

Učební osnovy pro žáky MEZ2 ..

Pouze pro vnitřní potřebu ! Zpracovali: Ing. Pavel Branšovský Ing. Josef Mareš

SSSE Novovysočanská Novovysočanská 48/280, Praha 9 Praha 2007

1

Základy elektrotechniky - II OBSAH 1. Co je to elektrický proud .......................................................................................................... 8 1.1. Elektrické přístroje ............................................................................................................. 8 1.2. Spínací přístroje .................................................................................................................. 9 1.2.1. Funkční části spínačů .................................................................................................. 9 1.3. Relé........................................................................................................................................ 11 1.3.1. Definice relé ............................................................................................................... 11 1.3.2. Typy relé ..................................................................................................................... 11 1.3.3. Princip nadproudového relé..................................................................................... 12 1.3.4. Princip podproudového relé .................................................................................... 12 2.3.1. Druhy styku a podmínky dobrého styku. ............................................................... 13 2.3.2. Vlastnosti styku .......................................................................................................... 13 2.3.3. Vznik a zhášení oblouku ........................................................................................... 13 2.3.3.3. Zhášení elektrického oblouku .............................................................................. 14 1.4. Kontrolní otázky ................................................................................................................ 15 4. Rozdělení spínačů NN............................................................................................................... 16 4.1. Instalační ............................................................................................................................ 16 4.1.1. Instalační spínače ...................................................................................................... 16 4.2. Pákové ................................................................................................................................. 17 4.2.1. Pohyblivé kontakty................................................................................................... 17 4.3. Kloubové ............................................................................................................................. 17 4.3.1. Ovládají se kloubovým mechanismem.................................................................. 17 4.4. Stiskací ................................................................................................................................ 18 4.4.1. Zapínají se tahem a vypínají se stiskem ............................................................... 18 4.5. Deskové ............................................................................................................................... 18 4.5.1. Pro snadné zapínání a přepínání většího počtu rezistorů .................................. 18 4.6. Válcové................................................................................................................................ 18 4.6.1. Mají odpružené a nepohyblivé válce..................................................................... 18 4.7. Vačkové............................................................................................................................... 19 4.7.1. Kontakty se ovládají vhodně tvarovými vačkami................................................. 19 4.8. Komůrkové a paketové..................................................................................................... 19 4.8.1. Spínací kontakty......................................................................................................... 19 4.9. Programové ....................................................................................................................... 20 4.9.1. Ovládají se motorkem a převodovkou ................................................................... 20 4.10.Kontroléry.......................................................................................................................... 20 4.10.1. Jsou to řadící spínače ............................................................................................. 20 4.11.Spouštěče........................................................................................................................... 20 5. Zvláštní spínače......................................................................................................................... 20 5.1. Rtuťové ............................................................................................................................... 20 5.1.1. Kontakty se spojují pomocí rtuti ............................................................................ 20 5.2. Tlakové................................................................................................................................ 21 5.2.1. Ovládají se změnou ................................................................................................... 21 5.3.Termostaty .......................................................................................................................... 21 5.3.1. Teplotní spínače ........................................................................................................ 21 5.4. Plovákové............................................................................................................................ 21 5.4.1. Ovládají se plovákem................................................................................................ 21 5.5. Koncové............................................................................................................................... 21 5.5.1. Ovládané pohybujícím se strojem .......................................................................... 21 5.6. Stykače................................................................................................................................ 21 5.6.1. ....................................................................................................................................... 21 2

Základy elektrotechniky - II 5.7. Jističe .................................................................................................................................. 22 5.7.1. Ke spínání a zároveň jištění..................................................................................... 22 5.8. Chrániče.............................................................................................................................. 22 5.8.1. (Napěťové i proudové).............................................................................................. 22 6. Pojistky nn ................................................................................................................................. 23 6.1. Definice pojistky: .............................................................................................................. 23 6.2. Druhy pojistek: .................................................................................................................. 23 6.2.1. Závitové....................................................................................................................... 23 6.2.2. Zásuvné (nožové) ....................................................................................................... 23 6.3. Pojistky ............................................................................................................................... 23 6.3.1. Pomalé......................................................................................................................... 23 6.3.2. Rychlé .......................................................................................................................... 23 6.2.1.1.1. Skládají se ze ...................................................................................................... 24 6.3. Jističe .................................................................................................................................. 25 6.3.1. Definice ....................................................................................................................... 25 6.3.2. Jednopólový jistič...................................................................................................... 25 6.3.3. Trojpólový jistič......................................................................................................... 26 7. Chrániče ..................................................................................................................................... 27 7.1. Definice: ............................................................................................................................. 27 7.2. Druhy chráničů................................................................................................................... 27 7.2.1. Napěťové..................................................................................................................... 27 7.2.2. Proudové .................................................................................................................... 27 8. Elektromagnety ..................................................................................................................... 28 8.1. Definice: ............................................................................................................................. 28 8.1.1. Podle proudu:............................................................................................................. 28 8.1.2. Podle použití rozeznáváme: .................................................................................... 28 8.2. Závit na krátko .................................................................................................................. 29 8.3. Další různé typy elektromagnetů ................................................................................... 30 8.4. Břemenové elektromagnety ............................................................................................ 31 8.5. Upínadla.............................................................................................................................. 31 8.5.1. Upínací elektromagnetická deska ......................................................................... 31 7. hodina ..................................................................................................................................... 31 Elektromagnety II ...................................................................................................................... 31 8.6. Břemenové elektromagnety ............................................................................................ 31 8.7. Elektromagnetická upínadla............................................................................................ 31 8.8. Elektromagnetické spojky ............................................................................................... 32 8.8.1. Třecí............................................................................................................................. 32 8.8.2. Lamelové ..................................................................................................................... 32 8.8.3. Elektrodynamické a................................................................................................... 32 8.8.4. Práškové ...................................................................................................................... 32 8.8.1. Třecí spojky ................................................................................................................ 32 8.8.2. Lamelová elektromagnetická spojka...................................................................... 33 8.8.3. Elektrodynamická spojka ......................................................................................... 33 8.8.4. Práškové spojky.......................................................................................................... 33 8.8.5. Závěr ............................................................................................................................ 33 Kontrolní otázky..................................................................................................................... 34 9. Rozdělení elektrických strojů................................................................................................. 34 9.1. Odpojovače a přepojovače.............................................................................................. 34 9.1.1. Definice:...................................................................................................................... 34 9.1.2. Podle konstrukce je rozdělujeme na:.................................................................... 34 3

Základy elektrotechniky - II 9.1.2.2. Rotační ..................................................................................................................... 35 9.1.2.3. Sklápěcí.................................................................................................................... 35 9.1.2.4. Nůžkové neboli pantografové .............................................................................. 35 9.2. Pohon odpojovačů může být buď: ................................................................................. 35 9.2.1. ruční – ovládání izolační tyčí .................................................................................. 35 9.2.2. ruční – se souběžným vypínáním ............................................................................. 35 9.2.3. tlakovzdušný.............................................................................................................. 35 9.3. Úsečníky.............................................................................................................................. 36 9.3.1. Definice úsečmíku ..................................................................................................... 36 9.4. Výkonové vypínače vn a vvn............................................................................................ 36 9.4.1. Definice výkonového vypínače ................................................................................ 36 9.4.2. Zhášení elektrického oblouku.................................................................................. 36 9.2.5. Rychlovypínače .......................................................................................................... 37 9.2.6. Svodiče přepětí .......................................................................................................... 38 9.2.6.1. Ochranná jiskřiště .................................................................................................. 38 9.2.6.2. Bleskopojistky......................................................................................................... 38 9.2.6.3. Průrazky ................................................................................................................... 38 9.2.6.1. Ochranné jiskřiště.................................................................................................. 38 9.2.6.2. Vyfukovací bleskopojistka .................................................................................... 38 10. Elektrické stroje ..................................................................................................................... 40 10.1. Rozdělení elektrických strojů ....................................................................................... 40 10.1.1. Netočivé .................................................................................................................... 40 10.1.2. Točivé ....................................................................................................................... 40 10.1.1.1. Transformátory............................................................................................................. 40 10.1.1.2. Zatížený transformátor.......................................................................................... 41 Obr. 4.2.1. Transformátor při zatížení. .................................................................................... 41 10.1.1.2. Transformátor nakrátko..................................................................................... 42 Obr. 10.1.1.2. Transformátor nakrátko – fázový diagram. .................................................... 42 10.1.1.2. Zadání domácí práce. ............................................................................................ 42 10.2. Zjednodušený výpočet transformátoru ....................................................................... 44 5/1 Zvláštní transformátory ................................................................................................... 52 5.1.1. Tlumivky a reaktory .................................................................................................. 52 5.1.2.Transduktory................................................................................................................ 53 5/2 Synchronní stroje................................................................................................................. 56 5.2. Princip synchronního stroje............................................................................................. 56 5.2.3.Turboalternátory......................................................................................................... 58 5.2.4. Synchronní motory..................................................................................................... 58 5.2.5. Spouštění synchronních motorů .............................................................................. 59 5.3.1. Asynchronní motory................................................................................................... 60 5.3.2. Jednofázové asynchronní motory ........................................................................... 62 5.3.3. Jednofázový asynchronní motor s kondenzátorem v rozběhovém vinutí ........ 63 6/1 Stejnosměrné stroje ................................................................................................................... 64 6.1. Popis a podstata generátoru na stejnosměrný proud ................................................................. 64 6.1.2. Druhy dynam a jejich charakteristiky.................................................................... 67 6/2 Stejnosměrné motory........................................................................................................... 69 6.2. Podstata stejnosměrného motoru .................................................................................. 69 6.2.1. Řízeni otáček a změna smyslu otáčení stejnosměrných motorů....................... 70 6.2.2. Brzdění stejnosměrných motorů ............................................................................. 71 6.2.3. Současné trendy konstrukce komutátorové motory (DC) ................................... 72 6.2.4. Automatická výroba motorů .................................................................................... 74 4

Základy elektrotechniky - II 6.2.5. Motory typu EC-powermax...................................................................................... 74 6.2.6. Diskové motory........................................................................................................... 75 6.2.7. Řízení komutátorových motorů............................................................................... 75 6/3 Komutátorové motory na střídavý proud.......................................................................... 76 6.3.1. Použití a vlastnosti komutátorových motorů na střídavý proud ........................... 76 6.3.2. Trojfázový komutátorový derivační motor napájený do statoru ...................... 77 6.3.3. Jednofázový komutátorový sériový motor ............................................................ 78 7/1 Výroba a rozvod elektrické energie................................................................................... 80 7.1. Elektrárny ........................................................................................................................... 80 7.1.1. Rozdělení elektráren................................................................................................. 80 7.1.2. Tepelné elektrárny.................................................................................................... 81 7/2 Rozvod elektrické energie................................................................................................... 87 7.2. Rozvodné soustavy a napětí ............................................................................................ 87 7.2.1. Rozdělení elektrických sítí (vedení)....................................................................... 87 7.2.2. Rozvodné venkovní sítě ............................................................................................ 88 7.2.3. Podle uložení vodičů a podle izolace rozeznáváme vedení............................... 88 7.2.3. Elektrické stanice ...................................................................................................... 89 7.2.4. Rozvod elektrické energie uvnitř obytných budov .............................................. 89 7.2.5. Ochrany vedení a sítí ................................................................................................ 90 8/1 Ochrany před nebezpečným dotykovým napětím........................................................... 90 8.1. Definice dotykového napětí ............................................................................................ 90 8.1.1. Způsoby ochrany z hlediska částí: .......................................................................... 90 8/2 Elektrické světlo a osvětlení............................................................................................... 96 8.2.1. Podstata světla........................................................................................................... 96 8.2.2.Základní světelné veličiny a jednotky..................................................................... 97 8.2.3. Zdroje světla ............................................................................................................. 98 8.2.4. Zásady správného osvětlení ................................................................................... 100 8/3 Elektrické teplo a chlazení ............................................................................................... 101 8.3.1. Elektrické teplo............................................................................................................ 101 8.3.1.1. Šíření tepla............................................................................................................ 101 8.3.1.2. Elektrické zdroje tepla ....................................................................................... 101 8.3.1.3. Odporový ohřev .................................................................................................... 101 8.3.1.4. Elektrické vytápění .............................................................................................. 101 8.3.1.5. Obloukový ohřev................................................................................................... 102 8.3.1.6. Indukční ohřev ...................................................................................................... 102 8.3.1.7. Dielektrický ohřev................................................................................................ 102 8.3.2. Elektrické chlazení ...................................................................................................... 103 8.3.2.1. Chladničky ............................................................................................................. 103 8.3.2.2. Absorpční chladnička s čerpadlem.................................................................... 104 8.3.2.3. Absorpční chladnička s kontinuálním oběhem................................................ 104 9/1 Elektrická trakce................................................................................................................. 104 9.1.1. Třídění:.......................................................................................................................... 105 9.1.1.1. Podle druhu: ......................................................................................................... 105 9.1.1.2. Podle proudové soustavy:................................................................................... 105 9.1.1.3. Podle přívodu energie do vozidla: .................................................................... 105 9.1.2. Hlavní dráhy: ................................................................................................................ 105 9.1.2.1. Stejnosměrná trakce na hlavních drahách ČD ................................................ 105 9.1.2.2. Střídavá trakce na hlavních drahách ČD .......................................................... 106 9.1.3. Městská hromadná doprava........................................................................................ 106 9.1.3.1. Městská povrchová doprava ............................................................................... 107 5

Základy elektrotechniky - II 9.1.3.1.1. Měnírny. ............................................................................................................. 107 9.1.3.2.Metro ....................................................................................................................... 107 9/2 Elektrická výzbroj motorových vozidel........................................................................... 108 9.2.1. Napájecí obvod ............................................................................................................ 109 9.2.2. Spouštěcí obvod ........................................................................................................... 109 9.2.3. Zapalovací obvod ......................................................................................................... 110 9.2.3.1. Dynamobateriové zapalování. ........................................................................... 110 9.2.3.2. Magnetové zapalování......................................................................................... 111 9.2.3.3. Elektronické zapalování. .................................................................................... 111 10/1 Vyhláška č. 50/1978Sb. ................................................................................................... 113 10.1 Základní filozofie............................................................................................................ 113 10.1.1. Zákon o státním odborném dozoru..................................................................... 113 10.1.2. Vyhláška č.48/1982 Sb. stanoví.......................................................................... 113 10.1.2.2. Stupně kvalifikace: ............................................................................................ 114 Zákon č. 22/1997 Sb. O technických požadavcích na výrobky .................................. 114 10.1.3. Zařízení na které se soubor norem ČSN 33 2000 vztahuje. ................................... 116 10.1.2.4. ČSN 33 2000-4-41 prostory z hlediska nebezpečí úrazu elektrickým proudem ................................................................................................................................ 117 10.1.2.5. Způsoby úrazů elektrickým proudem............................................................. 117 10.1.2.5.1. Všeobecné zásady pro ochranu před nebezpečnými účinky elektrického proudu ................................................................................................................................... 118 10.1.2.5.2. Norma rozděluje napětí z hlediska nebezpečí dotyku............................. 118 10.1.2.6. Definování normy živá a neživá část elektrického zařízení a nebezpečný dotyk ...................................................................................................................................... 119 10.1.2.6.1. Dotyk živé části, ............................................................................................. 119 10.1.2.6.2. Dotyk neživých částí,..................................................................................... 119 10.1.2.6.3. Nebezpečná živá část .................................................................................... 119 10.1.2.7. Ochrana živých částí - základní způsoby ....................................................... 119 10.1.2.8. Ochrana neživých částí - základní způsoby ................................................... 120 10.1.2.8.1. Opatření k zajištění ochrany před nebezpečným dotykem neživých částí ................................................................................................................................................ 120 10.1.2.8.2.Ochrana před nebezpečným dotykem neživých částí musí být zajištěna buď: ....................................................................................................................................... 121 10.1.2.9. Ochrana malým napětím SELV......................................................................... 121 10.1.2.10. Princip ochrany omezením ustáleného proudu a náboje.......................... 121 10.1.2.11. Ochrana živých částí kryty a přepážkami, stupně ochrany...................... 122 10.1.2.11.1. Uspořádání IP kódu: ..................................................................................... 123 10.1.2.11.2. Stupně ochrany udávané druhou charakteristickou číslicí.................... 124 10/2 Ochrany................................................................................................................................ 125 10.2.1. Ochrana zábranou...................................................................................................... 125 10.2.1.1. Požadavky na ochranu živých částí polohou ................................................. 125 10.2.1.2. Doplňková ochrana proudovým chráničem.................................................... 125 10.2.2. Třídy ochrany elektrických zařízení....................................................................... 125 10.2.2.1. Ochrana samočinným odpojením od zdroje. ................................................ 126 10.2.3. Druhy rozvodných sítí ............................................................................................... 127 10.2.3.1. Požadavky na sítě TN ........................................................................................ 127 10.2.4. Požadavky na sítě TT ............................................................................................... 129 10.2.5. Požadavky na sítě IT ................................................................................................. 129 10.2.6. Druhy pospojení rozlišujeme ................................................................................... 130 10.2.7. Volíme ochranu (základní, zvýšenou) .................................................................... 130 6

Základy elektrotechniky - II 10.2.7.1. Ochrana musí být volena:................................................................................. 130 10.2.7.2. Stupně ochrany neživých částí do 1 000 V st a 1 500 V ss .......................... 131 10.2.8. Definování práce na elektrickém zařízení, práce a revize na elektrickém zařízení...................................................................................................................................... 131 10/3 Práce pod napětím............................................................................................................. 132 10.3.1. Práce pod napětím jsou zakázané.......................................................................... 132 10.3.2. Požadavky pro provoz elektrických zařízení ........................................................ 132 10.3.3. Základní požadavky na elektrická vedení............................................................. 133 10.3.3.1. Pravidla pro elektrické obvody........................................................................ 134 10.3.3.2. Kritéria volby druhů vodičů a jejich průřezy ................................................ 134 10.3.3.3. Pravidla pro značení vodičů ............................................................................. 135 Pravidla pro značení vodičů............................................................................................... 135 10.3.4. Vodiče pro pospojování ............................................................................................ 135 10.3.5. Další oblasti, které je třeba sledovat:................................................................... 136

7


1 / 1 Úvodní hodina 1. Co je to elektrický proud 



způsoby vedení elektrického proudu a. vedení elektrického proudu ve vakuu b. vedení elektrického proudu v polovodičích c. vedení elektrického proudu ve vodičích zvláštní případy vedení elektrického proudu a. ionizace plynů b. elektrický oblouk c. termoelektrický jev (Seebeckův jev) Proud prochází při ohřevu dvou kovů přejitím elektronů z kovu s větší we2 výstupní prací. Ideální dvojkovy Fe – Pt a Cu – Pt a mnohé další. d. termoelektrický chladící článek (Peltierův jev) Průchodem proudu dvou kovů s různými hodnotami výstupní práce we2 se jeden konec ohřívá a druhý ochlazuje podle toho jakým směrem protéká proud.

1.1. Elektrické přístroje  definice přístroje Jsou to zařízení určená ke spínání, jištění, ochraně, spouštění, ovládání a řízení elektrických strojů, zdrojů, vedení a spotřebičů.Zvláštní skupinu elektrických přístrojů tvoří měřicí přístroje, jimiž měříme elektrické veličiny.  základní vlastnosti musí zaručovat a. spolehlivost po celou dobu předpokládané životnosti přístroje b. bezpečnost po celou dobu předpokládané životnosti přístroje c. dostatečná elektrická i mechanická pevnost d. odolnost proti teplu a vlhku, otřesům, zkratům  jsou provozována a. při daném tzv. jmenovitém napětí b. jsou opatřovány pro ochranu před úrazem krytem a. mohou mít buď kryt pevný b. nebo odnímatelný c. stupeň krytí přístroje je podle použití dán elektrickou značkou IP a příslušným číslem dle EN stanovující úroveň krytí závislé na prostředí  definice prostředí a. obyčejné (-10 ÷ + 35˚C, do 80% relativní vlhkosti) b. aktivní tj. prostředí ohrožující bezpečný chod nebo životnost přístroje např. chlad, teplo, prach, otřesy, chemická agresivita látek c. pasivní tj. prostředí ohrožené el. zařízením např. nebezpečí požáru, výbuchu apod. to se pak dělí na a. jednoduché s jedním druhem vlivu b. složité vniká kombinací několika vlivů

8


1.2. Spínací přístroje  definice spínání Spínáním rozumíme spojování, či rozpojování elektrického obvodu, zatíženého nebo nezatíženého.  definice spínače Spínač je souhrnný název pro označení vypínače, přepínače, odpojovače, odpínače, stykače apod.  podle druhu proudu rozeznáváme a. spínače na stejnosměrný proud b. spínače na střídavý proud  podle velikosti napětí rozeznáváme a. spínače na malé napětí (mn) – do 50 V b. spínače na nízké napětí (nn) – nad 50 V do 1000 V c. spínače na vysoké napětí (vn) – nad 1 kV do 72,5 kV d. spínače na velmi vysoké napětí (vvn) – nad 72,5 kV do 787 kV e. spínače na zvlášť vysoké napětí (zvn) – nad 787 kV  podle počtu pólů a. spínače jednopólové b. spínače dvoupólové c. spínače třípólové d. spínače mnohopólové  podle montáže rozeznáváme a. spínače pro montáž uvnitř budov b. spínače pro venkovní montáž

1.2.1. Funkční části spínačů Spínače se skládají často ze společných částí jsou to:  kontakty Jsou hlavní částí spínačů svým stykem předávají elektrický proud do jiné části obvodu, při jednoduchém přerušení je jeden kontakt pevný a druhý pohyblivý

1.2.1.1. Konstrukčně podle provedení rozeznáváme kontakty A) Nožové viz obr. a - pohyblivý kontakt má tvar plochého nože zasunutého do pérového kontaktu

B) Lamelové obr. b – nožový pohyblivý kontakt se zasouvá do pevného kontaktu vytvořeného několika samostatně vytvarovaných lamel

9


C) Kartáčové obr. c – pohyblivý kontakt je složen z plochých listů – dnes se již nevyrábějí

D) Palcové obr. d – mají tvar palce, při spínání se po sobě mírně odvalují

E) Růžicové (tulipánové) obr. e – mají odpružené lamely pevného kontaktu uspořádané do kruhu a mezi ně se zasouvá pohyblivý roubík

F) Můstkové obr. f – pohyblivý kontakt je složen ze dvou částí které dosednou na pevné kontakty

G) Kladívkové obr. g – pohyblivý kontakt je ovládán vačkou a dopadá na pevný kontakt

H) Válcové obr. h – odpružený pevný válec se dotýká kluzkého kontaktu, který je umístěn na otáčejícím se válci

10

Základy elektrotechniky - II 1.2.1.2. Spoušť Je samočinné zařízení, které při nadproudu uvolňuje volnoběžku spínače a ta ten proud i vypne. Zpravidla je ovládaná elektromagneticky či tepelným účinkem nadproudu. 1.2.1.3. Volnoběžka Je západkové spínací ústrojí samočinných spínačů. Nejjednodušší volnoběžkou je dvojice prolomených pák, na které působí se mechanicky vybavovat, u větších spínačů je zpravidla odbavován pomocným relé.

1.3. Relé 1.3.1. Definice relé Relé je pulsní přístroj, který se uvádí do činnosti změnou kontrolované elektrické nebo jiné fyzikální veličiny a který vyšle popud k vypnutí.

1.3.2. Typy relé 1.3.2.1. Nadproudová při dosažení proudu určité velikosti 1.3.2.2. Podproudová klesne-li proud pod určitou velikost 1.3.2.3. Podpěťová klesne-li napětí pod určitou velikost 1.3.2.4. Zpětná apod. změní-li proud nebo napětí směr 1.3.2.5. Nezávislé během stejně nastavené doby vypne všechny proudy od určité velikosti 1.3.2.6. Závislé vypíná zařízení za dobu tím kratší, čím je větší nadproud 1.3.2.7. Polozávislé je kombinací obou předcházejících; až do určitého proudového přetížení závisí doba vypnutí na proudu, při větších přetíženích vypne relé za stejnou dobu

11


1.3.3. Princip nadproudového relé

Při velkém proudu kotvička elektromagnetu se přitáhne a tím rozpojí elektrický obvod.

1.3.4. Princip podproudového relé

Při malém proudu kotvička elektromagnetu se neudrží v sepnutém stavu a tím rozpojí elektrický obvod.

12


1 / 3. hodina 2.3.1. Druhy styku a podmínky dobrého styku. Tvary kontaktů jsou různé, ale styk, ve kterém se uskutečňuje přechod proudu z pevného kontaktu na pohyblivý, může být:  bodový  přímkový  plošný o nejčastěji používaný u spínačů

2.3.2. Vlastnosti styku 2.3.2.1. Stykový odpor jeho hodnota závisí na o přítlačné síle o tvaru kontaktů o tvrdosti materiálu o samočisticí schopnost kontaktů 2.3.2.2. odolnost o proti opalování o oxidaci o mechanickému opotřebení o chemickým vlivům 2.3.3. Vznik a zhášení oblouku Při vypnutí el. proudu procházejícího obvodem vždy vznikne mezi kontakty elektrický oblouk. 2.3.3.1. Definice elektrického oblouku Oblouk je v podstatě elektrický výboj, jehož výbojová dráha je tvořena rozžhavenými kontakty a prostředím, v němž oblouk hoří. 2.3.3.2. Účinky elektrického výboje A. B. C. D.

Je závislé též na součástech obvodu a může způsobit Opalování kontaktů Tepelné účinky Jiné jsou při vypínání stejnosměrného proudu a D.a) Stejnosměrného je to indukčnost obvodu, která se snaží oblouk co nejdéle udržet D.b) Vznikají na kladném kontaktu důlky, na záporném výstupky (je to tzv. jemný přenos) E. Jiné jsou při vypínání střídavého proudu (je jednodušší) E.a) Ztížené vypínání při malém účiníku elektrického oblouku E.b) Vznikají tzv. důlky a perličky (je to tzv. hrubý přenos)

13

Základy elektrotechniky - II 2.3.3.3. Zhášení elektrického oblouku A. Rychlým oddálením kontaktů od sebe B. Přetržením oblouku na více místech C. Vyfouknutím oblouku magnetickým polem 

cívka způsobující vyfouknutí oblouku je v sérii s vypínaným obvodem a tzn. čím je proud větší, tím je i větší magnetické pole působící na oblouk viz obrázek

 V olejové lázni v okolí kontaktu vznikne bublina, která se ochlazuje okolním olejem, používá se především u olejových stykačů  odpařováním destilované vody nebo oleje oblouk hořící ve stlačené páře uhasne daleko rychleji díky expanzi této páry  stlačeným vzduchem ten se přivádí přímo k oblouku a „vyfukuje“ oblouk do zhášecí komory. kde se roztříští a zhasne  v plynu s elektronegativními vlastnostmi používá se například fluorid sírový nebo kysličník uhličitý bez vypouštění plynu do atmosféry.

14


1.4. Kontrolní otázky 1. Jak rozdělujeme spínací přístroje? 2. Co rozumíme pod pojmem spínání? 3. Jak rozdělujeme spínače? 4. Co je spínač? 5. Jaké druhy kontaktů znáte? 6. Co je spoušť u spínače? 7. Co je to volnoběžka u spínače? 8. Řekněte definici relé? 9. Nakreslete schéma nadproudového relé, popište jej. 10.Nakreslete schéma podproudového relé, popište jej. 11.Co nazýváme styk u spínače? 12.Co je to stykový odpor? 13.Popište podmínky pro dobrý styk. 14.Co je to elektrický oblouk? 15.Který proud se snadněji vypíná stejnosměrný či střídavý? 16.Co ztěžuje zhášení elektrického oblouku u stejnosměrného proudu a co u střídavého? 17.Jak poškozuje elektrický oblouk kontakty? 18.V čem spočívá mžikové vypínání obvodu? 19.Jak pracuje principiálně zhášení magnetickým polem? 20.V čem spočívá zhášení oblouku v olejové lázni? 21.Jaká je podstata zhášení expanzí vodních či olejových par? 22.Jak se zháší oblouk pomocí stlačeného vzduchu?

15


1 / 4. hodina 4. Rozdělení spínačů NN Podle provedení rozeznáváme spínače:

4.1. Instalační – domovní a průmyslové rozvody k připojení elektrických přístrojů k síti

4.1.1. Instalační spínače dělíme na vypínače a přepínače v provedení podle tabulky

Zvláštním typem instalačního spínače je schodišťový automat viz obr. 1se 4mi vodiči a obr. 2 pro

16

Základy elektrotechniky - II použití se 3mi vodiči.

4.2. Pákové 4.2.1. Pohyblivé kontakty se ovládají pákou

4.3. Kloubové 4.3.1. Ovládají se kloubovým mechanismem z přední strany desky rozváděče

17


4.4. Stiskací 4.4.1. Zapínají se tahem a vypínají se stiskem

4.5. Deskové 4.5.1. Pro snadné zapínání a přepínání většího počtu rezistorů

4.6. Válcové 4.6.1. Mají odpružené a nepohyblivé válce a měděné válcové segmenty, jsou izolovaně připevněné na otočném válci

18


4.7. Vačkové 4.7.1. Kontakty se ovládají vhodně tvarovými vačkami

4.8. Komůrkové a paketové 4.8.1. Spínací kontakty jsou uloženy v uzavřených izolačních komůrkách, samostatně pro každý pól

19


4.9. Programové 4.9.1. Ovládají se motorkem a převodovkou

4.10.Kontroléry 4.10.1. Jsou to řadící spínače, jejichž kontakty postupně spínají proudové obvody v žádaném pořadí

4.11.Spouštěče ke spouštění motorů

5. Zvláštní spínače 5.1. Rtuťové 5.1.1. Kontakty se spojují pomocí rtuti v nádobě, která se naklání

20


5.2. Tlakové 5.2.1. Ovládají se změnou tlaku tlakového média

5.3.Termostaty 5.3.1. Teplotní spínače pro regulaci teploty

5.4. Plovákové 5.4.1. Ovládají se plovákem v nádobě s kapalinou

5.5. Koncové 5.5.1. Ovládané pohybujícím se strojem, který při dosažení koncové polohy vypne nebo sepne kontakt viz pozice „5“ obrázku nahoře

5.6. Stykače 5.6.1. Jejich kontakty drží v zapnuté poloze cizí síla, např. elektromagnet

21


5.7. Jističe 5.7.1. Ke spínání a zároveň jištění elektrických obvodů.

5.8. Chrániče 5.8.1. (Napěťové i proudové) – zabezpečují ochranu před nebezpečným dotykovým napětím nebo proudem

22

Základy elektrotechniky - II Kontrolní otázky 1. Jak rozdělujeme spínače nn? 2. Jak rozdělujeme instalační spínače podle způsobu ovládání? 3. Nakreslete schéma elektrického obvodu s jednopólovým vypínačem č.1. 4. Nakreslete schéma elektrického obvodu s skupinovým vypínačem č.4. 5. Popište podle obrázku princip pákového vypínače. 6. Popište podle obrázku princip kartáčového vypínače. 7. Jak funguje stiskací vypínač? 8. Jak funguje deskový přepínač s pérovým kontaktem? 9. Jak funguje válcový přepínač? 10.Jak funguje vačkový přepínač? 11.Jak funguje komůrkový přepínač? 12.Jak funguje programový přepínač? 13.Jak fungují spouštěče. 14.Co je to reostat, popište posuvný reostat. 15.Jak funguje rtuťový spínač. 16.Jak funguje tlakový spínač? 17.Jak je ovládán plovákový spínač, kde se používá? 18.Jak funguje vzduchový stykač?

2 / 5. hodina 6. Pojistky nn 6.1. Definice pojistky: Pojistka je přístroj, který jistí elektrický obvod tím, že tepelným účinkem nadproudu nebo zkratového proudu přetaví tavný drátek vložce, a tak přeruší elektrický proud. Pojistky slouží především proti zkratovým proudům; proti přetížení nadproudy chrání nedokonale, především při jištění třífázových motorů.

6.2. Druhy pojistek: 6.2.1. Závitové 6.2.2. Zásuvné (nožové)

6.3. Pojistky dělíme podle rychlosti reakce dělíme na: 6.3.1. Pomalé o používají se na ochranu vedení a o motorů 6.3.2. Rychlé Podle velikosti ochranného proudu 2 - 4 - 6 - 10 - 16 - 20 - 25 - 35 - 50 - 63 - 80 - 100 - 125 - 160 200(A), pro napětí do 500V

23


6.2.1.1. Závitové pojistky viz obrázek

6.2.1.1.1. Skládají se ze    

spodku krytu vymezovacího kroužku a hlavicí s průhledným okénkem

6.2.1.1.2. Pojistná vložka se skládá z     

porcelánového dutého válečku na konci s kontakty, které jsou propojeny tavným drátkem z nízko tavitelného kovu nebo z takové slitiny a to je v dutině zasypáno křemičitým pískem kvůli odvodu tepla terčík s pružinkou pro visuální kontakt, je-li pojistka přerušena či nikoliv

Zásuvná pojistka 6.2.1.1.3. Izolační spodek se skládá z  

připevněných pérových kontaktů s plochými praporky pro připojení kontaktu

6.2.1.1.4. Vložka je   

izolační váleček s okénkem, které při přetavení zčerná tavný drátek je zasypán a připojen na zásuvné nože

24


6.3.

Jističe 6.3.1. Definice Jističe jsou samočinné vypínače určené ke spínání a jištění elektrických obvodů, jistí před přetížením a před účinky zkratových proudů. Malá přetížení vypínají po delší době, velká rychle a zkratové proudy téměř okamžitě. 6.3.1.2. Podle proudu dělíme jističe na: 6.3.1.2.1. Podle druhů proudu  na SS proud, vždy mají zhášecí komoru  na střídavý proud  na střídavý i na stejnosměrný proud 6.3.1.2.2. Podle počtu pólů  jednopólové  trojpólové na jištění motorů a vedení  mnohopólové 6.3.1.2.3. Podle zapínání  Rozeznáváme jističe o ruční o samočinné (se zapínáním tlakovým nebo plovákovým) 6.3.1.2.4. Podle druhu spouště  s elektromagnetickou spouští kombinovanou s tepelnou spouští  s elektromagnetickou spouští kombinovanou s tepelnou spouští a podnapěťovou spouští  s kataraktovou spouští

6.3.2. Jednopólový jistič se skládá z  pevného kontaktu 1 přes pohyblivý kontakt 2 , tepelnou spoušť 3, elektromagnetickou spouští 4 a zhášecí cívkou 5.

25

Základy elektrotechniky - II Při zkratu elektromagnet vtáhne jádro do cívky, tím se uvolní volnoběžka a kontakty se rozpojí. Při přetížení nadproudem se zahřeje dvojkov tepelné spouště, prohne se a tlačí jádro elektromagnetu směrem nahoru a tím uvolní volnoběžku a spínací kontakty ce opět rozpojí. Do jistícího proudu 25 A je nazýváme drobné jističe. Samočinně vypínají nadproudy viz obr.1. Jističe mají možnost nastavit různé vypínací charakteristiky viz obr.2.

6.3.3. Trojpólový jistič vznikne ze tří jednopólových jističů. Jsou vypínače k více pólovému (třífázovému) vypnutí a jištění motorů, k jejich ochraně při jejich zabrždění (neotáčení) přetížení, poklesu napětí nebo výpadku jedné fáze příklad provedení motorového jističe je obr.1 a konstrukce na obr.2.

26


2 / 6. hodina 7. Chrániče 7.1. Definice: Chrániče jsou přístroje určené k ochraně živých bytostí před nebezpečným dotykovým napětím a nebo proudem. Nejistí ale spotřebiče před nadproudem.

7.2. Druhy chráničů Chrániče rozeznáváme:

7.2.1. Napěťové 7.2.2. Proudové 7.2.1.1. Funkce chrániče Jak funguje napěťový chránič:

Cívka elektromagnetické spouště je velice citlivá. Má-li chránit a zaručit při vypnutí dotykového napětí 24V a cívka vyžaduje proud 100 mA  odpor zemnění cca 240 . Test se provádí pomocí předřadného odporu R připojením na síťové napětí.

27


7.2.2.2. Proudový chránič Jak funguje proudový chránič. Podstatou proudového chrániče je součtový měřicí transformátor proudu, který reaguje na každou nesouměrnost proudu v elektrickém obvodě viz. obrázek.

POZOR!! Chrániče nejistí proti běžnému přetížení a zkratu.

8. Elektromagnety 8.1. Definice: Jsou přístroje, které využívají silových účinků elektrického proudu. Dělíme je podle proudu a podle použití.

8.1.1. Podle proudu:  

elektromagnety pro stejnosměrný proud elektromagnety na střídavý jednofázový a nebo třífázový proud

8.1.2. Podle použití rozeznáváme: 





pohyblivé magnety, pomocí nich se koná mechanická práce o elektromagnety brzd, o spínacích přístrojů o ventilů přídržné magnety přidržují feromagnetický materiál o břemenové elektromagnety o upínadla o třídící válcové apod. speciální elektromagnety o elektromagnetické spojky o laboratorní elektromagnety pro výzkumné účely

28


Magnetický obvod tvaru „C“ viz a) a magnetický obvod typu „E“ viz obr. b).

8.2. Závit na krátko (tlumící závit)

29


8.3. Další různé typy elektromagnetů

Brzdové elektromagnety jsou propojeny mechanicky s brzdným systémem, je většinou nutné aby měl brzdný systém malý zdvih aby mely elektromagnety vysoký účinek. Jak vypadají máme na obr. viz výše.

30


8.4. Břemenové elektromagnety Slouží k přenášení zmagnetizovaných kovů a materiálů např. ve sběrnách šrotu a pod.

8.5. Upínadla 8.5.1. Upínací elektromagnetická deska Skládá se z pouzdra z lité oceli, v němž je uložena cívka zakrytá snímatelnou deskou. Deska má drážky zalité zinkem nebo hliníkem – tím oddělujeme severní od jižního pólu.

7. hodina Elektromagnety II 8.6. Břemenové elektromagnety Slouží k přenosu magneticky aktivních materiálů. Břemenové elektromagnety používáme ke zvedání a k dopravě ocelových předmětů, jako jsou odlitky, ingoty, předvalky, třísky železného šrotu atd. Břemenový elektromagnet je v základní části (kostře) z ocelolitiny ve tvaru zvonu uvnitř s izolovanou cívkou. Konstrukce je na obrázku.

1. 2. 3. 4.

kostra závěsná oka cívka deska z nemagnetického materiálu

8.7. Elektromagnetická upínadla Elektromagnetická upínadla jsou vhodná pro rychlé upínání drobných a tenkých ocelových součástek při strojním obrábění, zejména při broušení. Upínadlo se opět skládá z kostry z lité oceli v něm je ve tvaru viz. obrázek umístněna cívka shora opět kryta nemagnetickým materiálem zpravidla zinkem nebo hliníkem – tím se odděluje severní pól od jižního pólu. Upínaný předmět tvoří kotvu elektromagnetu. Po opracování materiálu je nutné opracovaný materiál odmagnetovat. Konstrukce je zřejmá z obrázku.

31


8.8. Elektromagnetické spojky Elektromagnetické spojky jsou: 8.8.1. Třecí 8.8.2. Lamelové 8.8.3. Elektrodynamické a 8.8.4. Práškové

8.8.1. Třecí spojky Třecí spojky se skládají ze dvou částí. Část 2 viz obrázek se skládá z elektromagnetu a je naklínována na hnacím hřídeli, cívka 3 je spojena přívodními kroužky 1 a je napájena stejnosměrným proudem. Zapnutím proudu se obě části přes mezikruží s třecím obložením spojí. 1. 2. 3. 4. 5.

Přívodní kroužky elektromagnet Cívka Třecí obložení Druhá část spojky

32


8.8.2. Lamelová elektromagnetická spojka Lamelová elektromagnetická spojka má opět dvě části hnací a hnané. Princip je podobný jako v předchozím případě pouze třecí systém je multiplován. Ostatní je zřejmé z obrázku. 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8.

Část hnaná Část hnací Vnitřní lamely Vnější lamely Sběrný kroužek Budící cívka Pružiny Kolíky

8.8.3. Elektrodynamická spojka Přenáší točivý moment působením vířivých proudů. Skládá se ze dvou kotoučů, pevně naklínovaných na hřídelích. Na hnacím hřídeli je cívka elektromagnetu. Po zapnutí proudu do cívky a jejím otáčivém pohybu působí magnetické pole cívky na druhý konec cívky. V kotouči se indukují vířivé proudy, které podle Lenzova pravidla vytváří proudy opačného působení a tím otáčí kotoučem ve stejném smyslu, avšak vždy s určitým skluzem.

8.8.4. Práškové spojky Mají prostor mezi hnacím a hnaném kotouči vyplněn olejem se železnými pilinami. Pokud začne cívkou téci proud piliny „ztuhnou“ mezi oběmi kotouči a hnací hřídel je propojen s hnaným.

8.8.5. Závěr Elektromagnetické spojky se používají v pohonech, kde je zapotřebí měkký záběr, a tam, kde má být točivý moment řízen dálkově nebo samočinně.

33


Kontrolní otázky 1. Co je to jistič? 2. Jaká je základní funkce jističe? 3. Co je to chránič? 4. Jak rozdělujeme chrániče? 5. Vysvětlete princip funkce napěťového chrániče? 6. Vysvětlete princip funkce proudového chrániče? 7. Popište schéma proudového chrániče? 8. Popište schéma napěťového chrániče? 9. Co je to pojistka, základní druhy. 10.Popište závitovou pojistku. 11.Popište nožovou pojistku. 12.Kde používáme rychlou a kde pomalou pojistku. 13.Nakreslete a popište břemenový elektromagnet. 14.Na jakém principu pracuje elektromagnetické upínadlo. 15.Popište elektromagnetickou třecí spojku. 16.Popište elektromagnetickou třecí lamelovou spojku 17.Popište princip elektrodynamické spojky. 18.Na jakém principu pracuje elektromagnetická prášková spojka?

8. hodina 9. Rozdělení elektrických strojů 9.1. Odpojovače a přepojovače 9.1.1. Definice: Jsou to přístroje k zapojování a odpojování elektrických zařízení bez zatížení. Používají se v elektrorozvodných sítí VN a VVN, zařazují se před vypínače vn a vvn.

9.1.2. Podle konstrukce je rozdělujeme na:

9.1.2.1. Nožové Skládají se ze základního rámu viz obrázek a je zpravidla spojen s uzemňovacím zařízením, funkce je zřejmá.

Důležitá vlastnost je viditelné odpojení. 34


9.1.2.2. Rotační Každý pól je na otočných izolátorech se pohybují v rovině rovnoběžné se základním rámem.

9.1.2.3. Sklápěcí Pohyblivá část se přiklápí v rovině pólů buď kolem čepů nebo izolátorů. 9.1.2.4. Nůžkové neboli pantografové Pracují na sklápěcím nůžkovém pantografovém systému, buď je od pevného kontaktu odpojují přímo na přívodním vodiči. Pokud se jedná o přepojovače, pak se podobají nožovým kontaktům s průchodkami uprostřed.

9.2. Pohon odpojovačů může být buď: 9.2.1. ruční – ovládání izolační tyčí se zasunutím do palce vypínaného kontaktu 9.2.2. ruční – se souběžným vypínáním pomocí společného hřídele s jednoduchým převodem 9.2.3. tlakovzdušný – pohyb je vyvolán stlačeným vzduchem

Odpínač na principu tlaku vzduchu.

Princip zhášení odpínače

35


9.3. Úsečníky 9.3.1. Definice úsečmíku Jsou venkovní spínače pro montáž přímo na stožár. Příklad venkovního spínače je na obrázku.

9.4. Výkonové vypínače vn a vvn 9.4.1. Definice výkonového vypínače Jsou spínače, které mají schopnost vypínat nebo zapínat všechny provozní proudy vyskytující se v elektrických obvodech tj. i proudy zkratové. Mají spoušť, která při zkratu obvod samočinně rozpojí.

9.4.2. Zhášení elektrického oblouku Podle zhášení elektrického oblouku jsou výkonové spínače: 9.4.2.1. 9.4.2.2. 9.4.2.3. 9.4.2.4. 9.4.2.5. 9.4.2.6.

Expanzní Málo olejové Tlakovzdušné Plynotvorné (s tuhým hasivem) Tlakově plynné (s fluoridem sírovým, SF6) Magnetické

9.4.2.1. Expanzní vypínače Zhášejí oblouk v pružné komoře odpařováním expanzímu. Expanzím je destilovaná voda zabarvená pro lepší sledování fluorescenčním barvivem; proti zamrzání se do ní přidává glycerin a proti znehodnocení obsahuje proti plísňovou přísadu.

36

Základy elektrotechniky - II Řez expanzním vypínačem je na obrázku a popis je

1. 2. 3. 4. 5.

spínací roubík izolační válec přítlačný pryžový kroužek vložky z tvrdého izolantu růžicový kontakt

9.4.2.2. Máloolejové vypínače 1. Spínací roubík 2.kanálky zhášecí komory 3. olej

9.2.4.2.3. Tlakovzdušné vypínače Konstrukce je obdobná jako u předchozích pouze jako zhášecí médium je použit tlakový vzduch.

9.2.5. Rychlovypínače Spínají elektrické obvody stejnosměrného proudu a chrání před zkratovými proudy. Používají se na ochranu výkonových usměrňovačů (troleje, apod.). Musí vypínat velice rychle, rychleji než zkratový proud dosáhne maximální hodnoty (požaduje 3 max. 10 ms). Princip rychlovypínače je na následujícím obrázku 37

se


1. 2. 3. 4. 5. 6. 7.

Pohyblivý kontakt kotva elektromagnetu elektromagnet pružina pružina cívka elektromagnetu jádro s malými vzduchovými mezerami

9.2.6. Svodiče přepětí 9.2.6.1. Ochranná jiskřiště 9.2.6.2. Bleskopojistky 9.2.6.3. Průrazky Svodiče přepětí jsou přístroje k omezování přepětí na přístupnou velikost, bezpečnou pro připojené zařízení. Přepětí má svůj původ – vzniká jednak při spínaných pochodech (náhlé odlehčení generátoru, odpojení transformátoru na prázdno) a jednak je způsobeno atmosférickými poruchami (bouřkami). Zapojení a příklad konstrukce je na následujícím obrázku.

9.2.6.1. Ochranné jiskřiště se používá k ochraně méně důležitých zařízení s malým výkonem. Skládá se ze dvou kovových růžků 1 vhodného tvaru, jeden je připojen přes odpojovač 2 a pak přes rezistor spojen k zemi.

9.2.6.2. Vyfukovací bleskopojistka Funguje takto: Fázový vodič 1 je v místě jiskřiště zesílen proti opalování. Vnitřní jiskřiště se skládá ze dvou elektrod a je v trubici 3 z fibru nebo z umělé pryskyřice. Jedna elektroda má tvar roubíku 2, druhá má tvar objímky 4 a je spojena se zemí. Ventilová bleskopojistka

38


Viz obrázek je u nás nejpoužívanější, protože je nejspolehlivější. Skládá se z jiskřiště 1 a odporových kotoučů 2. Kotouče jsou z pórovitého materiálu, nejčastěji z karbidu křemíku nebo sorbitu. Jeden odporový kotouč je na jmenovité napětí 3 kV, pro vyšší napětí se kotouče zapojují do série. Jiskřiště jsou uložena v porculánovém plášti 3. V horní části je hliníková čapka 4 se závěsným okem a šroubkem 5 k připojení přívodního lanka. Odporové kotouče jsou v plášti uzavřeny dnem 6, od kterého vede uzemňovací vodič.

9.2.6.3. Průrazka Průrazka je takový svodič, jehož elektrody jsou od sebe odděleny perforovanými izolačními vložkami, které se při vyšším napětí, než je jejich průrazné napětí, trvale svaří, a tím je trvale připojí k zemi.

Kontrolní otázky 1. Co je to odpojovač a k jakému účelu slouží? 2. Které druhy odpojovačů znáte? 3. Výkonové vypínače VN a VVN vyjmenujte je. 4. Jaké proudy vypínají výkonové vypínače? 5. Co je to svodič napětí a k čemu se používá? 6. Co je to úsečník? 7. Co je to odpínač? 8. Popište princip expanzního vypínače? 9. Popište princip olejového vypínače? 10.Jak funguje vyfukovací bleskopojistka? 11.Jak funguje průrazka?

39


9. hodina 10. Elektrické stroje 10.1. Rozdělení elektrických strojů 10.1.1. Netočivé (transformátory, měniče) – přeměňují elektrickou energii na elektrickou energii jiných parametrů

10.1.2. Točivé (generátory, motory).

10.1.2.1. Generátory – přeměňují mechanickou energii na energii elektrickou.

10.1.2.2. Motory

– přeměňují elektrickou energii na mechanickou.

10.1.1.1. Transformátory Pracují na principu elektromagnetické indukce. Mění elektrickou energii v elektrickou se stejným kmitočtem. Podstatnou částí je magnetický obvod – část, která vede magnetický tok. Vinutí transformátoru tvoří elektrický obvod, magnetický obvod je složen z elektrotechnických plechů.

Obr. Jednofázový transformátor.

Podle konstrukce magnetického obvodu rozlišujeme transformátory jádrové (vinutí obklopuje plechy) a plášťové (plechy obklopují vinutí).

40


4/2 10. hodina 10.1.1.2. Zatížený transformátor Výstupní napětí U2 vyvolá ve vnějším odvodu proud I2, který prochází také vinutím N2 a v jádru budí indukční tok Φ2. Podle Lenzova pravidla působí tento indukční tok vždy proti toku Φ1. Oba toky se vektorově skládají ve výsledný indukční tok Φ. Při odlehčení transformátoru se zmenší proud I2 a tím se zmenší i tok Φ2, což způsobí, že se na okamžik zvětší výsledný tok Φ, který ve vstupním vinutí indukuje vyšší napětí Ui1. Toto napětí působí proti svorkovému napětí U1, které potom protlačí vinutím menší proud. Tím zase výsledný indukční tok Φ poklesne na původní hodnotu. Při větším zatížení je tomu naopak. Při každé změně zatížení se výstupní proud vždy přizpůsobuje nastalé změně, a to tak, aby se vyrušil magnetizační účinek výstupního proudu.

Obr. 4.2.1. Transformátor při zatížení. Pro transformátor platí převodový vzorec:

p=

U1 U2

=

N1 N2

=

I2 I1

41

=

SV 2 SV 1

Základy elektrotechniky - II Proudy a průřezy vodičů jsou v převráceném poměru k napětí i počtu závitů. Vodič vinutí, které má větší počet závitů, je pro vyšší napětí, prochází jím menší proud, má menší průřez a naopak.

10.1.1.2. Transformátor nakrátko Výstupní svorky transformátoru nakrátko jsou spojeny bezodporovou spojkou. Výstupní napětí U2 se rovná nule a celé vstupní napětí U1 se spotřebuje ve vinutí transformátoru. Běžné transformátory mají malou impedanci. Úbytky napětí jsou malé a proto jejich zkratové proudy jsou velké a pro transformátor nebezpečné, neboť namáhají vinutí jak tepelně, tak i mechanicky. Jejich vinutí musí být dobře upevněno a staženo, aby vydrželo první náraz dynamických sil při zkratu. Zkratový proud je časově proměnný proud po náhlém spojení transformátoru nakrátko při určitém napětí. Proud nakrátko je ustálený proud transformátoru při stavu nakrátko.

Obr. 10.1.1.2. Transformátor nakrátko – fázový diagram.

10.1.1.2. Zadání domácí práce. A)Navrhněte síťový jednofázový transformátor pro výstupní napětí 2 x 15 V a výstupní proud 2 A. Jako transformátorové plechy použijte plechy typu EI. Návrh odevzdejte do 21 dnů. B) Navrhněte síťový jednofázový transformátor pro výstupní napětí 30 V a výstupní proud 2 A. Jako transformátorové plechy použijte plechy typu EI. Návrh odevzdejte do 21 dnů.

42


43


4 10.2. Zjednodušený výpočet transformátoru

44


45


46


47


2) Čistý prostor cívky

48


49


50


51


5/1 Zvláštní transformátory 5.1.1. Tlumivky a reaktory Tlumivka se konstrukčně podobná transformátoru, ale má pouze jedno vinutí a zapojuje se do elektrického obvodu, aby zvětšila jeho indukčnost. Střídavý proud procházející tlumivkou je proud magnetizační a vytváří v jádru tlumivky střídavý indukční tok, který ve vinutí tlumivky indukuje napětí U,. Toto napětí se rovná úbytku napětí na tlumivce, takže způsobuje snížení napětí za tlumivkou. Závislost změny indukovaného napětí U; na proudu I nazýváme charakteristika tlumivky. Má-li tlumivka jádro z elektrotechnických plechů, sleduje charakteristika tlumivky tvar magnetizační křivky. Tlumivka bez jádra anebo s jádrem z nemagnetického materiálu má charakteristiku přímkovou. Tlumivky mají malý činný odpor, takže jej můžeme zanedbat. Reaktance tlumivky je potom: XL =

Ui I

Tlumivky se železným jádrem se používají např. ke snížení napětí na spotřebiči, ke zmenšeni proudových nárazů při spouštění střídavých motorů, předřazují se transformátorům s menším napětím nakrátko při paralelním chodu nebo se paralelně připojují k vedení vvn pro kompenzaci kapacitních nabíjecích proudů. Tlumivky používané k omezení zkratových proudů v sítích nebo v elektrických zařízení jsou vždy bez jádra a nazývají se reaktory. Jejich vinutí se zhotovuje z měděných nebo hliníkových pásů nebo kabelů a musí být velmi dobře zajištěno proti dynamickým účinkům sil při zkratu (např. zalijí do betonu). Vyrábějí se jednofázové nebo trojfázové, vzduchové nebo olejové. Vzduchové provedení se používá do napětí 35 kV, olejové pro vyšší napětí nebo pro venkovní montáž.

52


5.1.2.Transduktory Podstatou transduktoru je přesytka. Je to tlumivka s feromagnetickým jádrem bez vzduchové mezery, u které můžeme měnit indukčnost sycením jádra stejnosměrným proudem.

Na jejím jádru jsou umístěna dvě vinutí. Jedno vinutí má velký počet závitů Nt a je připojeno na zdroj stejnosměrného napětí Ut. Říkáme mu řídicí (budicí) vinutí. Druhé vinutí, tzv. pracovní, má NZ závitů a je připojeno na zdroj střídavého napětí UZ. Stejnosměrným proudem můžeme dosáhnout nasycení jádra, které odpovídá na magnetizační křivce až části sycení za kolenem, tj. za bodem P a proto takové tlumivce říkáme přesytka. Zapojíme-li do série s pracovním vinutím spotřebič s odporem R2, můžeme změnou intenzity magnetického pole, tj. změnou stejnosměrného proudu Ii ovládat pracovní střídavý proud I2. Nejprve uvažujme, že přesytku připojíme pouze na zdroj střídavého napětí Uz. Potom bude pracovním vinutím NZ procházet střídavý proud IZ = U2/XL, zanedbáme-li činný odpor přesytky. Indukční reaktance XL =ωL a L=λN2. Z uvedených vztahů plyne a z magnetizační křivky vidíme, že čím větší je intenzita magnetického pole H, tím menší je magnetická vodivost. Čím menší je magnetická vodivost jádra, tím menší je indukčnost přesytky, a tedy i indukční reaktance a tim větší je střídavý proud Iz. StřÍdavý proud však v magnetickém jádru budí střídavý magnetický tok, který v řídicím vinutí indukuje napětí. Protože toto vinutí má velký počet závitů, aby stačil malý regulační výkon, je transformační převod velký a indukované napětí je vysoké. Toto indukované střídavé napětí by mohlo jednak zničit zdroj stejnosměrného proudu, jednak nežádoucím způsobem ovlivnit výslednou permeabilitu. Abychom tomu zabránili, spojíme vhodně dvě přesytky v jeden celek Takovému uspořádání říkáme transduktor.

53


Tento transduktor se skládá ze dvou přesytek s prstencovými jádry. Na každém jádru je řídicí vinutí Nt a pracovní vinutí N2. Jsou zapojena do série. Do střídavého obvodu je zapojena zátěž R, a do stejnosměrného obvodu regulační rezistor RPl. Střídavý proud budí střídavý tok 0, se souhlasným směrem v obou jádrech, zatímco magnetický tok 01, buzený stejnosměrným proudem, má v jádru 2 opačný směr než v jádru 1. Směr střídavého toku se periodicky mění. Během jedné půlperiody se v jednom jádru stejnosměrný tok a střídavý magnetický tok sčítají v druhé půlperiodě je tomu naopak.

54


Z mnoha druhů transduktorů se nejčastěji používá transduktor s úsporným vlastním buzením. Podstata vlastního buzení spočívá v tom, že se část výstupního obvodu použije k buzení. Transduktory se používají pro výkony od několika desetin wattu až do několika set kilowattů. Nemají žádné pohyblivé části a nevyžadují téměř žádnou údržbu. Nevýhodou je, že mají poměrně velkou hmotnost a že mají delší dobu odezvy v porovnání s polovodičovými zesilovači. Trarnsduktory jsou vhodné tam, kde se vyžaduje dlouhý technický život, robustnost, přetížitelnost a značná spolehlivost. Osvědčily se např. při řízení teploty a výkonů elektrických pecí, při řízení otáček stejnosměrných motorů a u stmívačových jednotek pro jevištní techniku. Pro jiné aplikace jsou vytlačovány tyristorovými zesilovači, které pracují rychleji, jsou menší a lehčí.

55


5/2 Synchronní stroje 5.2. Princip synchronního stroje Generátoru na střídavý proud říkáme alternátor. Je to elektrický synchronní točivý stroj, který pomocí točivého magnetického pole přeměňuje mechanickou energii v elektrickou energii. Alternátor skládá ze statoru, rotoru a budiče. Princip je na obrázku 1. Na obrázku znázorněn alternátor, jehož stator má tvar dutého válce je svařen plechů a vyztužen žebry. Uvnitř pláště je upevněn magnetický obvod složený z elektrotechnických plechů tlouštky 0,5 mm. Plechy jsou od sebe izolovány lakem nebo hedvábným papírem, aby se omezily ztráty v železe. U velkých alternátorů je magnetický obvod složen ze segmentů, protože lisovat celé mezikruží by bylo nehospodárné. Při skládání plechů se vkládají distanční vložky přibližně po každé třícentimetrové až pěti centimetrové vrstvě plechů, aby vznikly chladicí kanálky, kterými proudí ochlazovací vzduch nebo vodík, jenž odvádí teplo z magnetického obvodu. Plechy se stáhnou svorníky pomoci čelních desek.

Na vnitřnim obvodu statorových plechů jsou drážky, do nichž je uloženo vinutí z měděných vodičů s izolací z hedvábí, bavlny nebo skelného vlákna.

56


57


Uvnitř statoru se otáčí rotor s vyniklými póly. Vzduchová mezera mezi rotorem a statorem je malá (výrobní tolerance dovoluje jen několik milimetrů), protože vzduch klade velký magnetický odpor. Pólové nástavce mají takový tvar, aby ve vzduchové mezeře vzniklo magnetické pole sinusového průběhu.

5.2.3.Turboalternátory Turboalternátory jsou alternátory poháněné parními turbínami. Jsou to rychloběžné stroje, zpravidla na otáčky 3 000 min-'. U nás se v elektrárnách instalovaly kolem roku 1950 alternátory s výkonem 63 MV. V současnosti pracují alternátory s výkonem 500 MV. Rotor je vzhledem k jeho velkým otáčkám vždy hladký. Konce vinutí jsou vyvedeny ke dvěma kroužkům, ke kterým se přivádí stejnosměrný proud přes dva uhlíkové kartáče.

5.2.4. Synchronní motory Synchronní motor má stejnou konstrukci jako alternátor. Každý alternátor lze použít jako synchronní motor a naopak. Připojíme-li synchronní motor k síti, odebírá z ní trojfázový proud, který ve statoru vytváří točiv'é magnetické pole. Rotor motoru budíme stejnosměrným proudem Oako v alternátoru), který vedeme do cívek jednotlivých pólů. Jejich počet odpovfdá počtu pólů statoru. Jestliže je rotor v klidu, střídají se póly tóčivého pole statoru a póly rotoru tak rychle, že se během jedné půlperiody přitahují a během druhé půlperiody odpuzují. Toto střídání je tak rychlé, že rotor vlivem hmotnosti zůstane v klidu, tj. synchronní motor nevyvine z klidu točivý moment. Jestliže ale roztočíme rotor na synchronní otáčky a stator připojíme k síti v okamžiku, kdy budou nesouhlasné póly statoru a rotoru ležet proti sobě, budou se póly trvale přitahovat a rotor se bude Synchronní motory jsou vhodné pro pohony s velkými výkony, kde se nepožaduje řízení otáček, změna smyslu otáčení ani příliš časté spouštění (např. pohon odstředivých

58

Základy elektrotechniky - II čerpadel, dmychadel, kompresorů, jednosměrných válcovacích stolic). Jejich výhodou je to, že mají dobrý účiník a velkou účinnost (0,95 až 0,98). Obvykle jsou nabuzeny na cos yo = l, takže odebírají ze sítě jenom činný proud. Otáčky synchronních motorů jsou stálé. Nevýhodou synchronních motorů je to, že se vyrábějí pouze na otáčky dané vzorcem ns = 60flp (min-1). Otáčky nelze řídit.

5.2.5. Spouštění synchronních motorů Synchronní motory mají na rotoru rozběhové vinutí, které je provedeno stejně jako tlumič u alternátoru. Těmto motorům říkáme autosynchronní. Při spouštění malých motorů se stator připojí k síti bud přímo, nebo přepínačem statorového vinutí hvězda-trojúhelník. Po připojení vznikne ve statoru točivé magnetické pole, které protíná rozběhové vinutí a indukuje v něm napětí, jež vývolá ve vinutí velký proud. Tento proud svými silovými účinky roztočí rotor ve smyslu točivého magnetického pole. Rotor se rozběhne téměř na synchronní otáčky a po nabuzení ho synchronizující síla vtáhne do synchronismu. Tím je rozběh skončen. Při spouštění velkých motorů tímto způsobem musíme budič odpojit a budicí vinutí synchronního motoru spojit přes ochranný rezistor nakrátko. V tomto vinutí se indukuje během rozběhu napětí, které by mohlo poškodit jeho izolaci. U menších synchronních motorů s budičem na společném hřídeli může být rotor trvale připojen k svorkám budiče. Při rozběhu se také indukuje do vinutí rotoru vysoké napětí, ale vinutí rotoru budiče má velkou indukčnost, takže stačí nahradit ochranný rezistor. Během rozběhu indukované napětí klesá, stejnosměrné napětí budiče stoupá a rotor je vtažen do synchronismu bez většího proudového nárazu. Statorový proud při asynchronním spouštění dosahuje pětinásobku až sedminásobku jmenovitého proudu. Při rozběhu velkých synchronních motorů je to příliš velký proud, a proto se spouští přes tlumivku zapojenou do uzlu statorového vinutí (obr. Spouštění synchronního motoru tlumivkou v uzlu). Po rozběhu spojíme spouštěcí tlumivku dvoupólovým vypínačem nakrátko. Nevýhodou tohoto způsobu spouštění je, že je záběrný moment menší, neboť se zmenšuje s druhou mocninou záběrného proudu. Spouštěcí proudový náraz lze také zmírnit tím, že se statorové vinutí rozdělí do dvou paralelních větví (obr. Spouštění synchronního motoru rozdělením statorového vinutí na dvě paralelní větve). Před spouštěním musí být vypínač QM1 vypnut a motor se vypínačem QM2 připojí jednou větví statorového vinutí k síti. Po určitém čase se otáčky motoru ustálí a pak zapneme vypínač QM1. Tím se druhá větev vinutí spojí do uzlu. Při tomto způsobu spouštění se zmenší proudový náraz asi o 30 % a záběrný moment asi o 50 %. Tam, kde potřebujeme mít dobrý záběrný moment a poměrně malý proudový náraz, spouštíme synchronní motory přes autotransformátor. Autotransformátor má na vinutí několik odboček, takže můžeme při spouštění nastavit vhodné počáteční napětí a

59

Základy elektrotechniky - II během rozběhu je zvyšovat až na jmenovité napětí. Po rozběhu se autotransformátor od sítě odpojí přepínačem.

5/3 5.3.1. Asynchronní motory 5.3.1.1. Točivé magnetické pole a princip asynchronního motoru V 1. ročníku v předmětu Základy elektrotechniky I jste poznali, že točivé magnetické pole vzniká v dutině statoru s trojfázovým vinutím, zavedeme-li do něho trojfázový střídavý proud. Indukční magnetický tok má stálou hodnotu a magnetické pole se otáčí synchronními otáčkami.

ηs =

60 f (min-'), p

kde

f je kmitočet (Hz), p počet pólových dvojic. Při kmitočtu 50 Hz závisejí otáčky točivého magnetického pole pouze na počtu pólových dvojic, takže pole může mít tyto otáčky: 3000 min', 1500 min-', 1000 min', 750 min-', 600 min-' atd. Vložíme-li do dutiny statoru rotor s uzavřeným vinutím, točivé magnetické pole protíná vodiče rotorového vinutí a indukuje v nich napětí, které vinutím protlačí proud. Na vodiče, které se nacházejí v magnetickém poli a jimiž prochází proud, působí síly. Souhrn všech sil působících na obvodu rotoru dává otáčivý moment, který otáčí rotorem ve smyslu pohybu točivého magnetického pole. Že se rotor otáčí, plyne i z Lencova pravidla. Podle něho se do rotoru indukují proudy takového směru, aby na vodiče působily síly, které se snaží zabránit příčině, jež je vyvolala. 60

Základy elektrotechniky - II Příčinou je zde protínání vodičů točivým magnetickým polem. Kdyby se nezatížený rotor otáčel synchronními otáčkami, přestalo by protínání vinutí magnetickým polem a tím také indukování proudů do rotoru a rotor by se dál otáčel pouze setrvačností. Otáčky rotoru jsou poněkud menší- než synchronní, takže protínání vodičů nikdy neustane. Motorům se proto říká asynchronní.

5.3.1.2.Motor nakrátko Motor se skládá ze statoru a rotoru. Stator má stejnou konstrukci jako stator synchronního stroje. Plášť statoru u menších motorů je z lité oceli, u velkých motorů se svařuje z plechů. Motor nakrátko je nejrozšířenějším motorem, neboť je funkčně i konstrukčně jednoduchý, laciný, provozně spolehlivý, bezpečný, pohodlně se spouští, rozbíhá se s poměrně dobrým záběrným momentem, má velkou přetížitelnost, při proměnlivém zatížení jsou jeho otáčky téměř stálé, vnějším tvarem ho lze přizpůsobit poháněnému stroji, nevyžaduje odbornou obsluhu a jeho údržba je jednoduchá. Při spouštění však způsobuje velký proudový náraz, a tím i pokles napětí v síti, jeho otáčky lze řídit pouze v hrubých skocích nebo změnou kmitočtu, při malém zatížení zhoršuje účiník sítě a moment i výkon je úměrný druhé mocnině napětí (s tím je nutné počítat při rozběhu). Uvnitř pláště je magnetický obvod z elektrotechnických plechů. Na vnitřním obvodu statoru jsou drážky, ve kterých je uloženo trojfázové vinutí. Začátky i konce vinutí jsou vyvedeny na svorkovnici, kde můžeme vinutí spojit bud do hvězdy, nebo do trojúhelníku. Stator je v podstatě u všech trojfázových asynchronních motorů stejný, takže se motory od sebe liší pouze provedením rotoru.

5.3.1.3. Spouštění asynchronních trojfázových motorů Při spouštění asynchronního motoru vznikne v okamžiku připojení motoru k rozvodné síti proudový náraz. Pokud je rotor v klidu, představuje motor transformátor s výstupním vinutím spojeným nakrátko, takže proud odebíraný v prvním okamžiku ze sítě je vlastně proud nakráiko. Tento proud je až 7krát větší než jmenovitý proud a způsobujé pokles napětí v síti. Pro jednotlivé druhy pohonu proto musíme zvolit vhodný způsob spouštění motoru.

5.3.1.4. Řízení otáček 5.3.1.4.1. Řízení otáček změnou kmitočtu Řízení otáček změnou kmitočtu vyžaduje zvláštní měnič kmitočtu, neboť v rozvodné síti je stálý kmitočet 50 Hz. Tato regulace otáček je nákladná a je vhodná tam, kde je mnoho motorů s velkými otáčkami, takže je ekonomické zřídit zvláštní síť, např. s kmitočtem 400 Hz, a napájet z ní jednoduché asynchronní motory nakrátko. Tento způsob změny otáček se používá např. pro pohon spřádacích strojů umělých vláken, v brusírnách kovů, u dřevoobráběcích strojů apod.

61


5.3.1.4.2. Řízení otáček přepínáním počtu pólů Řízení otáček změnou počtu pólových dvojic provádíme jen u motorů nakrátko. U kroužkových motorů bychom současně museli změnit počet pólů na rotoru, což vyžaduje komplikované přepínače. Změnu počtu pólů u motoru nakrátko uskutečníme tak, že do drážek statoru uložíme dvě samostatná vinutí, např. čtyřpólové a šestipólové. Podle toho, které vinutí připojíme přepínačem na síf, má motor synchronní otáčky 1500 min-' nebo 1000 min-' Stator může mít jen jedno vinutí, u kterého se přepinačem pólů spojí cívky pro malé otáčky za sebou do trojúhelníka a pro velké otáčky se spojí vedle sebe do dvojité hvězdy. Např. vinutí lze provést jako dvoupólové a přepojit ho na čtyřpólové. Vyrábějí se, také motory se dvěma vinutími, z nichž jedno je přepínatelné. Tím dostaneme motor se třemi různými otáčkami, např. synchronní otáčky 1000 min-', 1500 min-', 3000 min'.

5.3.2. Jednofázové asynchronní motory K pohonu drobných spotřebičů v domácnostech i v průmyslu velmi často používáme jednofázové asynchronní motory. Jestliže se u tohoto motoru při běhu přepálí pojistka, např. ve fázi U, běží motor dál jako jednofázový. Někdy se toto spojení mylně považuje za dvoufázové, jde však o motor jednofázový, jehož vinutí vyplňuje 3 drážek statoru. Zastavíme-li tento motor, sám se nerozběhne, pouze odebírá ze sítě velký proud a když jej včas od sítě neodpojíme, spálí se izolace vinutí. Ve statoru totiž střídavý proud vytváří pulsující magnetický tok φ1, který indukuje do rotoru napětí a ve vodičích klece spojených nakrátko prochází velký proud. Rotorovým proudem se vybudí magnetický tok φ , opačného směru, než je tok φ 1, neboť motor představuje transformátor, jehož výstavní vinutí je od vstupního odděleno vzduchovou mezerou. Protože magnetické toky φ 1 a φ 2 mezi sebou svírají úhel 180°, nevznikne na rotoru točitý moment a motor se nemůže sám z klidu rozběhnout. Pootočíme-li rotorem, např. zatažením za řemen, rozběhne se v tom smyslu, ve kterém.jsme otočili rotorem. Proud v rotoru budí magnetický tok, který s magnetickým tokem statoru svírá úhel menší než 180°, takže se již vytváří točivý moment. Otáčky motoru závisejí na počtu pólů a na kmitočtu stejně jako u trojfázových asynchronních motorů. Aby se jednofázový asynchronní motor sám rozběhl, je u těchto motorů na statoru kromě hlavního vinutí ještě pomocné vinutí, tzv. rozběhové vinutí. Každé vinutí zaplňuje 3 drážek, takže 3 drážek zůstává prázdná. Osy obou vinuti svírají' úhel 90°. Do 62

Základy elektrotechniky - II rozběhového vinutí je zapojen bud rezistor, nebo tlumivka, nebo kondenzátor. Připojením obou vinutí na totéž napětí je proud v rozběhovém vinutí časově posunut téměř o 4 periody oproti proudu v hlavním vinutí. Prostorové natočení obou vinutí (fází) 0 90° a časové posunutí obou proudů, které jimi procházejí, budí v dutině statoru dvě vzájemně posunutá střídavá magnetická pole, která dávají výsledné točivé magnetické pole potřebné pro rozběh motoru. Po rozběhu se pomocné vinutí může odpojit, protože jako magnetické účinky jsou nahrazeny magnetickými účinky otáčejícího se rotoru. Smysl otáčení jednofázových asynchronních motorů změníme záměnou přívodu bud u hlavního vinutí, nebo u pomocného (rozběhového) vinutí. Otáčky motoru jsou stálé a nelze je regulovat. Rozhlas a televizi tyto motory neruší.

5.3.3. Jednofázový asynchronní motor s kondenzátorem v rozběhovém vinutí Tento motor může být proveden trojím způsobem: a) s trvale připojeným kondenzátorem, b) s kondenzátorem připojeným jenom při rozběhu, c) se dvěma kondenzátory, z nichž jeden slouží k rozběhu a po rozběhu se samočinně odpojí. Druhý kondenzátor jednak pomáhá zvládnout rozběh motoru, jednak zlepšuje jeho účiník a je trvale připojen k pomocnému rozběhovému vinutí viz následující obr. Záběrný moment závisí na velikosti kapacity kondenzátoru. Čím je však kapacita větší, tím větší je záběrný moment, ale tím větší je také proudový náraz při spouštění a proud procházející pomocným vinutím při normálním běhu motoru. Větši proud způsobuje větší oteplení, a proto je kapacita

63

Základy elektrotechniky - II omezena. Schéma jednofázového asynchronního motoru s trvale připojeným kondenzátorem v rozběhovém vinutí je na obrázku (PV – pomocné ropzběhové vinutí). Jednofázové motory do výkonu 0,5 kW lze připojit přímo na síť nn. Proudový náraz při spouštění nesmí přesahovat 7 kV . A. Větší motory se spouštějí přes spouštěč. Je možné využívat i trojfázový motorek, pak je proud do třtí fáze přiveden přes kondenzátor, výkon je přibližně třetinový proti klasickému třífázovému zapojení viz. obr.1.

6/1 Stejnosměrné stroje 6.1. Popis a podstata generátoru na stejnosměrný proud Generátoru na stejnosměrný proud říkáme dynamo. Je to stroj, který elektromagnetickou indukcí mění mechanickou energii na energii elektrickou. Mechanickou energii dodáváme motorem (např. benzínovým, dieselovým, vodní turbínou apod.).

64


Hlavní části dynama jsou a) stator vytvářející magnetické pole; k němu je připevněno sběrací ústrojí a svorkovnice; b) rotor (kotva) s komutátorem. Stator je nehybná část; skládá se z kostry s budicím vinutím, které je napájeno stejnosměrným proudem. Malé stroje mají obvykle kostru z lité oceli, u středních a velkých strojů je kostra svařovaná z ocelových plechů a profilového železa. K magnetickému věnci (tzv. jhu) jsou přišroubovány póly, které jsou z plechu tloušťky 1 mm, slisované a nýtované. U pólu rozeznáváme jádro a pólový nástavec, který obepíná rotor asi na 70 % pólové rozteče. Na pólech jsou umístěny cívky budicího vinutí spojené do série tak, aby vzniklo střídání polarity pólů. Magnetické pole ve statoru totiž probíhá od severního pólu přes vzduchovou mezeru a kotvu k jižnímu pólu a odtud se vrací jhem k severnímu pólu.

65


Kotva (rotor) se otáčí v magnetickém poli střídavě před severním a jižním pólem, takže se neustále přemagnetovává. Elektromagnetickou indukcí se v ní indukují vířivé proudy.

Aby ztráty v železe byly co nejmenší, je kotva složena z elektrotechnických plechů tloušťky 0,5 mm, izolovaných lakem nebo hedvábným papírem. Plechy jsou slisovány do paketu, drženého postranními deskami a naklínovaného na hřídel. Na obvodu každého výlisku jsou výřezy, které po složení a slisování plechů do paketu

66

Základy elektrotechniky - II vytvoří na povrchu kotvy drážky. Do drážek je uloženo vinutí kotvy. Jsou to izolované vodiče vhodně propojené mezi sebou 1 s komutátorem. Při otáčení kotvy v magnetickém poli se ve vinutí indukuje střídavé napětí, které se sběracím ústrojím a komutátorem mechanicky usměrní, tj., přemění se na stejnosměrně napětí. Na komutátor dosedají kartáče (uhlíky), které jsou pomocí vodičů vyvedeny na svorkovnici pro připojení vnějšího obvodu. Počet kartáčů se zpravidla rovná počtu pólů. Jejich šířka překrývá 2 až 3 lamely komutátoru. Každý kartáč je upevněn v držáku a pružinou je přitlačován ke komutátoru. Držák je nasazen na roubík a je upevněn na předním ložiskovém štítu v tzv., brejlích. Jejich natočením se nastaví kartáče do správné polohy. U zadního štítu je na hřídeli kotvy upevněn ventilátor, který prohání dynamem vzduch, aby se dobře ochlazovalo vinutí kotvy a statoru.

6.1.2. Druhy dynam a jejich charakteristiky Podle toho jakým způsobem se napájí budicí vinutí hlavních pólů dynama, rozeznáváme a) dynama s cizím buzením, která mají budicí vinutí napájené z cizího zdroje, např. z akumulátorové baterie, usměrňovače, z jiného dynama (tzv. budiče) apod.; b) dynama s vlastním buzením, která mají budicí vinutí napájené ze své kotvy; ty dělíme 1) na dynama s paralelním buzením, jež mají budicí vinutí připojené paralelně k vinutí kotvy 2) na dynama se sériovým buzením u kterých je budicí vinutí zapojeno do série s vinutím kotvy 3) na dynama se smíšeným buzením, která mají dvě budicí vinutí - paralelní a sériové, která se ve svých magnetizačních účincích buď podporují - tj. kompaundní buzení, nebo působí proti sobě - tj. protikompaundní buzení. Každé dynamo má jiné vlastnosti, a proto je posuzujeme podle charakteristik

67


68


6/2 Stejnosměrné motory 6.2. Podstata stejnosměrného motoru Stejnosměrné motory mají stejnou konstrukci jako dynama, ale mají jinou funkci. Každý motor se skládá ze statoru se sběracím ústrojím a z rotoru (kotvy) s komutátorem. Činnost stejnosměrných motorů se zakládá na silovém účinku magnetického pole na vodič, jímž prochází proud. Na obrázku jsou znázorněny dva póly statoru a kotva s několika vodiči. Pod severním pólem prochází proud ve vodičích směrem do nákresny (od nás), pod jižním pólem z nákresny (k nám). Pravidlem levé ruky určíme směr pohybu vodiče a tím i smysl otáčení motoru. Jestliže se obrátí smysl proudu ve vodičích, otáčí se rotor opačně. Do vinutí kotvy se přivádí proud pomocí kartáčů přes komutátor, který umožňuje, že vodiči pod severním pólem prochází proud jedním směrem a pod jižním pólem opačným směrem.

Vzájemným působením magnetického pole statoru a kotvy vznikne síla, kterou se vyvine točivý moment motoru. Síla působící na každý vodič vinutí kotvy je dána vztahem F1 = BIl (N; T, A, m) Magnetická indukce ve vzduchové mezeře je B= kde S je plocha pólu.

 S

Stejnosměrné motory rozdělujeme stejně jako dynama podle zapojení budicího vinutí s vinutím kotvy na motory s cizím buzením, s buzením paralelním, sériovým a smíšeným. U motorů nás hlavně zajímá schéma zapojení, spouštění, charakteristiky motorů, řízení rychlosti a použití motorů.

69


Komutátor stejnosměrného motoru Důležité jsou dvě charakteristiky, a to momentová charakteristika, která udává závislost momentu na proudu v kotvě, a charakteristika otáček, která udává závislost otáček na zatížení, tj. také na proudu v kotvě.

6.2.1. Řízeni otáček a změna smyslu otáčení stejnosměrných motorů Otáčky stejnosměrných motorů jsou závislé na napětí a magnetickém toku podle vztahu US n~  Z tohoto vztahu vidíme, že otáčky můžeme řídit bud změnou svorkového, napětí Us, nebo změnou magnetického toku 0, tj. změnou buzení. Otáčky stejnosměrných motorů se řídí změnou svorkového napětí US předřadným reostatem. Na předřadném reostatu vznikne úbytek napětí, o který se sníží přiváděné napětí. Podle velikosti odporu můžeme nastavit libovolné otáčky. Jako předřadný reostat nesmíme však použít spouštěč, protože ten je dimenzován pro rozběh, nikoliv pro trvalý chod. Změnou svorkového napětí US můžeme řídit otáčky od nuly až do jmenovitých otáček, neboť výkon motoru P se stále zvětšuje, až na maximální hodnotu, zatímco moment M je stálý. Tato regulace je nehospodárná, protože v předřadném reostatu vznikají velké ztráty (zahříváním), zejména máme-li dosáhnout malé rychlosti při velkém zatížení. Otáčky lze řídit i změnou magnetického toku Φ (především zvětšování otáček). Motor je zpravidla vyroben tak, že je při jmenovitých otáčkách magneticky zcela využit a nelze už o mnoho zvětšovat buzení, a tím zmenšovat jeho otáčky. Čím menší je tok Φ, tím větší jsou otáčky. Obvykle je možné tímto způsobem změnit otáčky v poměru 1: 2,5a2 1: 3, u speciálních motorů až 1: 5. Otáčky stejnosměrných motorů se řídí odbuzováním při stálém výkonu P při klesajícím momentu M:

70


Změny smyslu otáčení stejnosměrných motorů se dosáhne záměnou vodičů na přívodu ke kartáčům, neboť tím obrátíme smysl proudu v kotvě, zatímco v budícím vinutí zůstane původní smysl proudu.

6.2.2. Brzdění stejnosměrných motorů Brzdění stejnosměrných motorů můžeme provádět do rezistorů, rekuperací (do sítě) nebo protiproudem. Motor s paralelním buzením má budicí vinutí připojeno paralelně k vinutí kotvy a prochází jím budicí proud.

Má-li se motor s paralelním buzením brzdit do rezistorů, odpojí se kotva od sítě a připojí se k ní zatěžovací reostat RP. Budicí vinutí motoru zůstane připojeno k síti. Jako zatěžovací reostat můžeme použít spouštěč, ale musí být k tomuto účelu konstruován. V reostatu se mění pohybová energie motoru na elektrickou energii a ta se mění v teplo. Při brzdění motoru s paralelním buzením rekuperací se dodává elektrická energie do sítě, a to během doby, kdy motor běží jako generátor. Začne-li se motor připojený k síti otáčet působením vnějších sil většími otáčkami, než jsou jeho jmenovité otáčky, a přibudíme-li jej, bude se v kotvě indukovat vyšší napětí, než je napětí sítě. Proud kotvy změní směr a motor bude pracovat jako dynamo. Při brzdění rekuperací nemusíme motor přepojovat, protože polarita svorek se nemění, takže budícím vinutím prochází proud původním směrem. Při brzdění protiproudem se motor s paralelním buzením rychle odpojí od sítě, přepne se na opačný smysl otáčení a znovu se připojí k síti. Při tomto brzdění vznikne velký proudový náraz, a proto je obtížné jištění přívodu k motoru. Brzdění protiproudem se používá pouze u malých motorů v případě nebezpečí.. Brzdění působí 71

Základy elektrotechniky - II až do úplného zastavení a pak se musí motor ihned odpojit od sítě, aby se neroztočil opačným smyslem. Motor se sériovým buzením má budicí vinutí spojeno s vinutím kotvy do série. Při brzdění do rezistorů se motor odpojí od sítě a připojí se k němu zatěžovací reostat. Motor pracuje jako dynamo. Proud kotvy prochází opačným směrem, a aby se nezrušil zbytkový (remanentní) magnetismus v pólech, musíme přepólovat budicí vinutí. Brzdicí účinek je tím větší, čím menší je odpor reostatu. Rekuperací motor se sériovým buzením v praxi nebrzdíme, protože svorkové napětí na motoru v generátorovém chodu je velmi proměnlivé. Při brzdění protiproudem přepojujeme motor se sériovým buzením na opačný smysl otáčení . Obvykle přepínáme vinutí kotvy, protože směr průchodu proudu v budicím vinutí se nemění. Motor se smíšeným buzením brzdíme při odpojeném sériovém buzení jako motor s paralelním buzením.

6.2.3. Současné trendy konstrukce komutátorové motory (DC) Předností stejnosměrných motorů mechanickým komutátorem je jednoduché nastavení rychlosti v širokém rozsahu hodnot napájecího napětí. Jejich slabým místem je omezená doba života komutace. Životnost konvenčních komutátorových motorů s obvyklou konstrukcí vinutí rotoru jen zřídka odpovídá požadavkům aplikace v průmyslu. Obr. 1. Motor s mechanickým komutátorem

s

Samonosné homogenní vinutí maxon bez železného jádra prodlužuje život motorů s mechanickým komutátorem až na 20 000 provozních hodin (obr. 1). Vynálezem technologie samostatného vinutí složeného z kosočtverečných smyček (obr. 2) před několika lety zahájil maxon výrobu stejnosměrných komutátorových motorů s nadstandardně dlouhou dobou života, s vysokou účinností a krátkou časovou konstantou při rozběhu. Vinutí spolu s komutátorem a hřídelí je součástí rotoru. Do dutiny vinutí motoru maxon vyčnívá ze statoru permanentní magnet. Maxon v průběhu dalších let doplnil motory převodovkami, snímači, elektromagnetickými brzdami a řídicími jednotkami a vytvořil tak ucelenou soustavu pro návrh pohonu. Obr. 2. Vinutí maxon dvoupólového motoru

72


6.2.3.1. Motory s elektronickou komutací (EC) S rozvojem technické úrovně a s poklesem cen elektronických prvků se pro běžné aplikace zpřístupnilo i elektronické řízení komutace malých stejnosměrných motorů. Jeli žádána spolehlivá funkce v trvalém provozu více než 50 000 h a zároveň široké pásmo řízení rychlosti, malé rozměry, krátká časová konstanta rozběhu, popř. zcela rovnoměrný moment, je řešením stejnosměrný motor EC, který neobsahuje mechanický komutátor. Ukázalo se, že patentované vinutí maxon (obr. 2) se výborně uplatní i ve válcových motorech EC. Využívá se v motorech velikosti od průměru 6 mm do průměru 45 mm. Vinutí ve válcových motorech EC (obr. 3) je součástí statoru a obklopuje magnet otáčející se s rotorem. Feromagnetický prstenec, složený z plechů, uzavírá magnetický obvod na vnějším obvodu vinutí. Motory jsou standardně vybaveny snímačem se třemi Hallovými sondami, které poskytují řídicí jednotce informaci o natočení rotoru. Jednotka zajišťuje elektronickou komutaci, tj. přepíná proud do sekcí vinutí. Průběh proudu odvozený od Hallových sond je obdélníkový, mechanický moment v průběhu otáčky je zvlněný o 14 %. Rovnoměrný moment lze získat s řídicí jednotkou typu maxon DES, EPOS nebo MIP, které digitálně vytvářejí kvazisinusový průběh proudu. Motor je ovšem nutné doplnit inkrementálním snímačem. Obr. 3. Motor EC-max s převodovkou, brzdou a snímačem Vinutí maxon dodává válcovým motorům EC tyto vynikající vlastnosti: 

   



klidový stabilizační moment je odstraněn; ve statoru nejsou žádné póly, které v konvenčních motorech EC přitahují magnet rotoru do určitých poloh – tento jev je často nežádoucí, protože je ovlivněno natočení v zastavené poloze a vypnutý motor se může i samovolně pootočit, hnací moment při běhu motoru nekolísá; kolísání momentu zhoršuje přesnost regulace při malé rychlosti, nízká elektromechanická časová konstanta (do 10 ms) v důsledku nízké indukčnosti vinutí a vysokého poměru hnacího momentu k momentu setrvačnosti, malý objem vnějšího feromagnetického prstence, který uzavírá magnetický tok, jako důsledek odstraněných pólů, malé ztráty vířivými proudy a hysterezí zvyšují účinnost motoru, zvýšila se vysoká krátkodobá přetížitelnost, která je obecně omezována oteplením vinutí ztrátami v motoru, výborná proporcionalita proudu a momentu v důsledku využití síly na vodič v magnetickém poli podle Lorentzova zákona, nikoli přitahováním feromagnetických pólů.

73


6.2.4. Automatická výroba motorů Snaha vyrobit vysoce kvalitní motory nejpoužívanějších řad a rozměrů motorů za přijatelnou cenu vedla výrobce ke konstrukční a technologické inovaci pro automatickou výrobu a montáž – řady se sníženými výrobními náklady jsou označeny příponou max. První byly přepracovány komutátorové motory A-max s magnety ze slitiny AlNiCo. Další řada RE-max používá nejvýkonnější magnety typu FeNdB. Následovala řada dvoupólových válcových motorů s elektronickou komutací EC-max. Díky automatické výrobní lince se snížila cena motoru s elektronickou komutací o průměru 30 mm na hodnotu, která se tak dostala pod cenu srovnatelného motoru s komutátorem. Při porovnávání je však třeba vzít v úvahu i cenu řídicí jednotky. Komutátorový motor může v jednoduchých případech být bez řídicí jednotky, ale motor EC-max ji vždy potřebuje. Pro automatickou montáž jsou navrženy i motory nové řady čtyřpólových motorů EC-powermax (obr. 4). Obr. 4. Motor EC-powermax

6.2.5. Motory typu EC-powermax Zvýšení počtu pólů motoru rozděluje magnetický tok statoru na více větví. Čtyřpólové vinutí maxon (obr. 5) má poloviční úhlový rozsah každé smyčky. Přechod na čtyři póly sice zvětšuje pracnost výroby magnetu, ale zvyšuje i tyto parametry: 





Větší využití objemu vinutí: Sklon vodičů v kosočtverečné smyčce vinutí maxon čtyřpólového vinutí je poloviční. Lorentzova síla na vodič se odvozuje od složky proudu v kolmém směru na směr magnetického pole. Zatímco trvalý proud protékající vodičem je omezen ohmickými ztrátami I2R, způsobujícími ohřátí, které motor ochladí bez poškození, pro mechanickou práci se využívá jen složka proudu ve směru osy motoru. Zvýšení této složky znamená zvýšený trvalý moment při stejném průřezu vinutí. Tenčí a lehčí feromagnetický plášť uzavírající magnetický obvod statoru: Magnetický tok jako součin magnetické indukce v mezeře a plochy nad jedním pólem magnetu se v dvoupólovém motoru uzavírá dvěma dlouhými větvemi feromagnetického pláště. Každá větev obsahuje polovinu celkového magnetického toku. Ve čtyřpólovém motoru se stejný magnetický tok uzavírá čtyřmi větvemi a v každé z nich je obsažena čtvrtina celkového magnetického toku – tloušťka pláště je poloviční. Větší průměr magnetu v rotoru: V důsledku tenčího pláště může být poloměr magnetu větší. Lorentzova síla na větším poloměru působí vyšším mechanickým momentem. Zvětšuje se i plocha nad pólem magnetu a počet vodičů vinutí v magnetickém poli.

Motor EC-powermax o průměru 30 mm má oproti svému dvoupólovému předchůdci ECmax průměru 30 mm a stejné délky tyto přednosti:

74

Základy elektrotechniky - II   

dvojnásobný trvalý mechanický moment při rychlosti 5 000 min–1, 3,2krát vyšší trvalý výkon; na zvýšení výkonu se podílí i vyšší rychlost motoru, 3,4krát nižší gradient poklesu rychlosti na 1 mN·m zatížení; motor lépe udržuje rychlost při zvyšování zatížení.

EC-powermax o průměru 30 mm a délce 64 mm trvale dosahuje výkonu téměř 200 W. U varianty motoru o délce 47 mm je výkon 110 W. Motor EC-powermax o průměru 22 mm a délce 66 mm dodává výkon 90 W. EC-powermax se se svou vysokou hustotou výkonu uplatní v aplikacích ve stísněném prostoru a s limitovanou hmotností.

6.2.6. Diskové motory V některých aplikacích motorů je dominantní konstrukční požadavek na co nejkratší motor. S tím je spojen nárok na dosáhnutí potřebného momentu bez převodovky, která by motor prodloužila. Zpomalení a zvýšení momentu realizuje elektronicky komutovaný diskový motor s větším počtem pólů. Rotor ve tvaru pánve nese na vnitřním povrchu prstence osm až 24 magnetů s prostřídanými póly po obvodu. Ve statoru uvnitř prstence je na feromagnetických jádrech vějířovitě šest až osmnáct cívek. Stejnosměrné motory maxon splňují požadavky na motory pro automatizaci a pro pohony robotů, ať používají mechanickou (DC) nebo elektronickou komutaci (EC). Podstatnou předností všech pohonů maxon je vysoká hustota výkonu v jednom gramu nebo kubickém centimetru. V dubnu 2005 firma maxon představila novou řadu elektronicky komutovaných motorů EC-powermax s extrémně vysokou hustotou výkonu. V mnoha oborech lze díky zařazení těchto motorů zlepšit kvalitu a zvětšit rozsah použití finálních strojů a přístrojů. Obr. 5. Vinutí maxon čtyřpólového motoru

6.2.7. Řízení komutátorových motorů Rychlost komutátorových motorů lze nastavit v širokých mezích napájecím napětím. Uplatní se ale vliv změn zatížení. Pro přesné řízení rychlosti komutátorových motorů při proměnném zatížení jsou určeny analogové řídicí jednotky. Zpravidla využívají inkrementální snímače. Při menších požadavcích na přesnost řízení lze využít snímání výstupního napětí jednotky s jeho kompenzací na vliv zatížení součinem IR, motor pak nemusí být vybaven snímačem. Jednotky řídí rychlost čtyřkvadrantově, zrychlují nebo brzdí v obou směrech otáčení. 6.2.7.1. Řízení elektronicky komutovaných motorů Motory s elektronickou komutací vždy potřebují řídicí jednotku pro náhradu přepínací funkce mechanického komutátoru. Podle požadavku na kvalitu řízení, rovnoměrnost momentu a dynamiku rozběhu si lze vybrat z několika řídicích jednotek 75

Základy elektrotechniky - II rychlosti s různými požadavky na vybavení motoru snímačem. Pro pohon ventilátoru bez nároků na dynamický rozběh není na motoru zapotřebí žádný snímač. Řídicí jednotka pohonu v jednom přepínatelném směru s řízením rychlosti pouze v oblasti vyšších rychlostí vystačí se snímačem s Hallovými sondami, který je standardní výbavou elektronicky komutovaných motorů. Čtyřkvadrantová řídicí jednotka s kvazisinusovým výstupem vyhovuje náročným požadavkům na rozsah a směr rychlosti a na rovnoměrnost momentu. Vyžaduje inkrementální snímač. 6.2.7.2. Řízení polohy Nová řada řídicích jednotek EPOS (obr. 6) je zcela digitalizována. Je určena pro řízení komutátorových motorů i motorů s elektronickou komutací. Logika jednotek EPOS pracuje v součinnosti s nadřazeným programovatelným automatem PLC nebo s osobním počítačem PC. Jednotka se programuje a komunikuje s využitím rozhraní RS-232 nebo CANbus. EPOS je vyráběn v řadě typů, které jsou přepínatelné do několika módů; může v nich řídit rychlost, moment motoru nebo polohu. Jednotky MIP mohou být naprogramovány počítačem a poté řídit polohu na povel spínačem I/O. Rychlostní rampy, rychlost pohybu i cílová poloha jsou volitelné z naprogramovaných hodnot kombinací jedniček na několika vstupech.

6/3 Komutátorové motory na střídavý proud 6.3.1. Použití a vlastnosti komutátorových motorů na střídavý proud V průmyslových závodech (papírny, textilky, tiskárny, cukrovary, hutě, cementárny atd.) jsou k pohonu zapotřebí motory, u nichž lze řídit otáčky plynule. Regulace musí být hospodárná a jednou nastavené otáčky se nesmějí zatížením měnit. Pro drobné spotřebiče a různé dílenské nářadí (např. vysavače prachu, leštiče; vysušovače vlasů, šicí stroje, kuchyňské strojky, ruční vrtačky, nůžky, brusky apod.) potřebujeme zase motorky s většími otáčkami, než jsou maximální synchronní otáčky, nebo s otáčkami, které se podstatně liší od asynchronních otáček. Proto k těmto pohonům nemůžeme použít synchronní ani asynchronní motory. U synchronních motorů jsou otáčky stálé a nelze je vůbec regulovat. Asynchronní motory mají otáčky také stálé a u motoru nakrátko je regulace otáček přepínáním počtu pólů příliš hrubá U kroužkových motorů sice lze řídit otáčky dosti spojitě v podsynchronismu, ale nehospodárně. K zmíněným pohonům jsou vhodné pouze komutátorové motory na střídavý proud, i když to jsou nejsložitější elektrické motory. Komutátorové motory na trojfázový proud mají stator stejný jako asynchronní motory. Vzniká v něm také točivé magnetické pole. U jednofázových komutátorových motorů je statorové vinutí uloženo bud v drážkách na vnitřním obvodu statoru, nebo je složeno z cívek na vyniklých pólech. Rotor těchto motorů má obdobné provedení jako u stejnosměrných motorů. Na komutátor dosedají kartáče a jejich počet závisí na počtu pólů a fází. U jednofázového dvoupólového motoru jsou dva kartáče, u trojfázového dvoupólového motoru jsou tři řady kartáčů. U komutátorových motorů na střídavý proud je komutace velmi obtížná, neboť se v komutující cívce indukuje kromě reaktančního napětí ještě napětí transformační. Obě napětí se vektorově sčítají, takže proudy pod kartáči se vlivem zvýšeného .napětí podstatně zvětší, což způsobuje jiskření a opalování komutátoru. Velikost transformačního napětí závisí na kmitočtu. Uspokojivá komutace při kmitočtu 50 Hz

76

Základy elektrotechniky - II vyžaduje složitější vinutí na rotoru, než je u stejnosměrných strojů. Kartáče musí být kvalitní a napětí na komutátoru mezi jednotlivými lamelami nesmí překročit 3V. Skluzová elektrická energie, která se při řízení otáček u asynchronního kroužkového motoru.proměňuje v odporovém regulátoru na teplo, se u komutátorových motorů vrací zpět do sítě, takže řízení otáček je hospodárné. Při chodu komutátorových motorů se objevuje na komutátoru pod kartáči jiskření. Při tomto jiskření vzniká elektromagnetické vlnění, které se šíří do okolí motoru. Jeho vlnová délka je různá a vlnění se nejvíce šíří podél vodičů a velkých kovových předmětů, odkud vyzařuje do okolí a tím i do anténních svodů. V rozhlasových a televizních přijímačích se vlnění projevuje praskotem, který může úplně znemožnit příjem. Rušivé jevy se odstraní nebo alespoň zmírní kondenzátory připojenými paralelně ke kartáčům, Norma ČSN 34 2850 nařizuje, že všechny komutátorové sériové motorky do výkonu 500 W musí být opatřeny odrušovacím zařízením. Komutátorové motory na střídavý proud dělíme na trojfázové a jednofázové.

6.3.2. Trojfázový komutátorový derivační motor napájený do statoru Stator je připojen k síti přímo, rotor je připojen přes regulační transformátor. K řízení, napětí na komutátoru obvykle používáme sběračový transformátor, kterým se mění velikost napětí téměř plynule a jímž lze obrátit fáze regulačního napětí o 180°. Pro plynulou regulaci otáček se rotor napájí přes natáčivý transformátor. Otáčky trojfázového komutátorového derivačního. motoru napájeného do statoru se řídí takto: Představme si nejdříve, že.je rotor zabrázděn, takže se nemůže otáčet. Po připojení statoru na trojfázové střídavé napětí vznikne ve statoru točivé magnetické pole, které indukuje ve vinutí rotoru napětí Ur. Potom do rotoru přivedeme přes kartáče napětí UT z transformátoru (je stejně velké, ale má opačný smysl) a rotor odbrzdíme. Motor se nerozběhne, protože se obě napětí vzájemně ruší, rotorem neprochází žádný proud; a nemůže tedy vzniknout točivý moment. Jakmile napětí z transformátoru UT snížíme, protlačí napětí indukované točivým magnetickým polem proud rotorovým vinutím a motor se roztočí, ale na takové otáčky, které mu dovolí vnucené napětí z transformátoru UT. Snižováním napětí z transformátoru, působícího proti indukovanému napětí Ur, můžeme řídit otáčky až do asynchronních otáček motoru se stejným počtem pólových dvojic jako má stator komutátorového motoru. V okamžiku, kdy hladičky regulačního transformátoru při svém pohybu přijdou do polohy proti sobě, spojí se vinutí rotoru přes kartáče nakrátko. V rotorovém vinutí působí pouze napětí indukované točivým magnetickým polem a motor běží jako motor nakrátko.

77


Posuneme-li hlavičky na transformátoru do další polohy, působí napětí z transformátoru UT souhlasně s indukovaným napětím Ur a otáčky se zvětšují až na synchronní otáčky. Při synchronních otáčkách se skluz rovná nule a do rotoru se točivým magnetickým polem neindukuje, žádné napětí. Potřebná elektrická energie k otáčení rotoru se do něho přivádí přes kartáče z transformátoru. Při dalším zvyšování napětí UT z transformátoru se opět indukuje v rotoru napětí Ur, které zase působí proti napětí UT, protože rotor se otáčí nadsynchronními otáčkami, neboť skluz je záporný.

6.3.3. Jednofázový komutátorový sériový motor Tento motor se provedením i vlastnostmi podobá stejnosměrnému motoru. Jeho stator musí být však složen z elektrotechnických plechů, aby byly ztráty v železe malé. U motorů větších výkonů je v drážkách na vnitřním obvodu statoru uloženo kromě hlavních vinutí i vinutí komutační a kompenzační. U menších a malých motorů jsou cívky vinutí navlečeny na vyniklé póly. Menší motory se připojují k síti přímo, velké se spouštějí při sníženém napětí spouštěcím transformátorem (obr. vpravo),

78


Otáčky motoru řídíme změnou přiváděného napětí. U komutátorových sériových motorků můžeme řídit otáčky zapojením regulátoru paralelně k vinutí rotoru. Proud, který prochází regulátorem RP2, zvětšuje budicí proud a je vhodně fázově posunut, takže toto buzení působí jako cizí buzení u stejnosměrného motoru. Otáčky lze řídit od nuly v širokém rozsahu a nezávisejí na zatížení motoru. Smysl otáčení obrátíme záměnou přívodu k hlavním pólům. Protože v motoru nevzniká točivé magnetické pole, ale kmitavé pole, nejsou otáčky závislé na počtu pólů.Jednofázové komutátorové sériové motory se vyrábějí pro výkony od několika wattů až do velkých výkonů. Jejich záběrný moment je velký a používají se jako trakční motory a pro pohon drobných spotřebičů. U malých motorků se dosahuje otáček až 14 000 min-1.

79


7/1 Výroba a rozvod elektrické energie 7.1. Elektrárny 7.1.1. Rozdělení elektráren Elektrárny jsou výrobny elektrické energie. Podle prvotní energie rozlišujeme elektrárny: 1. Tepelné, kde využíváme tepelné chemicky vázané energie uvolňované při spalování fosilního paliva (tuhé, kapalné a plynné palivo). 2. Jaderné, ve kterých se využívá jaderné energie vznikající při rozpadu atomových jader uranu 235 nebo plutonia 239. 3. Vodní, využívající vodní energie řek a moří. 4. Ostatní: a) Větrné. Využívají energie větru k pohonu generátoru. Staví se v místech, která jsou vystavena stálým a pravidelným větrům. V době bezvětří musí být postaráno o náhradní pohon generátoru nebo o náhradní zdroj elektrické energie. b) Sluneční. Přeměňují sluneční záření v polovodičových kolektorech přímo na

elektrickou energii nebo se sluneční záření soustřeďuje v obrovských parabolických zrcadlech, kde se promění v teplo, které se použije k ohřevu vody nebo k výrobě páry. Polovodičové sluneční baterie se používají k napájení družic. c) Geotermické. Využívají horkou vodu nebo páru z vrtů do nitra země. d) Elektrárny s magnetohydrodynamickým generátorem (MHD). Jsou založeny na principu pohybu ionizovaného plynu s teplotou 2500 °C až 3000 °C v silném magnetickém poli, e) Elektrárny s termoelektrickými generátory. Pracují na principu termoelektrického jevu. Mají-li jaderný zdroj tepla, nazývají se termonukleární elektrárny.

80

Základy elektrotechniky - II Ad a)Větrné elektrárny Jsou moderním prostředkem výroby na bázi alternativních a ekologických zdrojů v obnovitelné podobě. Ukázka je na obrázku dole.

7.1.2. Tepelné elektrárny Tepelné elektrárny rozeznáváme: a) parní (kondenzační), b) teplárny s kombinovanou dodávkou elektrické a tepelné energie, c) plynové (plynové turbíny a spalovací motory).

7.1.2.1. Parní elektrárny V našich parních elektrárnách se nejčastěji spaluje méně hodnotné hnědé uhlí. Z vagónů se uhlí vysypává na pás dopravníku 2 a dopravuje se na skládku paliva 3. Každá elektrárna má podle své důležitosti v elektrizační soustavě zásobu na 14 až 30 dnů pro případ živelné pohromy (např. dlouhotrvající mrazy, deště, malý nebo velký stav vody na řece apod.). Uhlí ze skládky se postupně odebírá a doplňuje novým, protože po delší době hrozí nebezpečí samovznícení uhlí. Ze skládky přichází uhlí dopravníkem 4 do drtírny 5, kde se nejprve zbavuje kovových součástek, které se do něho dostaly během dopravy, a potom se drtí na patřičnou velikost zrna. Z drticí stanice se dopravuje drť do mlýnice 6, ve které se mele na jemný prášek, který se potom společně se vzduchem ohřátým hořáky vhání dmýchacím ventilátorem 7 do kotle 8. V kotli spalitelné části shoří a z přimíšenin (kamení, hlína, písek apod.) se vytvoří struska a popel.

81


Blokové schéma parní kondenzační elektrárny Kouřové plyny vzniklé hořením paliva se odsávají ventilátorem 9 do komína 10. Zároveň s plyny se odsaje i jemný popílek, jehož menší část se usazuje v průtazích a větší část se zachycuje v mechanických a elektrostatických filtrech. Struska padá na dno kotle do komory se stěnami chlazenými vodou. Ochlazená struska se v komoře drtí a pak se vodou odplavuje do usazovací nádrže, odkud se drapáky vybírá a dopravuje na složiště mimo závod. V kotli se získá sytá pára, která ještě obsahuje vodní kapičky, a proto se vede do přehříváku 11, kde se veškerá voda odpaří. Z přehříváku odchází tzv. ostrá pára do turbíny 12. V turbíně prochází ostrá pára řadou lopatkových kol a uvádí je do rotačního pohybu, při němž postupně klesá teplota a tlak páry. Turbína je přímo spojena s alternátorem 13, takže se tepelná energie obsažená v páře mění v turbíně na mechanickou energii a ta se pak v alternátoru mění na energii elektrickou. V turbíně pára expanduje na tlak 2 kPa až 5 kPa a na teplotu 33 °C až 35 °C, a proto se musí srážet ve vodu (tzv. kondenzát) v kondenzátoru 14. Kondenzátor je válcová nádoba, kterou prochází soustava mosazných trubek, jimiž probíhá chladicí voda čerpaná z chladicí věže 15. Do prostoru mezi trubkami přichází pára z turbíny a stykem s chladnými stěnami trubek se sráží ve vodu - kondenzát. Kondenzát se z kondenzátoru odčerpává čerpadlem 25 do sběrné nádrže zvané sborník 17, ve které se mísí s přídavnou vodou. Voda použitá k srážení páry v kondenzátoru se ohřála, a musí se proto opět ochladit. To se děje v chladicích věžích. Jsou to železobetonové stavby tvaru hyperboloidu, 5 m až 8 m vysoké. Teplá voda se tlačí do horního místa věže čerpadlem 16. Tam se voda sprchami rozstřikuje na laťové rošty vyplňující vnitřek věže. Latě mají obdélníkový nebo trojúhelníkový průřez, voda se na nich tříští na kapky a padá dolů. Přitom přichází do styku s chladným vzduchem, který proudí zdola nahoru. Ochlazená voda se shromažduje v nádrži ve spodní části věže, odkud se čerpá do kondenzátoru.

82

Základy elektrotechniky - II Pro napájení kotle nestačí voda získaná srážením páry v kondenzátoru. protože netěsnosti ucpávek, potrubí, turbíny a kondenzátorů vznikají.ztráty (průměrně asi 5%). Toto množství musíme proto nahradit vodou čerpanou z řeky 18. Říkáme jí přídavná voda. Tu v přípravně vody 19 nejprve filtrujeme, abychom z ní odstranili mechanické nečistoty; a pak ji chemickými prostředky změkčujeme, aby se v kotli neusazoval kotelní kal a netvořil se kotelní kámen. Upravená voda se mísí ve sborníku 17 s kondenzátem a z něho se čerpadlem 20 tlačí do nízkotlakého ohřívače 21 - ekonomizéru a dále do odplynovače 22. Odplynovač je nádoba, do které přichází napájecí voda shora á sprchami se rozstřikuje. Zdola proti vodě proudí pára. Stykem s párou se voda ohřeje a vyprchají z ní plyny (zejména oxid uhličitý a kyslík), které by způsobily korozi kotelních trubek. Plyny jsou proudící.párou strhávány ven z nádoby. Z odplynovače se napájecí voda nasává čerpadlem 23 a dopravuje se přes vysokotlaký ohřívač 24 pod tlakem do kotle. Elektrická část elektrárny může být provedena různě. Moderní elektrárna je též na obrázku dole kde je též spojena s funkcí teplárny.

7.1.2.2. Teplárny Teplárny mají strojní a elektrické zařízení obdobné jako elektrárny, ale liší se od nich tím, že ostrá pára v turbíně expanduje na tlak 0,5 MPa až 1 MPa (nebo i vyšší), podle požadavků odběratelů. Potom se pára vede do rozdělovače, na který jsou připojeny dálkové parovody. Parovody se pára přivádí do obytných, veřejných a průmyslových budov, kde se používá k vytápění, klimatizaci, k přípravě teplé vody a k technologickým účelům. U odběratelů jsou paroměry k měření odebrané páry. Od odběratelů se do teplárny vrací kondenzát, který však nestačí pro napájení kotlů, protože v rozvodu vznikají velké ztráty; proto se kondenzát mísí s přídavnou vodou. Některé teplárny využívají jako teplonosnou látku teplou vodu. Teplonosná voda se v teplárně ohřívá v parních ohřívačích. Tepelné elektrárny znečišťují ovzduší kouřovými plyny, které obsahují tzv. létavý popílek a při spalování méně hodnotného hnědého uhlí obsahují ještě oxid siřičitý (SO2) a jen nepatrnou část oxidu sírového (S03). Popílek klesá k zemi a usazuje se na různých předmětech, tlumí sluneční záření, je příčinou vzniku mlh, působí škodlivě na lidský organismus i na vegetaci, zhoršuje jakost výrobků průmyslových podniků, zejména potravinářských aj.

83

Základy elektrotechniky - II Je známo několik metod čištění kouřových plynů od oxidu siřičitého. Vyčistit kouřové plyny před vypuštěním do atmosféry od oxidu siřičitého je úkol obtížný, ale naprosto nutný pro záchranu přírody a pro zachování čistého životního prostředí:

7.1.2.3. Jaderné elektrárny Jaderné elektrárny jsou v podstatě parní kondenzační elektrárny, ale liší se od nich tím, že místo parního kotle mají reaktor. Principiální schéma jaderné elektrárny je na obrázku. Palivem v reaktoru 1 jsou palivové články z přírodního uranu nebo uranu obohaceného plutoniem. V reaktoru probíhá štěpení uranu, při němž se uvolňuje značné množství tepla. K regulaci rychlosti štěpení se používá tzv. moderátor, kterým je těžká voda, grafit apod. Teplo z reaktoru se odvádí teplonosnou látkou primárním okruhem 2 do výměníku tepla 3, zvaného parní generátor, ve kterém vzniká pára. Teplonosnou látkou je vždy pod určitým tlakem buď oxid uhličitý, nebo lehká voda, nebo tekutý sodík apod. Pára z parního generátoru se přivádí sekundárním okruhem 4 do turbíny 5, která pohání alternátor 6. Primární okruh je radioaktivní a výměník tepla zabraňuje přenášení radioaktivity do sekundárního okruhu.

Naukové schéma jaderné elektrárny Za provozu reaktoru vzniká velké množství neutronů a silné záření gama, proti němuž se chrání obsluha tzv. reflektorem, který vrací část neutronů zpět do reaktoru, a ochranným pláštěm z vody, betonu a olova. Jaderná elektrárna má také vysoký komín k odvádění radioaktivních částic plynu, prachu a dalších zplodin z elektrárny do atmosféry. Provoz jaderných elektráren je automatizován, takže obsluha sleduje na dispečinku kontrolní a měřicí přístroje.

84


7.1.2.4. Vodní elektrárny Vodní elektrárny rozeznáváme: a) jezové (průtočné) - jejich spád je vytvořen jezem, b) derivační (náhonové) - jejich spád je vytvořen převážně umělým kanálem (náhonem), c) přehradní (akumulační), d) přečerpávací, využívající vodu přečerpanou z dolní nádrže do horní, e) přílivové, využívající spádu vytvořeného mořským přílivem a odlivem. Podle spádu rozlišujeme vodní elektrárny a) nízkotlaké, se spádem do 15 m, b) středotlaké, se spádem do 100 m, c) vysokotlaké, se spádem nad 100 m. Vodní elektrárna využívá k výrobě elektrické energie pohybovou nebo polohovou energii vody. Výkon vodního toku je úměrný průtokovému množství vody a spádu. 7.1.2.5. Průtočné elektrárny se stavějí v rovinných oblastech na řekách s malým spádem tam, kde lze vybudovat jez. Jezem se vodní hladina poněkud zvýší, a tím se soustředí spád do místa jezu. Průtočné elektrárny využívají při velké vodě jen malou část vodní energie, protože voda přetéká přes jez a užitečný spád se zmenšuje (výškový rozdíl mezi spodní a horní hladinou v řece se zmenšuje). Za suchého léta je v řece malé množství vody, a tím i malý spád. Výkon průtočných elektráren je závislý na stavu vody v řece, a průtočné elektrárny mají proto jen omezený význam v elektrizační soustavě. Alternátory v nich

85

Základy elektrotechniky - II často běží přebuzené jako synchronní kompenzátory a dodávají do sítě jalový výkon na zlepšení účiníku. 7.1.2.6. Akumulační elektrárny se stavějí na řekách tekoucích údolími. Na vhodném místě, zpravidla v soutěsce, se vybuduje přehrada, která zadržuje vodu během roku a elektrárna ji využívá v době největší denní spotřeby elektrické energie, tj. v době špiček.

Řez akumulační elektrárnou. Pod přehradou je hlavní budova elektrárny. V ní je strojovna s hydroalternátory, transformátory, olejové hospodářství, akumulátorovna, kompresní stanice, rozvaděče, dispečink apod. Pod přehradami se zřizují vyrovnávací nádrže; které zajišťují minimální průtok vody v řece. 7.1.2.7. Přečerpávací elektrárny jsou zvláštním případem akumulačních elektráren. Mají dvě nádrže - spodní a vysoko položenou horní nádrž. Voda se přečerpává ze spodní nádrže do horní v noci, kdy je menší odběr elektrické energie. Ve dne se voda z horní nádrže vypouští a znovu se využívá k výrobě elektrické energie v době špiček. Čerpadla jsou obvykle na společném hřídeli s turbínou a alternátorem, který pracuje při čerpání jako synchronní

86

Základy elektrotechniky - II motor. Účinnost přečerpávacích elektráren je asi 50%, účinnost akumulačních elektráren je 90 % i více. Vodní elektrárny jsou již plně automatizované. Spouštění, zatěžování, odlehčování a odstavování se provádějí dálkově z dispečinku.

7/2 Rozvod elektrické energie 7.2. Rozvodné soustavy a napětí Přenos elektrické energie se provádí střídavým i stejnosměrným napětím. Pro všeobecnou elektrizaci se používá trojfázová soustava střídavého napětí, neboť střídavé napětí můžeme hospodárně transformovat na velmi vysoké napětí, což je důležité pro přenos na velké vzdálenosti. Při přenášení určitého výkonu vyšším napětím prochází vedením menší proud, a tím jsou i menší ztráty výkonu ve vedení. Tyto ztráty klesají s druhou mocninou proudu (RI2). V místě spotřeby se vysoké napětí zase snadno transformuje na nižší napětí. Další výhodou vícefázového střídavého napětí je možnost vytvoření točivého magnetického pole, které umožňuje jednoduchou konstrukci asynchronních motorů.

7.2.1. Rozdělení elektrických sítí (vedení) Podle jmenovitého napětí rozeznáváme: o Vedení se jmenovitým napětím nad 100 V do 1 000 V (220/380; 380/660, 1000) o Vedení se jmenovitým napětím nad 1 kV (6, 10, 22, 35, 110, 220, 400 a 750).  2. Podle významu v elektrizační soustavě rozeznáváme:  napájecí vedení - k přenášení výkonu bez meziodběru;  přenosové vedení - zpravidla k dodávkám velkých výkonů na značné vzdálenosti; tato vedení procházejí jednou nebo několika velkými odběrnými stanicemi;  rozvodné (distribuční) vedení s přípojkami k velkoodběratelům;  místní vedení vn a nn, která slouží k rozvodu elektrické energie na území města nebo obce, s přípojkami k odběratelům. Přenos energie stejnosměrným proudem velmi vysokým napětím má proti přenosu střídavým napětím určité výhody, ale i nevýhody. Na jednom konci vedení se musí střídavé napětí vvn v měnírně usměrnit a na druhém konci se zase mění stejnosměrné napětí střídači na střídavé. Výhodou je, že přenos lze uskutečnit dvěma vodiči, výjimečně jedním vodičem, použije-li se země jako zpětný vodič. Venkovní stejnosměrná vedení jsou levnější než střídavá. U stejnosměrného vedení izolujeme jen dva vodiče, u trojfázového vedení tři vodiče. Ztráty ve vedení při přenášení stejného výkonu jsou v poměru 1: 2, tj, ztráty při stejnosměrném přenosu jsou poloviční než při střídavém přenosu. Při kabelovém vedení lze použít až čtyřikrát vyšší napětí než při přenosu stejně velkým střídavým napětím, protože ve vedení se neuplatňuje povrchový jev a dielektrické ztráty v plášti jsou zanedbatelné. Kabely jsou lehčí a levnější. Nevýhodou stejnosměrného přenosu je, že usměrňovače vyžadují speciální transformátory a také usměrňovače a střídače jsou složitější než transformátory pro střídavý přenos. Další nevýhodou je, že se v koncových stanicích musí instalovat statické kondenzátory pro dodávku jalové energie nebo kompenzátory pro krytí jalového odběru spotřebičů.

87

Základy elektrotechniky - II Elektrické vedení stejnosměrného napětí je vhodné pro přenos elektrické energie z tepelných elektráren z pánví méně hodnotného uhlí nebo z vodních elektráren do vzdálených průmyslových oblastí a velkoměst, k propojení dvou střídavých soustav s různými kmitočty nebo k propojení dvou různých soustav při mezinárodní výměně energie apod. Stejnosměrné přenosy jsou výhodné při vzdáleností větší než 400 km až 500 km napětím 400 kV při přenášeném výkonu asi 200 MW a při vzdálenostech 2 000 km až 3 000 km napětím 800 kV při přenášeném výkonu nad 500 MW. Jinak se stejnosměrné napětí dnes používá v elektrické trakci, v chemických a průmyslových závodech, např. v metalurgii, elektrolýze, galvanotechnice apod.

7.2.2. Rozvodné venkovní sítě Elektrizační soustava obsahuje zařízení pro výrobu, rozvod a spotřebu elektrické energie. Nadřazenou soustavu tvoří vedení s napětím 220 kV až 400 kV. Tato dvě přenosová vedení jsou vzájemně propojena v určitých místech v transformačních stanicích. Z vedení 220 kV jsou z transformoven napájena dálková vedení 110 kV, která zásobují elektrickou energií velká města a průmyslové oblasti. Vedení 110 kV jsou mimo transformovny ještě vzájemně propojena tzv. spínacími stanicemi, ze kterých vycházejí další vedení s napětím 110 kV. Ve vedeních 110 kV se umísťují transformovny napětí 110 kV/22 kV, popř. 110 kV/35 kV a z nich se napájejí primární rozvodné sítě, kterými se uskutečňuje rozvod po území okresu nebo kraje. Od vedení 22 kV se zřizují přípojky do transformoven v obcích, městech nebo průmyslových závodech, kde se napětí 22 kV transformuje na napětí 3 x 230 V!400 V pro napájení místních (sekundárních) sítí. Z místní sítě se zřizují domovní přípojky k drobným odběratelům.

7.2.3. Podle uložení vodičů a podle izolace rozeznáváme vedení a) venkovní, postavená nad zemí. vně budov, holá nebo izolovaná; b) kabelová; vodiče jsou úplně izolovány, patřičně chráněny pláštěm; obvykle uloženy v zemi, v kabelových kanálech nebo na kabelových lávkách Na vedeních vvn nad 80 kV vzniká tzv. koróna, která ruší rozhlas a televizi. Koróna je tichý výboj vznikající na vodičích menších průměrů. Odstraňuje se použitím svazkových vodičů. Jeden vodič na fázi tvoří tři nebo i více paralelních vodičů. Vodiče nn a vn se upevňují na podpěrné roubíkové izolátory (obr. a). Pro vedení vn a vvn se používají čapkové izolátory (obr. a) nebo dvoučapkové izolátory (obr. b). Čapkové izolátory se zapojují pro jednotlivé fáze za sebou, takže tvoří řetěz (obr. vlevo), Horní čapkový

88

Základy elektrotechniky - II izolátor se zavěšuje na rameno stožáru a na spodní se upevňuje vodič. Počet izolátorů v řetězci je určen napětím.

7.2.3. Elektrické stanice Elektrické stanice dělíme: o na transformátorovny, které jsou určeny ke změně napětí přenášené elektrické energie při stejném kmitočtu na jiná napětí; o na spínací stanice, které slouží k rozvádění elektrické energie stejného napětí a jsou vybaveny jako velké transformovny, ale nemají transformátory; o na měnírny, které jsou určeny pro přeměnu střídavého proudu na stejnosměrný proud nebo naopak, popř. pro přeměnu kmitočtu; o na kompenzovny, které slouží k vyrovnání jalových složek střídavého proudu nebo jiných parametrů vedení. Transformátorovny rozlišujeme pro veřejný rozvod a pro průmyslový rozvod. Obě skupiny dělíme podle výkonu na malé, střední, velké a distribuční, které napájejí distribuční rozvodnou síť. Podle provedení rozlišujeme transformovny stožárové (příhradové stožáry, betonové stožáry, dřevěné stožáry), zděné, sklepní, zapouzdřené, provizorní, venkovní aj. Velké transformovny jsou venkovní a je v nich instalováno toto zařízení:  transformátory různých provedení, s dvojím nebo několikerým vinutím, s ruční nebo samočinnou regulací napětí;  rozvodná zařízení v různém vybavení podle napětí a účelu (přípojnice, odpojovače, výkonové spínače, rozváděče, pojistky atd.). Přípojnice jsou vodiče, na které se připojují a ze kterých jsou napájena odbočující vedení. Rozváděče jsou konstrukční jednotky elektrického zařízení s vestavěnými elektrickými přístroji, ochranami, automatikou, měřicími, ovládacími a jisticími přístroji a pomocným zařízením.

7.2.4. Rozvod elektrické energie uvnitř obytných budov Rozvod elektrické energie uvnitř obytných budov se připojuje na veřejnou sít elektrickou přípojkou. Je to vedení, které odbočuje od veřejné sítě směrem k odběrateli. Přípojka může být provedena buď kabelem nebo venkovním vedením. Kabelová přípojka začíná v odbočnici na veřejném průběžném kabelovém rozvodu a končí v přípojkové skříni, nazývané hlavní domovní skříň (HDS). Jestliže se budova připojuje tzv. smyčkou, neexistuje ve skutečnosti žádná kabelová přípojka a považuje se za ní přípojková skříň (HDSS) pro připojení k průběžné rozvodné kabelové síti. Venkovní přípojka se připojuje na venkovní veřejné rozvodné sítě, a to nejčastěji na venkově, někdy i v okrajových čtvrtích měst. Tato přípojka má dvě části. Venkovní část začíná na izolátorech konzoly upevněné na stožáru veřejné rozvodné sítě a končí na izolátorech konzoly zapuštěné zpravidla do štítu budovy nebo na střešníku osazeném na zdi budovy. Vnitřní část přípojky je vedení od konzoly nebo střešníku do přípojkové skříně. Toto vedení je z izolovaných vodičů uložených v elektroinstalační trubce. Má být co

89

Základy elektrotechniky - II nejkratší (nejvíce 10 m) a pokud možno bez kolen. Holé vodiče se připojují na vnitřní část přípojky přechodkou (vývodní krabicí) z izolačního materiálu. Vnitřní část přípojky se smí vést jen po vnějších zdech budovy nebo prostorami veřejně přístupnými a lze ji provést i kabelem. Ani výjimečně ji nelze vést prostorami bytu. Přípojkové skříně jsou normalizovány a osazují se na místech veřejně přístupných, zpravidla u vchodu do domu, a to na venkovní zdi budovy.

7.2.5. Ochrany vedení a sítí Elektrická vedení jsou velice důležitá pro přenos elektrické energie, neboť jakákoli porucha na vedení vždy znamená přerušení dodávky proudu, která způsobuje národohospodářské škody. Ochrany vedení dělíme: o na ochranu proti přepětí, o na ochrany nadproudové, tj. ochrany proti zkratům. Vedení nízkého napětí chráníme proti přepětí nízkonapěťovou bleskojistkou. Vedení vn a vvn na ocelových stožárech chráníme proti přímému úderu blesku zemním lanem, které napínáme v patřičné výšce nad vedením, aby ochranný úhel byl 25° až 35°. Udeří-li blesk přímo do ocelového stožáru, prochází stožárem velký proud od vrcholu do země. Tímto proudem se na stožáru vytvoří napětí a je-li toto napětí větší než přeskokové napětí izolátoru vedení, nastane přeskok ze stožáru na vedení. Tomuto nebezpečí se čelí dobrým uzemněním stožáru, jehož odpor nesmí překročit 15 Ω. Na ochranu vedení vn proti přepětí se používají vyfukovací bleskojistky a na ochranu vedení vvn ventilové bleskojistky. Pro napětí nad 110 kV jsou ventilové bleskojistky složeny z dílů a opatřeny stínicím kruhem pro vyrovnání napětí v jednotlivých dílech. Nadproudové ochrany vedení vn a vvn rozdělujeme do čtyř skupin. Jsou to: o ochrana nezávislá, časově odstupňovaná, o ochrana směrová, o ochrana srovnávací, o ochrana distanční.

8/1 Ochrany před nebezpečným dotykovým napětím 8.1. Definice dotykového napětí Dotyk s elektrickým zařízením může být nahodilý, svévolný nebo úmyslný. Nahodilý dotyk je neuvědomělý dotyk, způsobený náhodou nebo nedbalostí; lze mu zabránit opatrností nebo ochranným krytem. Svévolný dotyk je vědomé dotknutí se živých nebo pohybujících se částí s použitím pomůcek (nástrojem, drátem apod.) nebo po odstranění krytu s použitím nástrojů nebo pomůcek nebo dotknutí se dlaní nebo prstem. Úmyslný dotyk je vědomé dotknutí se živých nebo pohybujících se částí dlaní, prstem nebo obvyklým nástrojem, přičemž ani k odstranění krytu živých nebo pohybujících se částí se nepoužijí pomůcky.

8.1.1. Způsoby ochrany z hlediska částí: Způsoby ochrany před nebezpečným dotykovým napětím v prostorách s prostředím bezpečným a nebezpečným s napětím do 1000 V se rozdělují do dvou skupin: a) ochrany před nebezpečným dotykem živých částí, tj. takových částí elektrického zařízení, které jsou určeny k vedení elektrického proudu nebo jsou pod napětím; 90

Základy elektrotechniky - II b) ochrany před nebezpečným dotykem neživých částí; to jsou takové vodivé části elektrického zařízení, které nejsou určeny k vedení elektrického proudu, ani na nich za normálních okolností není elektrické napětí, ale kde se může objevit napětí nahodile (např. porušením izolace, vadnou manipulací). Ochrana před nebezpečným dotykem živých částí může být vytvořena polohou, zábranou, krytím, izolací a doplňkovou izolací. Ochrany před nebezpečným dotykem neživých částí dělíme na ochranu polohou, zábranou, izolací, doplňkovou izolací, nulováním, zemněním, chráničem (napěťovým nebo proudovým), pospojováním, oddělením obvodů a bezpečným napětím.

Použití a způsoby provedení

jednotlivých ochran jsou stanoveny ČSN 341010. V tomto článku budou s ohledem na rozsah učebnice vysvětleny pouze principy ochran. a) Ochrana polohou spočívá v tom, «2e se živé nebo neživé části umístí tak, aby byl dotyk s nimi bez použití zvláštních pomůcek zcela vyloučen. b) Ochrana zábranou zabraňuje přístup k elektrickému zařízení Může být různá, např., uzamčením místnosti; oplocením prostoru. c) Ochrana krytím je konstrukční opatření tvořící část elektrického zařízení (víka, kryty apod.). d) Ochrana izolací spočívá v zabezpečení živých částí takovou izolací, která znemožní nebezpečný dotyk živých částí zařízení. Lakování, smaltování, vrstvy oxidů i obaly z.vláknitých materiálů se nepovažují za izolaci před nebezpečným dotykem. U neživých částí se pracovní izolace doplní přídavnou izolací, která musí mít alespoň vlastnosti izolace pracovní, pokud nejsou předepsány vyšší požadavky. e) Ochrana doplňkovou izolací spočívá v tom, že se např., stanoviště u elektrického zařízení (svářečky; pece atd.) vybaví izolačním kobercem, gumovými rukavicemi a obuví, izolovaným nářadím apod. 91


f) Ochrana nulováním v soustavách s uzemněným nulovacím bodem (uzlem) spočívá v tom, že se neživé části chráněného zařízení spojí ochranným (nulovacím) vodičem se středním (nulovacím) vodičem proudové soustavy. Při průrazu - poškození izolace projde příslušným obvodem proud s hodnotou vyšší, než je jmenovitá hodnota pojistky. Přenosné spotřebiče s vodivými neživými částmi se musí k zásuvce připojovat pohyblivým třížilovým až pětižilovým přívodem (šňůrou). Vodivá (kovová) kostra spotřebiče se připojí na ochranný vodič zeleno-žluté barvy, který je ve vidlici spojen s dutinkou. Při zasouvání vidlice do zásuvky se spojí nejdříve dutinka s kolíkem zásuvky a tak i s nulovacím vodičem (PEN). Teprve při dalším pohybu se zasunou kolíky vidlice do dutinek zásuvky, a tím se připojí spotřebič mezi fázový a nulovací vodič. Nulovací vodič musí být v zásuvce připojen nejprve ke kolíku a teprve od něho se bez přerušení odbočí k pravé dutince (při pohledu na zásuvku zpředu). g) Ochrana zemněním v soustavách s uzemněným nulovacím bodem (uzlem) spočívá v tom, že jsou vodivé neživé části chráněného spotřebiče vodivě spojeny se zemí. Při poruše izolace se vrací poruchový proud zemí k uzemněnému uzlu zdroje a přitom musí přetavit nejbližší předřazenou pojistku nebo vypnout jistič zapojený do obvodu, takže se vadný spotřebič odpojí od napětí sítě.

92


V sítích, ve kterých je zavedena ochrana nulováním, je nepřípustné používat jenom ochranu zemněním a naopak. Na obrázku je znázorněno ohrožení osoby; která se dotýká spotřebiče

Na obrázku dole je rozbor typu PELV a SELV

chráněného nulováním v okamžiku, kdy na spotřebiči, připojeném na touž síť a chráněném pouze uzemněním, nastane průraz na kostru. Potom prochází poruchový

93

Základy elektrotechniky - II proud od vadného spotřebiče, zemničem do země a zemí přes osobu na nulovací vodič a odtud nulovacím vodičem k zdroji napětí. Tím je život osoby dotýkající se neživé části spotřebiče ohrožen.

h) Ochrana zemněním v soustavách s izolovaným nulovacím bodem (uzlem) se prakticky provádí jen v samostatně napájených soustavách s izolovaným bodem, např. v továrnách s vlastním generátorem apod. Spočívá v tom, že se neživé části chráněného zařízení uzemní, a tím se zabrání vzniku nebezpečného dotykového napětí při jednopólovém spojení se zemí, protože poruchový proud při jednopólovém spojení se zemí je velmi omezen, neboť závisí na celkovém izolačním stavu vedení a především na kapacitě rozvodu vzhledem k zemi. Na obr. 370 je kapacita vedení proti zemi znázorněna kondenzátory C a izolační stav rozvodu rezistory R. Při této ochraně je důležité, aby rozvodná síť měla dobrý izolační stav, a proto se musí o něj stále pečovat a musí se často kontrolovat.

94


ch)

Ochranu

chrániči

provádíme tam, kde je zemní odpor uzemnění příliš velký a kde nevyhovuje přípustným hodnotám pro ochranu nulováním nebo zemněním. Chránič může být proveden buď jako napěťový chránič, který samočinně odpojí chráněné zařízení od sítě, jakmile na jeho neživé části vznikne větší napětí, než je dovolené dotykové napětí, nebo jako proudový chránič, který při porušení rovnováhy proudů v přívodu odpojí chráněný spotřebič. Oba chrániče jsou popsány v odst. 3.4.16. i) Ochrana pospojováním se používá jako ochrana doplňková k ochraně základní na ochranu zvýšenou. Její podstata je v tom, že se navzájem vodivě pospojují neživé části chráněného zařízení a k nim se vodivě připojí všechny kovové konstrukce, které jsou na dosah (kovové konstrukce budov - kovová potrubí v koupelnách, prádelnách atd.). j) Ochrana oddělením obvodů. Při ochraně oddělením obvodů je pracovní obvod jednotlivých spotřebičů dokonale izolačně oddělen od rozvodné sítě ochranným transformátorem. Tím dostaneme vlastní izolovaný rozvod s nepatrným kapacitním a svodovým proudem, takže vznik nebezpečného zemního proudu je vyloučen. Tuto ochranu můžeme použít jen v sítích s provozním napětím do 500 V a s napětím na výstupní straně transformátoru mezi vodiči nejvýše 380 V, Přitom se na jeden ochranný transformátor (motorgenerátor) smí připojit jen jeden spotřebič, s maximálním jmenovitým proudem 16 A.

k) Ochrana bezpečným napětím.

Tato ochrana spočívá v tom, že je spotřebič (hračky, sdělovací obvody atd.) připojen na bezpečné napětí, takže už na jeho kostře nemůže vzniknout nebezpečné dotykové napětí. Bezpečné napětí můžeme získat pomocí transformátoru s odděleným výstupním vinutím (nelze použít autotransformátor) se zvýšenou izolací, z baterie, popř. z jiného nezávislého zdroje. Je-li spotřebič připojen na bezpečné napětí v zásuvce, musí mít šňůru s nezáměnnou vidlicí, kterou nelze zasunout do zásuvky s nízkým napětím.

95


8/2 Elektrické světlo a osvětlení Světlo je záření schopné vzbudit zrakový vjem. Použití světla k dosažení viditelnosti nazýváme osvětlení nebo osvětlování. Stav předmětu, na který dopadá světlo, je charakterizován intenzitou osvětlení, směrem dopadu světla, stupněm rozptýlení světla, barvou světla atd. Podle zdroje světla rozeznáváme osvětlení umělé a denní.

8.2.1. Podstata světla Viditelné záření jedním z druhů elektromagnetického vlnění, které leží v rozmezí vlnových délek 380 nm až 780 nm. Podle vlnové délky vzbuzuje světlo barevný dojem. Nejkratší vlnovou délku má světlo fialové, nejdelší vlnovou délku má světlo červené. Spektrum. Všechny složky viditelného záření jsou zastoupeny ve slunečním světle. Jeho rozkladem získáme spektrum, v němž jednotlivá barevná pásma splývají v souvislý mnohobarevný pruh. Říkáme, že sluneční světlo má spoji.té spektrum.

Sled barev slunečního spektra je od nejkratších vlnových délek k nejdelším takovýto: fialová, modrá, zelená, žlutá, oranžová a červená.

96

Základy elektrotechniky - II Některé zdroje světla mají spektrum, v němž barevná pásma spolu nesplývají. Takové spektrum nazýváme nespojité – pásové. Jednotlivé druhy elektromagnetického vlnění se od sebe liší nejen svými vlnovými délkami, ale i svými účinky. Elektromagnetické vlnění v užším smyslu je radiotechnické vlnění, které má větší vlnové délky než světlo. Nepůsobí zrakový vjem a nemůžeme ho vnímat ani jiným lidským smyslem. Můžeme ho přijímat rádiovým přijímačem, naladěným na jistou vlnovou délku, přeměnit ho na zvuk a ten vnímat sluchem. Vlnová délka tohoto záření, zvaného také sdělovací záření, je od jednoho milimetru až po několik kilometrů. Mezi světlem a sdělovacím záření jsou pásma infračerveného (podčerveného) a tepelného záření, jejichž zdrojem je každé horké těleso. Na druhé straně viditelného záření, tj. na straně kratších vlnových délek, je ultrafialové záření (nadfialové), které má účinky chemické, biologické aj. Ještě kratší vlnové délky mají Roentgenovo záření, radioaktivní záření a kosmické záření.

8.2.2.Základní světelné veličiny a jednotky

Základní jednotkou světelné techniky je jednotka svítivosti. Její velikost byla stanovena fyzikálně. Všechny ostatní jednotky světelné techniky z ní byly odvozeny. Světelný tok Φ je výkon záření určitého zdroje zhodnocený normálním lidským zrakem. Hodnocení normálním lidským zrakem bylo mezinárodně dohodnuto podle spektrální citlivosti zraku při čípkovém vidění. Světelný tok jako fotometrická veličina je analogický pojmu zářivý tok jako fyzikální veličina. Jednotkou světelného toku je lumen (lm). Je to světelný tok vyzařovaný do prostorového úhlu jednoho steradiánu z bodového zdroje, jehož svítivost je ve všech směrech jedna kandela. Svítivost I je podíl světelného toku vyzářeného zdrojem v některém směru do nekonečně malého prostorového úhlu a velikosti tohoto úhlu. Svítivost jednoho zdroje může být v každém směru jiná. Proto u svítidel kreslíme čáru svítivosti, která zobrazuje rozdělení svítivosti v prostoru. Jednotkou svítivosti je kandela (cd). Jednotkou osvětlení je lux (lx). Osvětlení 1 lx získáme ze zdroje, který má svítivost jedna kandela ve směru plochy 1 m x 1 m vzdálené 1 m a stojící tak, aby na ni světlo dopadalo kolmo.

97


8.2.3. Zdroje světla

8.2.3.1. Žárové (teplotní) zdroje Jsou to umělé světelné zdroje, vyzařující světlo z vlákna rozžhaveného elektrickým proudem. Do teploty vlákna 500 °C vydává zdroj převážně záření infračervené a tepelné (pociťujeme ho jako sálavé teplo). Při teplotě vlákna vyšší než 500 °C vysílá zdroj kromě infračerveného a tepelného záření ještě záření s kratšími vlnovými délkami, tj. viditelné záření. Od 1000 °C je zabarvení světla červené, od 1300 °C má sválo zabarvení žlutočervené, od 1600 °C má světlo barvu žlutou až bílou. Žárové zdroje mají spektrum bez mezer, spojité. Obsahuje všechny barvy. Z vyzářené energie žárových zdrojů je 92 % energie tepelná a pouze 8 % energie světelná. Žárovky. Vlákno se vyrábí z wolframu práškovou metalurgií. Průměr vlákna je asi 14 µm. Na vlákno se před montáží nanese tzv. getr (nejčastěji červený fosfor). Ten se po rozžhavení vlákna vypaří a společně s plyny nečistot, které se nepodařilo z žárovky odstranit, se srazí na stěnách baňky: Teplota vlákna je u žárovek vakuových asi 2 000 °C, u žárovek plněných plynem přibližně 2 600 °C a u žárovek promítacích a fotografických kolem 3000 °C. Čím větší je teplota vlákna, tím větší je měrný výkon. S teplotou vlákna se však zkracuje technický život žárovky. U žárovek do příkonu 25 W je prostředím v baňce vakuum, u žárovek s příkonem nad 25 W je prostředím plyn. Jako plyn se používá směs bud argonu, nebo kryptonu (tj. plyn, který špatně vede teplo) s dusíkem (který zabraňuje odpařování vlákna). Odpor vlákna za tepla je více než l0krát větší než odpor za studena. Technický život vakuových žárovek a plynem plněných žárovek je asi 1000 hodin. Patice běžných osvětlovacích žárovek jsou závitové a bajonetové. Závitové mají Edisonův závit - označuje se písmenem E a průměrem závitu: E 10 - trpasličí závit E 14 - malý závit (mignon)

98

Základy elektrotechniky - II E 27 - střední závit (normál) E 40 - velký závit (goliáš) Halogenová žárovka. Je to žárovka plněná plynem s příměsí určitého množství halogenu. Podstatou je využití termochemické vratné reakce wolframu a halogenu. Jako halogen se nejčastěji používá jód.

8.2.3.2. Výbojové zdroje

Jsou to světelné zdroje, u nichž světlo vzniká při elektrickém výboji v ionizovaných plynech nebo v kovových parách nebo v jejich směsi: Jakýkoliv horký plyn je ionizovaný, tj. valenční elektrony některých atomů se pohybují v plynu volně, nezávisle na jádru atomu. Ionizovaný plyn tedy obsahuje nosiče elektrického náboje - elektrony a ionty - a stává se elektricky vodivým. Narazí-li volný elektron, urychlený v elektrickém poli, na tom plynu, přeskočí jeho valenční elektron na vyšší energetickou hladinu, do zakázaného pásma. Na této hladině se ale elektron nemůže trvale udržet a vrací se na původní hladinu. Přebytečnou energii přitom uvolní v podobě záření (atomy se tzv. vybudí). Záření, které přitom vzniká, má určitou vlnovou délku, charakteristickou pro danou náplň. Typickou vlastností výboje v plynu je záporná odporová charakteristika výboje (odpor výboje klesá s rostoucím proudem). Proto nemůžeme výbojové zdroje připojovat na sít přímo, ale jen v sérii s předřadníkem. Předřadníkem může být rezistor (např., i žárovkové vlákno zapojené do série s výbojkou) nebo cívka (např. tlumivka nebo rozptylový transformátor). Rozdělení výbojových zdrojů: podle elektrod - se studenými elektrodami; výboj je v nich samostatný, neboť se při něm ionizuje prostředí, takže se po zapálení sám udrží (např. neónové, rtuťové a sodíkové výbojky); - s elektrodami žhavenými po celou dobu svícení; výboj je nesamostatný,, sám se bez žhavení elektrod neudrží (některé nízkonapěťové výbojky); - se žhavenými elektrodami jen pro zapálení výboje; výboj je samostatný; žhaví se pouze při zapálení (zářivky); b) podle náplně - plyn; dusík, oxid uhličitý, vzácné plyny (neón, hélium, argon, krypton); - kovové páry; rtuť a sodík. U moderních výbojek se používá především rtuť a sodík. U rtuťových výbojek se získá požadované zabarvení světla povlakem vnitřních stěn trubic a baněk látkami zvanými luminofory. Luminofor je látka, která po ozáření luminiskuje, tj., vydává zářivou energii na vyšších vlnových délkách, než je záření, které přijala. U výbojových zdrojů (se rtuťovou náplní) mění luminofor ultrafialové záření na viditelné záření Jako luminofor se nyní používá ortofosforečnan stroncia a zinku.

99

Základy elektrotechniky - II Svíticí trubice. Jsou to výbojové zdroje se studenými elektrodami, plněné vzácným plynem s nízkým tlakem. Zbarvení je závislé na náplni: neón - červené hélium - bíle oranžové neón se rtutí - modré neón s argonem zelené. Zářivky. Jsou to nízkotlaké svíticí trubice plněné rtuťovými parami, v nichž se ultrafialové záření výboje mění vrstvou luminoforu ve viditelné záření. Hlavní náplní je rtuť, k usnadnění zapálení se přidává argon. Zářivky dávají smíšené spektrum; čárové ze rtuťových par a spojité z luminoforů. Zbarvení je růžové, denní a bílé; dosáhne se ho volbou vhodného luminoforu. Připojuji se na napětí 220 V, 50 Hz v sérii s tlumivkou: Toto napětí nestačí k zapálení výboje při.studených elektrodách, a proto se musí elektrody před zapálením nažhavit a potom zvýšeným napětím zapálit. K tomu se používá startér, provedený nejčastěji jako doutnavkový.

8.2.4. Zásady správného osvětlení Správné osvětlení má především: a) vytvořit příznivé podmínky vidění, tj. podmínky umožňující výkonné a pohodlné vidění a zabraňující předčasné únavě a úrazům, vytvářet dobrou světelnou pohodu, tj., příjemné pocity a dobrou náladu (podle druhu osvětlovaných prostorů). (Tomuto požadavku se vyhoví zejména přiměřenou intenzitou osvětlení; vhodnými jasy, kontrasty jasů i barev a správným směrem dopadu světla.)

Oslnění. V soustavách umělého osvětlení je nutné zmenšit na minimum možnost oslnění, které ruší zrakovou pohodu, Oslnění může být bud přímé (světelnými zdroji a svítidly), nebo nepřímé (odrazem světla). Oslnění závisí rovněž na velikosti oslňující plochy, na její poloze v zorném polí a na kontrastu jasu plochy vzhledem k bezprostřednímu okolí: Stroboskopický jev. Je to důsledek kmitání světelného toku, způsobeného tím, že výboj v zářivce při kmitočtu napájecího napětí 50 Hz stokrát za sekundu zhasne a světélkující povlak má malé dozařování. Kmitání světla způsobuje únavu zraku. Kromě toho stroboskopický jev zkresluje pohyb a tím může přivodit úraz. Při osvětlení otáčejícího se stroje (vřetena vrtačky apod.) zářivkou nebo výbojkou může při určitých otáčkách stroje vzniknout dojem, že stroj stojí.

100

Základy elektrotechniky - II Všude tam, kde se pracuje s pohybujícími se předměty (u strojů), je nutné stroboskopický jev zmírnit. V jednofázové síti se toho dosáhne použitím několika zářivek (nejlépe v jednom svítidle) a fázovým posunutím proudu v obvodu některé z nich.

8/3 Elektrické teplo a chlazení 8.3.1. Elektrické teplo Teplo je druh energie, má tedy stejnou jednotku jako mechanická práce a elektrická energie, tj. joule. Měřítkem tepelného stavu tělesa je teplota, udává potenciál tepelné energie. Jednotkou teploty je kelvin (K).

8.3.1.1. Šíření tepla Teplo se šíří z teplejšího prostředí do chladnějšího prostředí vedením (kondukcí), prouděním (konvekcí) a sáláním (radiací). Zpravidla se šíří všemi těmito způsoby současně, ale některý z nich může převládat. Vedení tepla se vyskytuje u pevných látek (hovoříme o tzv. prostupu). Proudění tepla nastane, jestliže prostředím, které teplo přenáší, je plyn nebo kapalina a prostředím, které teplo přivádí, je tuhé těleso nebo naopak. Teplo se přitom přenáší prostřednictvím pohybujících se částic plynu nebo kapalin. Sálání tepla (radiace) - Těleso, jehož teplota je vyšší než 0 K, vyzařuje všemi směry tepelné paprsky, tj. infračervené záření a tepelné záření.

8.3.1.2. Elektrické zdroje tepla Elektrické teplo vzniká přeměnou z elektrické energie a využívá se k elektrickému ohřevu. Známe tyto druhy ohřevu: - odporový ohřev, - obloukový ohřev, - indukční ohřev, - dielektrický ohřev, - infračervený ohřev.

8.3.1.3. Odporový ohřev Odporový ohřev využívá přeměny elektrické energie na elektrické teplo při průchodu proudu odporovou součástkou. Elektrický příkon se přitom mění v teplo. Na materiály používané pro výrobu topných rezistorů klademe tyto požadavky: velká rezistivita, malý teplotní součinitel odporu, vysoký bod tání, odolnost proti oxidaci, dobrá zpracovatelnost.

8.3.1.4. Elektrické vytápění Stav, při němž má člověk všechny podmínky k zdravému pobytu v určitém prostředí, se nazývá tepelná pohoda člověka. Jednou z podmínek tepelné pohody je zachování tepelné rovnováhy mezi množstvím tepla, které člověk produkuje, a množstvím tepla, které odevzdává do okolí. K dosažení tepelné pohody při určité produkci tepla a při vhodném oblečení potřebujeme určitou teplotu okolí. Produkuje-li člověk více tepla, než stačí odevzdat do okolí, je přehřátý - potí se. Produkuje-li méně tepla, než kolik odevzdá do okolí, je mu chladno. 101

Základy elektrotechniky - II Aby došlo k tepelné rovnováze, musíme při nižších venkovních teplotách vytápět prostory, v nichž člověk pobývá. Vytápění je přímé a nepřímé. Při přímém vytápění se topí přímotopnými spotřebiči. K nim patří - holé odporové dráty, např. v některých elektrických kamínkách, - radiátory: plněné vodou nebo olejem a vyhřívané topným článkem, - topné plášťové dráty: na stěny do omítky, - teplomety, - topné ventilátory. U nepřímého topení se topnými články zahřívá keramické jádro, teplo se v něm akumuluje a později se předává do místnosti. Jádro se ohřívá v nočních hodinách až na teplotu 650 °C a ve dne se pomocí ventilátoru jádrem prohání vzduch, jehož ohříváním se teplo z jádra předává do místnosti.

8.3.1.5. Obloukový ohřev Oblouk napájíme střídavým nebo stejnosměrným proudem. Proud přitom prochází plyny, které jsou za normálních podmínek elektricky nevodivé. Teprve po ionizaci prostředí (např. vlivem vysoké teploty) se stanou elektricky vodivými. Teplota dosahuje hodnoty až několika tisíc kelvinů. Plyny při takové teplotě jsou velmi vodivé - nazýváme je plazma.

8.3.1.6. Indukční ohřev Pece založené na ohřevu indukovanými proudy rozlišujeme podle použitého kmitočtu. Mohou být  nízkofrekvenční - Napájecí napětí má kmitočet 50 Hz. Pec má železné jádro. V podstatě je to  transformátor se závitem nakrátko. Pece se železným jádrem se používají především pro tavení  neželezných kovů (s licí teplotou nižší než 1450 °C), ale i pro tavení litiny a oceli.  středofrekvenční - kmitočet je 500 Hz až 3 000 Hz, pec je bez železného jádra, kelímková.  Vsázkou jsou kovy, železné i neželezné.  vysokofrekvenční - kmitočet je až 500 kHz. Používají se pro povrchové kalení.

8.3.1.7. Dielektrický ohřev Nekovy jsou vloženy do elektrického vysokofrekvenčního pole. Rychlým přepolarizováním částic ohřívané látky vznikají tzv. dielektrické ztráty, které se mění v teplo. Velikost ztrát závisí na intenzitě elektrického pole (spádu napětí), na kmitočtu, na permitivitě ohřívané látky a na ztrátovém úhlu dielektrika. Používaný kmitočet je 1 MHz až 100 MHz, spád napětí je 500 V až 1500 V na 1 cm tloušťky dielektrika. 8.3.1.8. Infračervený ohřev Zdrojem infračerveného záření jsou infrazářiče. Vyzařují paprsky s vlnovou délkou 750 nm až 10 000 nm. Infračervené záření proniká do hloubky a rychle prohřívá látku. Příklad infrazářiče je podžhavená žárovka.

102


8.3.2. Elektrické chlazení Je to v podstatě přečerpávání tepla. Teplo odnímáme vychlazované látce a převádíme ho do jiné látky, která se otepluje. Množství tepla, které odvedeme za 1 sekundu, se. nazývá chladicí výkon. Základní součástí chladicích zařízení, chladíren, mrazíren, a chladniček je chladicí systém. Rozumíme jím systém, který je schopný absorbovat teplo ze studeného zdroje a předat je zdroji teplému. Nejpoužívanější chladicí systémy jsou:  kompresorový,  absorpční s čerpadlem mezi absorbérem a generátorem,  absorpční s kontinuálním oběhem,  polovodičový.

8.3.2.1. Chladničky Jsou to tepelně izolované skříně, vychlazované chladicím zařízením. Podle použitého chladicího zařízení známe chladničky kompresorové, absorpční a polovodičové.

Kompresorová chladnička

V chladicím okruhu kompresorové chladničky se uskutečňuje tento chladicí oběh: látka vykonávající chladicí oběh v chladicím okruhu (chladivo) se nejprve v plynném stavu stlačuje v kompresoru, potom se zkapalňuje v kondenzátoru a nakonec se za redukčním ventilem odpařuje ve výparníku. Kompresorová chladnička se skládá z těchto částí: - kompresor, - kondenzátor (srážník), - redukční ventil, - výparník.

Kondenzátor je soustava trubek s chladicími žebry. V něm se páry chladiva zkapalňují a uvolněné kondenzační teplo se prostřednictvím kondenzátoru předává do okolí. Jako chladivo se používají látky, které za nepříliš vysokého tlaku zkapalňují při teplotě 32 °C. Kapalné chladivo postupuje redukčním škrticím ventilem (popř. kapilární trubičkou) do odčerpaného, výparníku. Za redukčním ventilem chladivo expanduje. Jeho tlak se snižuje; a tím se chladivo ochladí na potřebnou nízkou teplotu. Redukční ventil odděluje různé tlaky v kondenzátoru a ve výparníku. Ve výparníku se chladivo vypařuje, tj. přechází z kapalného stavu do plynného stavu. Potřebné výparné teplo odebírá stěnám výparníku a prostoru, v němž se výparník nachází. Chladivo se tedy při nízké teplotě a za nízkého tlaku odpařuje. Jako chladivo se používá: čpavek (amoniak), oxid siřičitý, etylchlorid, metylchlorid, a odvozeniny z uhlovodíku (freon a ledon). Kapalina potřebuje.k přeměně do plynného stavu teplo. To je jí buď přivedeno, nebo ho odnímá svému okolí (v takovém případě musí být ovšem teplota okolí vyšší, než je bod varu této kapaliny). Čím nižší je tlak chladiva, tím nižší je bod (teplota) varu, při kterém dochází k odpařování. Např. voda má bod varu při tlaku 105 Pa 100 °C, ale při

103

Základy elektrotechniky - II tlaku 2. 103 Pa již 20 °C a při tlaku 600 Pa dokonce 0°C. Z toho vidíme, že vodu také můžeme použít jako chladivo, ovšem při odpařování musíme pracovat s velmi nízkými tlaky a nejnižší dosažitelnou teplotou je 0°C, proto je výhodnější použít takové látky, jejichž bod varu je při stejných tlacích podstatně nižší než u vody, a to dokonce takové látky, jejichž bod varu leží pod 0°C při tlaku větším, než je 105 Pa. Takovou látkou je čpavek. Při tlaku 3. 105 Pa má bod varu -10 °C a při tlaku 105 Pa dokonce - 30 °C. Naopak čpavek zkapalňuje při tlaku 1,2 MPa a při teplotě +32 °C a přitom odevzdává teplo do okolí. Jiné používané chladivo, ledon, má při teplotě -10 °C tlak 2,2. 105 Pa a při teplotě + 32 °C tlak 7,6 .105 Pa. Stlačíme-li ho tedy na vyšší tlak, bude při teplotě okolí 32 °C kondenzovat.

8.3.2.2. Absorpční chladnička s čerpadlem Princip je stejný jako u kompresorové chladničky. Rozdíl je ve stlačování par chladiva. U absorpční chladničky se páry chladiva pohlcují absorpční látkou, ta se zahřívá, a tím se z ní pod tlakem vypuzují páry chladiva. Plynné chladivo přechází z výparníku do absorbéru (pohlcovače), kde je pohlceno pomocnou kapalinou - absorbentem (přitom se snižuje tlak). Dále je zde čerpadlo, které čerpá kapalinu s pohlceným chladivem do generátoru (kotle), kde se zahřívá.elektrickým topným rezistorem. Tím se z kapaliny vypuzují páry (pod tlakem). Absorbent se vrací zpět do pohlcovače a plynné stlačené chladivo se vede do kondenzátoru. Použije-li se jako chladivo čpavek, je absorbentem voda.

8.3.2.3. Absorpční chladnička s kontinuálním oběhem Od absorpční chladničky s čerpadlem se liší tím, že místo čerpadla a redukčního ventilu má mezi absorbérem a výparníkem ještě jeden okruh, ve kterém obíhá netečný plyn - vodík. Ten vyrovnává tlakový rozdíl chladiva mezi výparníkem a kondenzátorem. Chladivo se při odpařování ve výparníku mísí s vodíkem. Páry chladiva s vodíkem vstupují do absorbéru a odtud se vodík vrací zpět do výparníku, zatímco chladivo s absorbentem postupuje do generátoru. Vodík je v okruhu pod takovým tlakem, který odpovídá rozdílu tlaku chladiva v kondenzátoru a ve výparníku.

9/1 Elektrická trakce Výkony stejnosměrných motorů byly malé a dalšímu rozvoji nestačily. Technicky lépe byl propracován asynchronní motor, a proto se objevily první pokusy s ním. Řídit rychlost asynchronních motorů je poměrně obtížné. Proto se začal používat komutátorový motor, a to jednofázový, sériový. Napájení bylo z jednofázové proudové soustavy 15 kV, 50 Hz. Následoval nový rozvoj stejnosměrné trakce, který byl navíc podpořen vynálezem rtuťového usměrňovače, jeho použitím v měnírnách proudu se podstatně zvětšila účinnost přeměny střídavého elektrického proudu na stejnosměrný. Tento systém se udržel dodnes. Stejnosměrná trakce se dnes používá v hlubinných dolech, v městské dopravě, v povrchových dolech a na hlavních drahách. Těsně před druhou světovou válkou se v Německu zkoušelo jednofázové napájení na čtyřech typech lokomotiv, z nichž tři byly vybaveny měniči. Po válce byl tento systém zaveden i v Československu. V Česku je první magistrála napájena stejnosměrným proudem a druhá, jižní. střídavým proudem.

104


9.1.1. Třídění: Elektrickou trakci můžeme dělit podle několika hledisek:

9.1.1.1. Podle druhu:     

hlavní dráhy - dálkové a předměstské, dráhy povrchových dolů, městské dráhy, podzemní dráhy, hlubinné důlní dráhy.

9.1.1.2. Podle proudové soustavy: Normalizované napětí stejnosměrných soustav  250 V důlní hlubinné dráhy,  600 V městské dráhy,  750 V podzemní dráhy;  1500 V dráhy povrchových dolů,  3000 V hlavní dráhy.

9.1.1.3. Podle přívodu energie do vozidla:  

závislá trakce: elektrická energie se k vozidlu přivádí trakčním vedením, nezávislá trakce: zdroj elektrické energie je přímo ve vozidle.

9.1.2. Hlavní dráhy: Výhody elektrické trakce v porovnání s parní trakcí lze shrnout do těchto bodů: - výhodnější trakční charakteristiky elektrických motorů v porovnání s charakteristikami parních lokomotiv, - větší přetížitelnost, - rychlá změna rychlosti, - menší hmotnost lokomotivy, - klidný chod, - okamžitá připravenost k provozu, - čistota provozu - neznečišťování okolí, - hospodárný provoz. Pro energetické hospodářství je nutné především zdůraznit větší účinnost přeměny energie. V elektrárnách můžeme spalovat méně hodnotná paliva a navíc s větší účinností. .

9.1.2.1. Stejnosměrná trakce na hlavních drahách ČD Napájecí napětí je 3 kV. Proud se usměrňuje v měnírnách rozložených podél trati ve vzdálenostech 20 km až 40 km. ČSD používají k rozvodu střídavého proudu do měníren soustavu 100 kV/22 kV/3 kV, a to buď s dvoustupňovou transformaci 100 kV/22 kV a 22 kV/3 kV, nebo s jednostupňovou transformací 100 kV/3 kV. K přeměně proudu se používaly, rtuťové jednoanodové usměrňovače, novější měnírny mají polovodičové usměrňovače.

105


Vlevo je znázorněn starší systém s dvoustupňovou transformací střídavého napětí a se rtuťovými usměrňovači, vpravo je novější systém s jednostupňovou transformací střídavého napětí a s polovodičovými usměrňovači.

9.1.2.2. Střídavá trakce na hlavních drahách ČD Napájecí napětí je 25 kV, 50 Hz. Trolej je napájena z transformátorů, připojených k společné rozvodné síti, ČD používají k rozvodu proudu k troleji jednofázové transformátory. Transformátory jsou k trojfázové síti připojeny tak, aby zatížení všech-tří fází bylo rovnoměrné. Napětí 25 kV je v lokomotivě transformováno na napětí vhodné k napájení motorů, tj. asi na 800 V, dále je usměrněno a přivedeno k motorům. Řízení rychlosti je bezeztrátové a děje se:  na střídavé straně odbočkami na transformátoru (zpravidla je hlavnímu transformátoru předřazen regulační autotransformátor); usměrňovač je vybaven křemíkovými diodami  použitím řízeného usměrňovače s tyristory; transformátor je s pevným převodem

 pulsním -řízením pomocí přímého stejnosměrného měniče  kombinací některých uvedených způsobů.

9.1.3. Městská hromadná doprava Dopravní prostředky městské dopravy s elektrickým pohonem jsou vedeny: a) na společných vozovkách s ostatními dopravními prostředky (trolejbus, tramvaj), b) na samostatném dráhovém tělese (tramvaj), c) v nadzemí (rychlodráhy), d) v podzemí (podzemní dráhy - metro).

106


9.1.3.1. Městská povrchová doprava Je zajišťována tramvajemi a trolejbusy. Zařízení městské elektrické povrchové dopravy zahrnuje:  měnírny,  vrchní vedení,  vrchní stavbu (kolejnice a vlastní dráhové těleso - u tramvají), - vozidla. 9.1.3.1.1. Měnírny. V měnírnách je soustředěno zařízení pro usměrnění střídavého proudu na stejnosměrný a zařízení pro jeho rozvod do stejnosměrné napájecí sítě. Jmenovité napětí městské povrchové dopravy je 600 V. Měnírny jsou rozloženy v síti městské dopravy tak, aby úbytky napětí na troleji byly co nejmenší. Uvnitř města zásobuje měnírna elektrickým proudem okruh asi 3 km. U výpadových tratí je vzdálenost měníren větší.

Výkon měnírny je rozdělen do několika jednotek. Výkony větších jednotek jsou typizovány (660 V/750 A a 660 V/1 500 A). Elektrická energie je přivedena do měnírny z rozvodny vysokého napětí (v ČR je to napětí 22 kV) a přes transformátory a usměrňovače je vedena do rozvodny na stejnosměrné straně. Měnírna má dvě jednotky s transformátory T1, T2 a s usměrňovači GU1, GU2. Usměrněný proud se v rozvodně rozvádí do jednotlivých větví - napáječů N1 až N4. V každé větvi je vypínač, který vypíná při přetíženích a zkratech v napájené síti. Při přetížení nebo zkratu na některém úseku se musí vliv poruchy omezit jen na postižený úsek, ostatní.

9.1.3.2.Metro Pro napájení pražského metra byla zvolena soustava stejnosměrného napětí 750 V a pro dodávku elektrické energie do měníren soustava střídavého napětí 22 kV. Měnírny byly situovány uvnitř města pod povrchem, na okraji města na povrchu. Měnírny jsou vybaveny transformátory s olejovým chlazením nebo transformátory s nehořlavou náplní Usměrňovače jsou polovodičové. V měnírně je několik usměrňovačových jednotek, každá je na proud 3 000 A. Rozvodné zařízení se skládá ze stejnosměrného rozváděče, který má několik napáječových polí Každý napáječ napájí jeden úsek. Proud se přivádí k vozidlům třetí, tzv. přívodní kolejnicí. Kladný pól je připojen k přívodní kolejnici, záporný pól k jízdním kolejnicím. 107

Základy elektrotechniky - II Elektrický vůz metra, typ 81.7141, má dva dvounápravové podvozky. Dvojkolí podvozků mají kola odpružená pryží. Rozjezd se děje se všemi motory zapojenými do série a s úplně zapojeným rozjezdovým rezistorem. Rozjezdový rezistor se postupně vyřazuje a potom se paralelně spojí dva do série zapojené motory jednoho podvozku s dvěma do série zapojenými motory druhého podvozku a znovu se postupně vyřazují stupně rozjezdového rezistoru. Po vyřazení všech rozjezdových stupňů lze rychlost ještě zvýšit odbuzováním motorů. Vůz je vybaven několika systémy brzd: - provozní brzdou - motory pracují jako generátory do brzdného rezistoru; velikost brzdného momentu a proudu se řídí tyristorovým impulsovým regulátorem, kterým se přemosťuje budicí vinutí motorů; - pneumatickou brzdou - bezpečnostní; - parkovací brzdou - pneumaticko-pružinovou.

9/2 Elektrická výzbroj motorových vozidel Elektrická soustava vozidla s výbušným motorem zajišťuje provoz elektrických strojů a přístrojů, které jsou v činnosti při spouštění, jízdě a stání vozidla. Pro tyto účely se ve vozidle používá soustava stejnosměrná, střídavá nebo kombinace obou. Stejnosměrná soustava umožňuje jednoduchou akumulaci elektrické energie v akumulátorové baterii a k výrobě elektrické energie se používá stejnosměrný generátor - dynamo, jehož údržba je ale náročnější a opotřebení je větší než u střídavého generátoru - alternátoru.. Předností střídavé soustavy je tedy jednodušší generátor a

108

Základy elektrotechniky - II jeho menši opotřebení a možnost použít.k napájení některých spotřebičů různé napětí, neboť transformace střídavého napětí v transformátorech je jednoduchá. Kombinace obou soustav využívá výhody stejnosměrné soustavy při akumulaci elektrické energie a výhody střídavé soustavy při výrobě elektrické energie v alternátoru. Ve vozidle jsou tyto elektrické obvody: - napájecí obvod, - spouštěcí obvod, - zapalovací obvod.

9.2.1. Napájecí obvod Napájecí obvod dodává elektrickou energii všem ostatním obvodům. Vyrábí ji v generátoru (dynamu nebo alternátoru) a akumuluje ji v akumulátorové baterii. Skládá se z akumulátoru a pomocného zařízení, jako jsou např. regulační a spínací přístroje. Stejnosměrná soustava pracuje s napětím 6 V a 12 V v osobních automobilech a 12 V nebo 24 V v nákladních automobilech. Jeden pól je zpravidla spojen s kostrou vozidla. Výhodou takové soustavy je úspora vodičů a malý odpor zpětného vodiče tvořeného kostrou vozidla. Zdrojem elektrické energie je akumulátorová baterie, která se při jízdě dobíjí z dynama nebo z alternátoru s usměrňovačem.

Dynamo je s paralelním buzením. K akumulátorové baterii se připojuje přes zpětný spínač. Ten při malém napětí dynama odpojí dynamo od baterie, a tak zabraňuje, aby se baterie vybíjela přes vinutí dynama. Napětí dynama udržujeme v určitých mezích pomocí regulátoru napětí. Principem regulace je změna budicího proudu zapojováním a odpojováním rezistoru v obvodu budicího vinutí. Spínač K je ovládán vibračním regulátorem. Relé Re je připojeno na svorky dynama.

9.2.2. Spouštěcí obvod Pomocí spouštěcího obvodu se roztáčí motor při startu. Hlavním přístrojem obvodu je spouštěč. Je to stejnosměrný motor se sériovým buzením. Při spouštění je připojen k akumulátorové baterii spínačem spouštěče. Točivý moment se přenáší od spouštěče na ozubený věnec setrvačníku ozubeným pastorkem. Pastorek je zasunut do věnce setrvačníku jen po dobu spouštění, . Pastorek se zasouvá do ozubení setrvačníku několika způsoby: 109

Základy elektrotechniky - II -

mechanicky, elektromagneticky, pomocí výsuvné kotvy spouštěče, samočinně.

Spouštěč s mechanickým zasouváním pastorku je na obr. 407. Do záběru je pastorek tlačen vidlicí 1 po sešlápnutí pedálu 2. Zasunutím pastorku současně zapíná spínač 3 a připojí spouštěč k baterii. Jakmile motor naskočí, pastorek se sám vysune ze záběru. U elektromagneticky ovládaného pastorku je mechanické zasunutí na hrazeno elektromagnetickým zasunutím. Stisknutím tlačítka S se přivede napětí na elektromagnet 1 a ten vtáhne pastorek 2 do záběru a současně zapne hlavní obvod spouštěče 3. Spouštěč s výsuvnou kotvou má pastorek pevně spojen s hřídelem kotvy spouštěče. Kotva spouštěče je v klidovém stavu vysunuta z prostoru pólových nástavců. Po stisknutí tlačítka S se přivede napětí na elektromagnetický spínač 1. Jeho kontakt 2 zapne a připojí napětí na budicí vinutí 3. Kotva 4 spouštěče se začne otáčet a vtáhne se mezi pólové nástavce. Pastorek 5, který je s kotvou spouštěče pevně spojen, se přitom zasune do zubů setrvačníku. U spouštěče se samočinným zasouváním pastorku je pastorek nasazen na závitu hřídele Spouštěče. Otáčením hřídele se pastorek setrvačností začne posouvat po závitu hřídele do záběru s ozubeným věncem setrvačníku.

9.2.3. Zapalovací obvod Jakmile se výbušný motor roztočí, musíme ve vhodném okamžiku ve válci zapálit stlačenou pohonnou směs. Zapalujeme ji elektrickou jiskrou mezi elektrodami zapalovací svíčky. K tomu je zapotřebí napětí několik tisíc voltů. Zapalovací zařízení se skládá z těchto částí: - zdroj zapalovacích impulsů (zapalovací cívky), - přerušovač, rozpojující obvod zapalovací cívky, - zapalovací svíčky, - rozdělovač, rozdělující zapalovací impulsy na jednotlivé svíčky. Zdrojem napájejícím zapalovací obvod je akumulátor, magneto nebo jejich kombinace. Zapalovací obvody dělíme na dynamobateriové, magnetové a elektronické.

9.2.3.1. Dynamobateriové zapalování. Špička vysokého napětí vznikne přerušením proudu v elektrickém obvodu s cívkou. V nízkonapěťovém obvodu je akumulátorová baterie, vypínač zapalování, vstupní vinutí zapalovací cívky a přerušovač s kondenzátorem. Vysokonapěťový obvod tvoří 110

Základy elektrotechniky - II výstupní vinutí zapalovací cívky, rozdělovač, zapalovací svíčky a kondenzátor přerušovače. Zapalovací cívka je ve své podstatě transformátor se dvěma vinutími. Přerušovačem rozpojujeme vstupní vinutí. Přerušením obvodu se uvolňuje magnetická energie nahromaděná v magnetickém obvodu cívky a mění se v energii elektrickou, která se vybíjí v jiskře mezi elektrodami svíčky. Paralelně ke kontaktům přerušovače je zapojen kondenzátor, který zabraňuje jiskření a opalování kontaktu přerušovače. Přerušovač s rozdělovačem je poháněn klikovou hřídelí motoru. U čtyřdobého motoru se zapaluje směs ve válci v každém čtvrtém taktu. Přerušovač proto musí mít poloviční otáčky, než má klikový hřídel. Za jednu otáčku rozdělovače rozpojuje přerušovač vstupní obvod cívky tolikrát, kolik válců má motor. V přerušovači se obvod rozpojuje vačkou s příslušným počtem palců: Směs ve válci se zapaluje o něco dříve, než píst dosáhne horní, tzv. mrtvé polohy. Mluvíme o tzv. předstihu. Předstih se musí měnit, se zatížením motoru. Změna předstihu se děje automaticky, podtlakovým regulátorem.

9.2.3.2. Magnetové zapalování. Zdrojem vysokého napětí je přístroj zvaný magneto. V magnetu je nízkonapěťové dynamo s indukční cívkou,, přerušovač a rozdělovač.

9.2.3.3. Elektronické zapalování. Rozeznáváme zapojení s tranzistory a zapojení s tyristory. Tranzistorové zapalovací obvody pracují jako zesilovače vložené mezi přerušovač a vstupní vinutí zapalovací cívky. Úkolem vloženého tranzistorového obvodu je zmenšit proudové namáhání kontaktu přerušovače. Přerušovač 1 je připojen k bázi tranzistoru VT1. Při zapnutém.kontaktu přerušovače je tranzistor VT 1 otevřen. K udržení tranzistoru VT 1 v otevřeném stavu je zapotřebí velmi, malý proud (o řád menší než u běžného dynamobateriového zapalování). Je-li otevřen tranzistor VT1; je otevřen i výkonový tranzistor VT2. Rezistory R2 a R3 totiž tvoří dvě větve potenciometru. Je-li otevřen tranzistor VTl, prochází oběma větvemi potenciometru proud. Napětí na spodní větvi potenciometru (na rezistoru R3) je přiloženo na vstup tranzistoru VT2, a tím ho udržuje v otevřeném stavu. Přes otevřený tranzistor VT2 prochází proud do vstupního vinutí zapalovací cívky 2. Rozpojením kontaktu přerušovače se oba tranzistory uzavřou. Proud ve vstupním vinutí zapalovací cívky klesne prudce na nulu, a tím se do vstupního vinutí indukuje napěťová špička, která se transformuje do výstupního vinutí. Kontakt přerušovače se neopaluje, neboť proud, který jím prochází, je velmi malý a navíc přerušovač vypíná proud s odporovou zátěží, takže se na kontaktu neobjeví zajiskření. Kontakt nemusí být přemostěn kondenzátorem.

111


Tyristorové (tzv. kondenzátorové) zapalování využívá ke vzniku napěťové špičky vybití náboje kondenzátoru do vstupního vinutí zapalovací cívky. Přerušovač 1 je zapojen na vstup tranzistorového spínače 2(je ohraničen čerchovanou čarou). Na výstupu spínače je transformátor T1, k jehož výstupnímu vinutí je připojen kondenzátor C. Kondenzátor se vybíjí do zapalovací cívky po otevření tyristoru VS. Impuls k otevření tyristoru dává impulsový transformátor T2.

112


10/1 Vyhláška č. 50/1978Sb. 10.1 Základní filozofie 10.1.1. Zákon o státním odborném dozoru

Zákon č. 174/1968 Sb. o státním odborném dozoru – Zákon stanoví, že dozor nad bezpečností práce vykonávají orgány státního odborného dozoru. Na základě tohoto zákona je zřízen ČÚBP - Český úřad bezpečnosti práce. ČÚBP patří pod Ministerstvo práce a sociálních věcí. Ministerstvo zřizuje další orgány SOD. (státní odborný dozor) Inspektoráty bezpečnosti práce a organizace SOD jsou podřízeny ČÚBP. SOD je zřízen na základě Zákona o státním odborném dozoru. Zřizovatel je Ministerstvo práce a sociálních věcí. SOD představuje ČÚBP - Český úřad bezpečnosti práce a jeho výkonné složky :  ITI - Institut technické inspekce (pro vyhrazená zařízení) Je zmocněna prověřovat odbornou způsobilost organizací a fyzických osob k činnostem na vyhrazených technických zařízeních (výroba, montáž, opravy, revize, zkoušky, obsluha) a vydávat jim oprávnění a osvědčení. Kompetence k odnětí těchto dokladů a další dozor má  IBP - Inspektorát bezpečnosti práce Pracovníci SOD - inspektoři smějí:  kdykoli vstupovat do organizace.  vyžadovat veškeré doklady,  zakazovat práci ohrožující BP,  nařizovat vyřazení strojů ohrožujících BP,  ukládat pokuty za porušení BP (jednotlivci až 4.5 násobek platu, organizaci až do výše 500 000.-Kč). Vyhrazená technická zařízení a která to jsou ČÚBP určil zařízení nad kterými bude vykonávat dozor vyhláškami č18,29,20,21/1979 Sb. pro vyhrazená technická zařízení, kterými se určují zařízení  PLYNOVÁ  TLAKOVÁ  ZDVIHACÍ  ELEKTRICKÁ jako VYHRAZENÁ TECHNICKÁ ZAŘÍZENÍ a SOD nad jejich bezpečností vykonává odborný dozor.Pro elektrická zařízení platí vyhláška ČÚBP č.20/1979 Sb. kterou se určují vyhrazená elektrická zařízení a stanoví některé podmínky k zajištění bezpečnosti.

10.1.2. Vyhláška č.48/1982 Sb. stanoví. Vyhláška ČÚBP č.48/1982 Sb. Základní požadavky k zajištění bezpečnosti práce technických zařízení předepisuje základní požadavky na zajištění bezpečnosti všech dozorovaných zařízení, tedy i elektrických – ve své části 11.

113


10.1.2.1. Požadavky vyhlášky ČUBP č. 50/78 Sb. předepisuje stupně kvalifikace v elektrotechnice,způsoby zkoušek, požadavky na vzdělání a zdravotní způsobilost a povinnosti organizace . Vyhláška stanoví podmínky pro získání příslušné kvalifikace, stanoví požadované vzdělání a délku praxe, stanoví způsob zkoušek a dobu platnosti. Vyhláška stanoví také povinnosti pro organizaci, aby bylo zajištěno, že elektrická zařízení budou konstruovat,vyrábět a opravovat jen odborníci.

10.1.2.2. Stupně kvalifikace:

§ 3 pracovník seznámený - je organizací v rozsahu své činnosti seznámen s předpisy o zacházení s elektrickým zařízením a je upozorněn na možné ohrožení těmito zařízeními. § 4 pracovník poučený – je organizací v rozsahu své činnosti seznámen s předpisy pro činnost na elektrickém zařízení, upozorněn na možná ohrožení, a seznámen s poskytováním první pomoci.

§ 5 pracovník znalý – má ukončené odborné vzdělání (dle přílohy 2 vyhlášky) a po zaškolení složil zkoušku podle § 14 vyhlášky odstavec 1. Zaškolení a zkoušku je povinna zajistit organizace a organizace je rovněž povinná zajistit jednou za tři roky jeho přezkoušení. § 6 pracovník pro samostatnou činnost – je pracovník znalý s vyšší kvalifikací, tedy splňuje požadavky dle § 5, má požadovanou praxi dle přílohy 1 vyhlášky (do 1000 V – 1 rok) a složením zkoušky před zkušební komisí prokáže znalosti potřebné pro samostatnou činnost. Pracovníkovi je vydáno osvědčení. Přezkoušení za 3 roky. § 7 pracovník pro řízení činnosti – musí splňovat požadavky pro pracovníka podle § 5 nebo § 6, získal praxi požadovanou v příloze 1 vyhlášky a složením zkoušky před zkušební komisí prokáže znalosti. § 8 pracovník pro řízení činnosti prováděné dodavatelským způsobem a pro řízení provozu – musí splňovat všechny požadavky stanovené pro §6 nebo §7, navíc musí mít odpovídající praxi podle přílohy 1 vyhlášky.

§ 9 revizní technik – má ukončené odborné vzdělání, požadovanou praxi podle přílohy 1 a 2 vyhlášky a na žádost organizace složil zkoušku před některým z příslušných orgánů SOD. Další kvalifikační stupeň je stanoven § 10 pro pracovníky pro samostatné projektování a § 11 uvádí „kvalifikaci ve zvláštních případech“. Tato kvalifikace se vztahuje na absolventy VŠ, kteří pracují jako asistenti v laboratořích škol a na učitele, kteří používají při výuce na školách elektrické zařízení pod napětím. Vyhláška stanoví podmínky pro získání příslušné kvalifikace, stanoví požadované vzdělání a délku praxe, stanoví způsob zkoušek a dobu platnosti.

Zákon č. 22/1997 Sb. O technických požadavcích na výrobky nám stanoví, že jsou technické požadavky stanoveny technickými předpisy a normami.  technický předpis je závazný právní předpis vyhlášený ve Sbírce zákonů ČR, obsahuje technické požadavky na výrobky. 114

Základy elektrotechniky - II 

norma označená jako ČSN je dokument ( sám o sobě nezávazný ) poskytující pravidla, směrnice nebo charakteristiky ve vymezených souvislostech.



harmonizovaná norma je norma určená příslušným úřadem (zatím pouze Úřadem pro technickou normalizaci, metrologii a státní zkušebnictví) pro splnění technických požadavků na výrobek vyplývající z technického předpisu.

10.1.2.3. NORMA - určuje požadavky na provedení,činnosti a bezpečnost Technická norma je uznávaným pravidlem techniky. To je postavení technické normy v hierarchii zákonů a předpisů, jak je ve světě uznáváno. Postavení evropských technických norem je dáno právními dokumenty Evropské unie. Dříve za doby "ČESKOSLOVENSKA" normy vydával : ÚŘAD PRO NORMALIZACI A MĚŘENÍ a byly to  ČSN československá norma  ON oborová norma V současné době se zavádí MEZINÁRODNÍ a EVROPSKÉ normy do soustavy norem českých.

Specifikace mezinárodní normy. Zákon č. 142/1991 Sb. o československých normách specifikuje mezinárodní normu  norma vydaná celosvětovou organizací ISO a IEC nebo 

norma vydaná regionálními organizacemi CEN, CENELEC, ETSI

Cílem je vytvoření jednotné soustavy norem. Česká republika je od 1.1.1997 členem evropské normalizační organizace CEN a od 1.11.1997 evropské normalizační organizace CENELEC. Členění technické norem 

IEC dříve normy nečlenila do skupin a číslovala je chronologicky tak,jak byly vydávány,dnes jsou již členěny podle oborů.



ČSN byly členěny dle tříd, skupin, podskupin a pořadových čísel. (pro elektrotechniku je vyhrazena třída 33 - 38)



Současná úprava českých technických norem je založena na úpravě mezinárodních a evropských norem. Pokud je to možné, úprava ČSN se s úpravou mezinárodních a evropských norem shoduje.



Staré normy byly vydávané ve formátu A5 , nové normy jsou vydávané ve formátu A4 a vydává je ČESKÝ NORMALIZAČNÍ INSTITUT. V případě, že norma obsahuje překlad mezinárodní nebo evropské normy beze změn, skládá se označení normy ze značky ČSN a značky mezinárodní nebo evropské normy včetně jejího čísla.



Jestliže je mezinárodní norma zavedena s našimi doplňky, má obvyklé číslo ČSN a vpravo pod rámečkem je uveden údaj částečné shodnosti s mezinárodní normou (obvykle se uvádí zkratka „mod“ a číslo mezinárodní

115

Základy elektrotechniky - II normy). Naše normy jsou značeny šestimístným třídicím znakem, který odpovídá dříve zavedenému číslování národních norem ČSN. Šestimístné číslo ČSN značí :

10.1.3. Zařízení na které se soubor norem ČSN 33 2000 vztahuje. ČSN 33 2000-1 Elektrotechnické předpisy nahrazuje ČSN 33 2000 z 11.3.83 v celém rozsahu. Tato první část celého souboru norem nám stanoví rozsah platnosti celého souboru, účel a základní hlediska. Pochází z července 1995 a byla vydána jako norma je závazná. Změnou č. 1 z prosince 1995 byla její závaznost zrušena. Norma stanoví, že soubor norem platí v těchto objektech :  obytných budovách, 

obchodních a kancelářských budovách,



objektech občanského vybavení,



průmyslových objektech,



zemědělských a zahradnických objektech,



objektech z prefabrikovaných dílů,



pojízdných prostředcích, přívěsných a obytných vozech, autokempech apod.,



staveništích, výstavách, zábavních a jiných dočasných objektech,



elektrických rozvodných zařízeních,



zařízeních elektrické trakce,



elektrických zařízeních v dolech.

10.1.3.1. Soubor norem se vztahuje na : 

Obvody napájené střídavým napětím do i nad 1000 V nebo ss napětím do i nad 1500 V a pro střídavý proud se doporučuje používat frekvenci 50, 60 a 400 Hz,



obvody s napětím nad 1000 V souvisejícím s rozvodem do 1000 V ( výbojkové osvětlení ), nevztahuje se však na vnitřní obvody přístrojů a spotřebičů,



jakékoliv obvody, pro které neplatí samostatné normy,



veškeré rozvody vně budov,

116


pevně uložené rozvody sdělovací, řídící a zvláštní (mimo vnitřních obvodů přístrojů),



rozšiřování nebo změny již existujících zařízení a jejich částí.

Norma stanovující nejdůležitější požadavky pro ochranu před úrazem elektrickým proudem ČSN 33 2000-4-41 Ochrana před úrazem elektrickým proudem je částí souboru norem ČSN 33 2000, do kterého jsou přebírány normy IEC 364 podle ČSN 33 2000 část 1. Základní předpis pro bezpečnost při manipulaci s elektrickým zařízením stanoví ČSN 34 3100 Bezpečnostní předpisy pro obsluhu a práci na el.zařízení ČSN 34 3108 Bezpečnostní předpisy pro zacházení s elektrickým zařízením pracovníky seznámenými.

10.1.2.4. ČSN 33 2000-4-41 prostory z hlediska nebezpečí úrazu elektrickým proudem

10.1.2.4.1. Prostory normální. Jsou to prostory takové, v nichž používání elektrického zařízení je bezpečné. Jsou to prostory s normálními vnějšími vlivy.

10.1.2.4.2. Prostory nebezpečné.

Jsou takové, kde působením vnějších vlivů je buď přechodné, nebo stálé nebezpečí úrazu elektrickým proudem. Jsou to zejména prostory s teplotou, která dosahuje 60C, vlhké, s atmosférickými vlivy, s nebezpečím koroze , s elektrostatickým nábojem,elektromagnetickým zářením a unikajícími proudy, s ohrožením bouřkovou činností, pokud je zařízení vystaveno častému nebo trvalému dotyku, s nebezpečím poškození rostlinstvem nebo živočichy. Dále to jsou prostory, které jsou kvalifikovány jako nebezpečné, ale z hlediska bezpečných malých napětí živých částí (SELV, PELV) se pokládají za bezpečné. Jsou to prostory se středními rázy a vibracemi, zařízení vystavené střednímu nebo silnému větru.

10.1.2.4.3. Prostory zvlášť nebezpečné jsou takové, ve kterých působením zvláštních okolností, vnějších vlivů (případně jejich kombinací) dochází ke zvýšenému nebezpečí elektrického úrazu. Jsou to zejména prostory mokré s tryskající vodou, práce ve vodě, (ostatní mokré prostory mohou být posuzovány jako nebezpečné, pokud se zařízením nemanipulují osoby bez elektrotechnické kvalifikace), v kotlích a kovových nádržích, s nebezpečím trvalé koroze, se silnými rázy a vibracemi, s nebezpečím požáru hořlavých kapalin, pokud jsou kapaliny vodivé.

10.1.2.5. Způsoby úrazů elektrickým proudem. Proud může protékat postiženým tělem, lze-li se dotknout částí současně přístupných dotyku, při  dotyku nebezpečných živých částí proti zemi, nebo částem s ní spojených, nebo při přiblížení k nim;  současném dotyku nebezpečných živých částí různé polarity nebo rozdílných potenciálů nebo přiblížení k nim.  dotyku neživých částí, na kterých při poruše může vzniknout nebezpečné napětí.

117

Základy elektrotechniky - II Další nežádoucí účinky mohou vzniknout při : 

Užití elektrického oblouku v technologických zařízeních (vysoké teploty, záření oblouku apod.).  Vypnutí velkých proudů (zkraty).  Působení elektrického a elektromagnetického pole.

10.1.2.5.1. Všeobecné zásady pro ochranu před nebezpečnými účinky elektrického proudu Lidé a hospodářská zvířata musí být chráněni proti nebezpečí, které může nastat při dotyku  živých částí  neživých částí  při jiných nežádoucích účincích elektrického proudu Ochrana musí být zajištěna: 

samotným zařízením, nebo



provedením ochranných opatření v průběhu stavby, nebo



současným uplatněním opatření podle předchozích dvou bodů.



vhodným umístěním zařízení nebo vhodným krytem – podle ČSN 33 0340 (4/88) Ochranné kryty elektrických zařízení a předmětů



nebo použitím ochranných pomůcek.

10.1.2.5.2. Norma rozděluje napětí z hlediska nebezpečí dotyku Pro účely ochrany se napětí člení na  Nebezpečné napětí  Bezpečné malé napětí Malá napětí v rámci kategorie I - dle rozdělení v ČSN 33 0010 Elektrická zařízení, rozdělení a pojmy mohou být považována za bezpečná pokud splňují požadavky na ochranu napětím SELV nebo PELV.

118


Prostory Normální (dříve bezpečné) Nebezpečné Zvlášť nebezpečné

Při dotyku části (při obsluze)

Bezpečné malé napětí živých částí (V) střídavé

stejnosměrné

živých

50

100

neživých

50

120

živých

25 (dříve 24)

60

neživých

50

120

živých neživých

12 25

25 (dříve 24) 60

10.1.2.6. Definování normy živá a neživá část elektrického zařízení a nebezpečný dotyk ČSN 33 2000. Norma definuje mimo jiné důležité termíny : dotykové napětí jako napětí, které se vyskytuje během poruchy izolace mezi částmi současně přístupnými dotyku, část živou a neživou, ale také cizí vodivou část, která může přivést potenciál, i když není součástí elektrické instalace. Je nutno rozlišit též nebezpečnou živou část od části , která i když živá je, nemůže nebezpečí způsobit (bezpečné napětí), Norma zavádí termíny :

10.1.2.6.1. Dotyk živé části, který může být nazýván též jako přímý dotyk,

10.1.2.6.2. Dotyk neživých částí, pro který lze použít i termín nepřímý dotyk, proudy jsou též definovány jako proud způsobující úraz,

10.1.2.6.3. Nebezpečná živá část je část, která může způsobit úraz elektrickým proudem,

10.1.2.7. Ochrana živých částí - základní způsoby ČSN 33 2000-1 Elektrotechnické předpisy. Elektrická zařízení. stanoví, že Před nebezpečným dotykem živých částí musí být vždy osoby chráněny buď tím, že se  zabrání průchodu proudu tělem a nebo tím,  že se proud omezí na bezpečnou hodnotu. U všech elektrických zařízení se musí provést některé z opatření k zajištění ochrany před nebezpečným dotykem živých částí. 119

Základy elektrotechniky - II Druhy ochran určuje podrobně ČSN 33 2000-4-41 Ochrana před úrazem elektrickým proudem:        

Ochrana malým napětím: SELV a PELV, ochrana omezením ustáleného proudu a náboje, ochrana izolací, ochrana kryty a přepážkami, ochrana zábranou, ochrana polohou, doplňková ochrana proudovým chráničem, ochrana doplňkovou izolací.

10.1.2.8. Ochrana neživých částí - základní způsoby ČSN 33 2000-1 Elektrotechnické předpisy. Elektrická zařízení. stanoví, že před nebezpečným dotykem neživých částí musí být ochrana zajištěna  buď zabráněním průchodu proudu tělem,  omezením proudu na bezpečnou hodnotu a nebo  samočinným odpojením od zdroje ve stanoveném čase, jakmile dojde k poruše, která by mohla být příčinou průchodu proudu většího než je bezpečný lidským nebo zvířecím tělem Ochrana před nebezpečným dotykem neživých částí se nemusí provádět,  pokud jde o nepřístupné kovové části a  části omezených rozměrů do velikosti 50x50 mm (např. šrouby, příchytky, štítky,...) U všech elektrických zařízení, kromě předešlého případu, se musí provést některé z Opatření k zajištění ochrany před nebezpečným dotykem neživých i živých částí.

10.1.2.8.1. Opatření k zajištění ochrany před nebezpečným dotykem neživých částí a zajistit podmínky:  Ochrana malým napětím: SELV a PELV,  ochrana omezením ustáleného proudu a náboje,  ochrana samočinným odpojením od zdroje se musí provést v každé instalaci kromě těch částí instalace, u kterých je uplatněn jiný způsob ochrany.  Tam, kde je uplatnění požadavků na samočinné odpojení od zdroje nesnadné nebo nežádoucí, může se ochrana v určité části instalace zajistit umístěním v prostoru s nevodivým okolím nebo místním neuzemněným pospojováním  Ochrana malým napětím SELV nebo PELV, ochrana použitím zařízení třídy ochrany II nebo rovnocennou izolací a ochrana elektrickým oddělení se může uplatnit v každé instalaci, obvykle na určitých zařízeních a určitých částech instalace.  Tam, kde je ochrana zajištěna samočinným odpojením od zdroje napájení, musí být pro ochranu zásuvek se jmenovitým proudem nepřekračujícím 20 A ve venkovním prostředí a pro ochranu zásuvek, u kterých lze předpokládat, že

120

Základy elektrotechniky - II budou použity pro napájení ručního přenosného nářadí používaného venku, použit proudový chránič se jmenovitým vybavovacím rozdílovým proudem, který nepřekračuje 30mA.



10.1.2.8.2.Ochrana před nebezpečným dotykem neživých částí musí být zajištěna buď: 

v síti, ve které je použita ochrana samočinným odpojením od zdroje a která napájí obvod FELV, spojením neživých částí obvodu FELV s ochranným vodičem vstupního obvodu; nebo  v síti, ve které je použita ochrana elektrickým oddělením a která napájí obvod FELV, spojením neživých částí obvodu FELV s izolovaným neuzemněným pospojovacím vodičem pro vyrovnání potenciálu vidlice a zásuvky.  Vidlice FELV nesmí být možno zasunout do zásuvek jiných napěťových obvodů a do zásuvek FELV nesmí být možno zasunout vidlice jiných napěťových obvodů.

10.1.2.9. Ochrana malým napětím SELV Živé části celých obvodů musí být elektricky navzájem a od jiných obvodů odděleny. Živé části nesmějí být spojeny se zemí nebo s živými částmi, nebo ochrannými vodiči, které jsou součástí jejich obvodů. Vodiče a kabely těchto obvodů musí být přednostně prostorově odděleny od vodičů všech ostatních obvodů. Pokud toto nelze splnit, musí kromě své základní izolace být uloženy v nekovovém plášti, nebo vodiče obvodů jiných napětí musí být odděleny uzemněným kovovým stíněním nebo kovovým pláštěm. Ochrana malým napětím PELV Obvody provedené stejně jako SELV, ale jsou jednopólově uzemněné. Ochrana před dotykem však musí být zajištěna buď 

přepážkami a kryty s krytím alespoň IP xx B (chráněno před dotykem prstem) podle ČSN EN 60529 (33 0330) Stupně ochrany krytem (krytí – IP kód)



nebo izolací, která vydrží střídavé zkušební napětí 500 V po dobu 1 minuty.

Tato ochrana není nutná, pokud je u zařízení provedeno pospojování a jmenovité napětí nepřesahuje 25 V st (60V ss) v prostorách suchých a nepředpokládá se dotyk s lidským tělem na velké ploše a nebo 6 V st (15 V ss) v ostatních případech.

10.1.2.10. Princip ochrany omezením ustáleného proudu a náboje Chráněné zařízení pracuje s takovými parametry el. energie, že není schopno uživateli poškodit zdraví. Je omezena hodnota ustáleného proudu tekoucího odporem 2000 a výboj nahromaděného náboje:

121

Základy elektrotechniky - II 3,5 mA st nebo 10 mA ss, nahromaděný náboj max 50 µC U částí, jichž je nutno se dotýkat při normálním provozu: 1 mA st nebo 3 mA ss, nahromaděný náboj max 0,5 µC Požadavky na obvody FELV Tam, kde se z funkčních důvodů používá malé napětí, ale nejsou splněny požadavky pro SELV a PELV a není nutné tyto obvody použít, musí se ochrana zajistit doplňujícím opatřením. Ochrana před nebezpečným dotykem živých částí se musí provést buď  Přepážkami nebo kryty, nebo  Izolací odpovídající nejvyššímu zkušebnímu napětí pro primární obvod, případně ji zesílit tak, aby vydržela zkušební napětí 1 500 V po dobu 1 min. Ochrana před nebezpečným dotykem neživých částí se musí provést buď  Spojením neživých částí s ochranným vodičem primárního obvodu za předpokladu,že je chráněn některou ochranou samočinným odpojením od zdroje, nebo  Spojením neživých částí s neuzemněným vodičem pro pospojování primárního obvodu při ochraně elektrickým oddělením. Druhy izolací rozlišujeme v souvislosti s ochranou před úrazem elektrickým proudem. 

Základní izolace – musí vytvořit předpoklady pro spolehlivou funkci zařízení a funkci ochran, musí odolat jmenovitému izolačnímu napětí pro příslušný obvod (musí být bráno v úvahu eventuální .možné přepětí). Všechny vodivé části, které nejsou odděleny od živých částí alespoň základní izolací, jsou považovány za živé části.



Přídavná izolace – alespoň stejná elektrická odolnost jako izolace základní, materiál izolantu může být jiný.



Dvojitá izolace – musí zajistit, aby porucha jedné izolace nezhoršila vlastnosti izolace druhé.



Zesílená izolace – musí mít vlastnosti alespoň jako součet základní a přídavné izolace



Izolace mezi obvody – musí odpovídat vždy izolaci pro obvody nejvyššího napětí.

Jednotlivé ČSN mohou stanovit přísnější požadavky.

10.1.2.11. Ochrana živých částí kryty a přepážkami, stupně ochrany Kryty nebo přepážky je konstrukční opatření zabraňující dotyku živých částí. Odstranění krytů musí být možno pouze

122


pomocí klíče nebo nástroje, nebo



po samočinném odpojení živých částí a k připojení dojde až po nasazení krytu,nebo



pod krytem musí být kryt zabraňující nahodilému dotyku alespoň IP2x

Krytí musí být zajištěno 

aspoň IP 2X,



u přístupných vodorovných krytů aspoň IP 4X.

Pokud při výměně pojistek nebo žárovek vzniknou větší otvory, musí se zajistit poučení osob pro osoby bez elektrotechnické kvalifikace podle ČSN 33 1310 Bezpeč.předpisy pro el.zařízení určená k užívání osobami bez el. kvalifikace Stupně ochrany krytem (krytí – IP kód) předepisuje ČSN 33 0330 Stupně ochrany krytem (krytí – IP kód) 10.1.2.11.1. Uspořádání IP kódu: Kód sestává     

ze dvou písmen IP - ( International Protection = mezinárodní ochrana) První charakteristická číslice (číslice od 0 do 6 nebo písmeno X) Druhá charakteristická číslice (číslice od 0 do 8 nebo písmeno X) Přídavné písmeno (nepovinné) (písmena A, B, C, D) Doplňkové písmeno (nepovinné) (písmena H, M, S, W)

První Stupeň ochrany číslice 1 Ochrana proti pevným tělesům větším než 50 mm. 2L

Ochrana proti pevným tělesům větším než 12,5 mm a proti dotyku s normalizovaným zkušebním prstem.

3

Ochrana proti pevným tělesům větším než 2,5 mm.

3L

Ochrana proti pevným tělesům větším než 12,5 mm a proti dotyku s 2,5 mm sondou.

4

Ochrana proti pevným tělesům větším než 1 mm.

4L

Ochrana proti pevným tělesům větším než 12,5 mm a proti dotyku s 1 mm sondou.

5

Ochrana proti prachu v místech, kde by byla ohrožena funkce zařízení.

6

Prachotěsnost

123


10.1.2.11.2. Stupně ochrany udávané druhou charakteristickou číslicí Druhá číslice 1 2 3 4 5 6 7 8

Stupeň ochrany Ochrana proti kapající vodě. Ochrana proti kapající vodě pod sklonem 15o Ochrana proti dešti – pod úhlem do 60o Ochrana proti stříkající vodě proti krytu z jakéhokoli směru. Ochrana proti tryskající vodě Ochrana proti vlnobití Ochrana proti ponoření – při stanoveném tlaku a době. Ochrana proti zaplavení – zcela vodotěsné.

Přídavné písmeno udává stupeň ochrany osob před dotykem nebezpečných částí : Přídavné písmeno A B C D

význam: Chráněno Chráněno Chráněno Chráněno

před před před před

dotykem dotykem dotykem dotykem

hřbetem ruky. prstem. nástrojem. drátem.

Doplňkové písmena: Písmenový Význam znaku: znak: H Zařízení vysokého napětí M Zkoušeny škodlivé účinky vniklé vody jsou-li pohyblivé části (rotor) v pohybu. S Zkoušeny škodlivé účinky vniklé vody jsou-li pohyblivé části (rotor) v klidu. W vhodné pro použití za stanovených povětrnostních podmínek;krytí je dosaženo dodatečnými ochrannými vlastnostmi nebo metodami.

124


10/2 Ochrany 10.2.1. Ochrana zábranou     

Zábrany jsou určené k tomu, aby zabránily nahodilému dotyku živých částí, nikoliv však úmyslnému dotyku záměrným obejitím přepážky. Zábrany nejsou přímou součástí elektrického zařízení. Zábrany mohou být odstraněny bez použití klíče nebo nástroje, ale musí být zajištěny proti neúmyslnému odstranění. Zábrany mají být z izolačního materiálu. U zábrany z poddajného materiálu (provaz) je nutno brát v úvahu možnost průhybu.

10.2.1.1. Požadavky na ochranu živých částí polohou Ochrana polohou je umístění nebezpečných živých částí mimo dosah a je určena pouze k zabránění nahodilému dotyku živých částí. O dvou částech se předpokládá, že jsou současně přístupné dotyku, jestliže nejsou vzdáleny více než 2,5 m. V prostorách nepřístupných laikům vzdálenosti  ve směru nahoru venku  ve směru nahoru uvnitř  vodorovně a šikmo dolů  pod stanovištěm

a pracovníkům seznámeným je nutno dodržet 2,7 m 2,5 m 1,25 m (pro vn – 1,5 m) 0,75 m

V prostorách přístupných laikům se vzdálenosti zhruba zdvojnásobují, tedy  ve směru nahoru 5m  vodorovně a šikmo dolů 3m

10.2.1.2. Doplňková ochrana proudovým chráničem Jedná se pouze o zlepšení jiných opatření na ochranu. Jmenovitý vybavovací proud max. 30 mA - je nutno použít ještě některou z ochran ( izolací, kryty, zábranou, polohou atd.)

10.2.2. Třídy ochrany elektrických zařízení Norma stanoví, že každá část elektrického zařízení musí mít některou z ochran před úrazem elektrickým proudem. Stanovují se zde definice různých druhů izolace, ochranná impedance, SELV a druhy spojení pro účely této normy. 

Třída ochrany 0 - Elektrické zařízení, které má jen základní izolaci a nemá přídavnou nebo dvojitou izolaci, je považováno za zařízení bez ochrany a pokud ochrana před úrazem elektrickým proudem je založena jen na základní izolaci a nemá žádné prostředky pro připojení neživých částí. V ČR bez dodatečné přídavné ochrany při instalaci není dovoleno. 125




Třída ochrany I - Elektrické zařízení, jehož ochrana před úrazem elektrickým proudem zahrnuje další bezpečnostní opatření umožňující připojení neživých částí k ochrannému vodiči v pevném rozvodu.



Třída ochrany II - Elektrické zařízení, které nemá prostředky pro připojení ochranného vodiče a je u něj zajištěna přídavná izolace nebo zesílená izolace. Označuje se značkou č. 026 (5172) – dva souosé čtverce dle ČSN 34 5555 (IEC 417) Značky nahrazující nápisy na předmětech



Třída ochrany III - Elektrické zařízení, jehož ochrana před úrazem elektrickým proudem je založena na připojení ke zdroji napětí SELV.

10.2.2.1. Ochrana samočinným odpojením od zdroje. Ochrana spočívá v samočinném odpojení od zdroje v případě poruchy tak, aby vzniklé dotykové napětí nemohlo člověka ohrozit. V závislosti na velikosti předpokládaného dotykového napětí jsou stanoveny doby odpojení, které určují dobu trvání dotykového napětí na neživých částech. 

Ochranný prvek musí v případě poruchy samočinně odpojit zdroj napájení zařízení pro které zajišťuje ochranu. Předpokládané dotykové napětí vyšší než 50 V st nesmí vyvolat nebezpečný účinek na osobu, která se části v poruše dotýká.



Maximální doba odpojení nesmí přesáhnout 5 s (Tato hodnota se však dovoluje pouze pro obvody rozvodné sítě).



Kratší doby a nižší napětí se mohou vyžadovat pro speciální instalace (sítě TN) nebo místa (ochrana nevodivým okolím).



V síti IT při výskytu první poruchy se samočinné odpojení obvykle nevyžaduje.



Neživé části musejí být připojeny k ochrannému vodiči při splnění podmínek stanovených pro každý způsob uzemnění sítě.



Neživé části současně přístupné dotyku musejí být spojeny se stejnou uzemňovací soustavou.

Dovolené meze trvalého dotykového napětí na neživých částech Prostory Normální i nebezpečné Zvlášť nebezpečné Ve zvlášť nepříznivých případech (práce ve vodě bez použití pomůcek, stísněné prostory).

Dovolené meze dotykového napětí UdL ( V ) Střídavé stejnosměrné 50 100 25 60 12

126

25


10.2.3. Druhy rozvodných sítí se stanoví podle ČSN 33 2000-3 Stanovení základních charakteristik Norma opisuje druhy rozvodných sítí  Podle pracovních vodičů  Podle způsobu uzemněn Popisuje způsoby uzemnění sítí a určuje kód : Prvé písmeno značí : T - bezprostřední spojení jednoho bodu sítě se zemí, I - oddělení všech živých částí od země, nebo spojení jednoho bodu sítě se zemí přes velkou impedanci. Druhé písmeno značí : T - nepřímé spojení neživých částí se zemí - zemí. N - přímé spojení neživých částí s uzemněným bodem sítě – vodičem. Další písmeno vyjadřuje uspořádání středních a ochranných vodičů S - ochranný vodič veden odděleně od středního vodiče, C - funkce středního a ochranného vodiče je sloučena (PEN vodič)

10.2.3.1. Požadavky na sítě TN V pevných instalacích připojených na sítě TN s vodiči, jejichž průřez není menší než 10 mm2 mědi, nebo 16 mm2 hliníku, se může jediný vodič použít zároveň jako vodič ochranný i střední za předpokladu, že ta část instalace, kde je tento vodič použit, není chráněna proudovým chráničem. Ochranné přístroje musí zajistit, aby v případě poruchy o zanedbatelné impedanci, to znamená zkratu mezi fázovým a ochranným vodičem nebo neživou částí došlo k samočinnému odpojení v předepsaném čase.

Maximální doba odpojení pro sítě TN Jmenovitého střídavého napětí proti zemi [V] 120 230 277 400 VN přitom musí být splněna podmínka :

Doba odpojení [s] 0,8 0,4 0,4 0,2 0,1

ZS x Ia U0 Kde

ZS Ia U0

[, A, V ],

impedance poruchové smyčky, proud zajišťující samočinné působení odpojovacího prvku jmenovité střídavé napětí proti zemi. je

127

Základy elektrotechniky - II Pro obvody rozvodné sítě a pro upevněná zařízení se dovoluje odpojovací doba nepřesahující 5 s za předpokladu, že ochranný vodič mezi distribučním rozváděčem a místem v němž je spojen s hlavním pospojováním má impedanci: [; V ; ] U0 – jm.stříd.nap. proti zemi ZS – impedance celé poruch.smyčky Ve vnitřním rozvodu 

u objektu s vlastním transformátorem vždy u hlavních rozvaděčů,



u objektu bez vlastního transformátoru, u hlavního rozvaděče, pokud je dále než 100 m od místa předchozího uzemnění,



u podružných rozvaděčů, pokud jsou dále než 100 m od místa předchozího uzemnění,



na konci odboček delších než 200 m od místa předchozího uzemnění.

Jednotlivá uzemnění vodiče PEN v síti TN-C a vodiče PE v síti TN-S mají mít odpor nejvýše 15  Na konci vedení a odboček sítě a v uzlu nejvýše 5  Vodič PEN ani vodiče PE se nesmějí jistit ! Vodič PEN a vodič PE se v sítích TN a TT dimenzuje : (zkrácená tabulka) Průřez fázového průřez ochranného vodiče nebo krajního Měď Hliník Pozinkovaná vodiče ocel Měď Hliník I II III I II II III 1,5 2,5 1,5 4 2,5 6 2,5 4 2,5 4 4 6 4 6 4 4 6 6 50 tloušťka 6 10 6 6 10 10 2,5 10 16 10 10 16 16 16 25 16 16 25 25 25 35 16 16 25 25 35 50 16 16 25 25 I. Vodiče v obložení nebo jinak chráněné před mechanickým poškozením. II. Vodiče bez obložení nebo jinak nechráněné před mechanickým poškozením III. Vodiče v zemi.

128


10.2.4. Požadavky na sítě TT .    

všechny neživé části společně chráněné stejným ochranným přístrojem musí být spojeny spolu s ochrannými vodiči k zemniči, který je společný pro všechny tyto části. proudový a napěťový chránič odpojuje vadnou část v době do 0,2 s. U proudového chrániče je v distribučních- sítích dovoleno použít typu S, s dobou vypnutí až do 1 s. Pojistky, jističe a jistící relé lze použít jedině v případě, že hodnota RA je tak nízká, aby k odpojení vadné části- došlo nejdéle do 5 sekund. aby se na chráněných částech nevyskytlo větší dotykové napětí než 50 V, musí být splněna podmínka: RA x Ia < 50 V (, A ) RA - součet odporů zemniče a ochranného vodiče neživých částí Ia - proud zajišťující samočinné působení nadproudového ochranného prvku.

10.2.5. Požadavky na sítě IT Izolovaná soustava. Sítě IT musí být izolovány od země nebo spojeny se zemí přes dostatečně vysokou impedanci. Žádný pracovní vodič instalace nesmí být přímo spojen se zemí. Neživé části musí být uzemněny jednotlivě, po skupinách nebo společně. při první poruše - provoz s jednopólovým spojením je možný, nepřekročí-li dotykové napětí 50 V. To je zajištěno splněním podmínky: RA x Id < 50 V [ W, A ] Id - poruchový proud při druhé poruše - musí být splněna podmínka:

ZS - impedance poruchové smyčky, U0 - napětí soustavy proti zemi, IS - proud zajišťující dobu odpojení podle tabulky: Jmenovité sdružené U sítě [ V ]

240

400

690

1000

Maximální doba odpojení [ s ]

0,8

0,4

0,2

0,1

Podle ČSN 33 0600 Třída ochrany II je taková, že elektrické zařízení nemá prostředky pro připojení ochranného vodiče a je u něj zajištěna přídavná izolace nebo zesílená izolace. Označuje se značkou č. 026 (5172) – (dva souosé čtverce) podle ČSN 34 5555 (IEC 417) Značky nahrazující nápisy na předmětech

129

Základy elektrotechniky - II Zařízení s přídavnou nebo zesílenou izolaci provedenou až v průběhu montáže je nutno označit.

10.2.6. Druhy pospojení rozlišujeme 

Hlavní pospojování je propojení ochranného vodiče, uzemňovacího přívodu

(nebo hlavní ochranné svorky), rozvodu potrubí v budově a kovových konstrukčních součástí.  Doplňující pospojování musí být provedeno, jestliže v instalaci nebo její části nelze splnit podmínky samočinného odpojení. Nevylučuje však potřebu odpojení od zdroje z jiných důvodů, např.ochrany před požárem, nebo tepelným namáháním v zařízení, atd.  Ochrana neuzemněným místním pospojováním - Nový druh ochrany. Spočívá ve vyrovnání potenciálu částí, které jsou přístupné současnému dotyku. 

10.2.7. Volíme ochranu (základní, zvýšenou)  

Základní ochrana se dosáhne jednou z ochran uvedených v této normě s výjimkou doplňkové ochrany proudovým chráničem a ochrany doplňkovou izolací. Zvýšená ochrana se dosáhne rozšířením základní ochrany o některý další druh ochrany nebo o opatření zvyšující její účinnost.

10.2.7.1. Ochrana musí být volena:  podle členění prostorů  podle toho, zda se části zařízení při obsluze musí nebo nemusí uchopit rukou. Stupně ochrany podle způsobu uchopení rukou a členění prostorů do 1 000 V st a 1500 ss. Stupeň ochrany Prostory

Části zařízení se nemusí uchopit rukou.

Normální i nebezpečné

Základní

Zvlášť nebezpečné

Zvýšená

130

Části zařízení se musí uchopit rukou Požaduje se zhotovení z izolantu, pokud norma nestanoví jinak.


10.2.7.2. Stupně ochrany neživých částí do 1 000 V st a 1 500 V ss Stupeň ochrany

Základní

Zvýšená

Druhy ochrany a opatření, kterými se dosáhne potřebný stupeň ochrany Základní ochrana se provede některou z těchto ochran: 1. izolací 1) 4) 2. ochranou samočinným odpojením od zdroje 3. elektrickým oddělením obvodů 4. polohou 2 ) 5. zábranou 2) 6. bezpečným malým napětím SELV, PELV Zvýšená ochrana se provede některou z těchto kombinací:  ochranou samočinným odpojením od zdroje a doplňujícím pospojováním nebo  doplňkovou izolací 2) 5) nebo  chráničem 6)  elektrickým oddělením obvodů a izolací vstupních míst a pohyblivých přívodů 7), pokud jsou, nebo  doplňujícím pospojováním 2) nebo  chráničem nebo  doplňkovou izolací 2) 5)  izolací 1) a  elektrickým oddělením obvodů nebo  doplňkovou izolací 5)

1

)Izolací přídavnou k dosažení izolace dvojité. Místo izolace dvojité lze vyjímečně provést izolaci zesílenou. 2 )Jen pokud to příslušná ČSN výslovně stanoví. 3 )Může být i ochranou zvýšenou. 4 )Může být i ochranou zvýšenou, pokud to výslovně jiné ČSN nezakazují. 5 )Jen pro ochranu pracovníků s kvalifikací vyšší než podle 412.4. 6 )Pro případy, že není na závadu časté vypínání zavlečeným napětím. 7 )Tomu vyhoví pohyblivý přívod, který má kromě izolačního obalu jader alespoň jeden další obal a který vyhoví zkušebnímu napětí žíly proti vnějšímu povrchu 4 kV, 50 Hz.

10.2.8. Definování práce na elektrickém zařízení, práce a revize na elektrickém zařízení Práce na elektrickém zařízení je taková činnost, kdy se pracuje na částech po odkrytování a dělají se nějaké zásahy. To je montáž, revize, měření přenosnými přístroji, údržba atd. Jako práce je posuzována také Revize elektrického zařízení je souhrn úkonů, kterými se prohlídkou a měřením zjišťuje bezpečný stav zařízení. Práce na elektrickém zařízení dělíme na práce :  bez napětí  v blízkosti částí pod napětím 131

Základy elektrotechniky - II  pod napětím. Pracovat na elektrickém zařízení může pracovník s příslušnou kvalifikací  samostatně  pod dohledem  podle pokynů  pod dozorem

10/3 Práce pod napětím 10.3.1. Práce pod napětím jsou zakázané Práce na elektrickém zařízení pod napětím jsou zakázány v prostorách 

těsných, které nevyhovují platným předpisům,



se zvýšenou korozní agresivitou,



venku za deště, bouřky , mlhy, tmy, vichřice a sněžení,



s nebezpečím požáru a výbuchu (dle příslušných norem).

Je zakázáno pracovat na elektrickém zařízení nn pod napětím, je-li pracovník ve vodivém styku s nulovanými nebo se zemí spojenými předměty. Vodivý styk způsobuje kromě přímého dotyku i promáčená obuv, oděv, rukavice apod. Je zakázáno pracovat na elektrickém zařízení nn pod napětím s mokrýma rukama, v mokré obuvi nebo oděvu.

10.3.2. Požadavky pro provoz elektrických zařízení Vyhláška ČÚBP č.48/1982 Sb. Požadavky k zajištění bezpečnosti práce a technických zařízení určuje základní požadavky na bezpečnost technických zařízení. Ve své 11.části pod §194 stanoví mimo jiné:   

   

Elektrická zařízení musí být před uvedením do provozu odborně prověřena a vyzkoušena. Elektrická zařízení se smějí používat (provozovat) jen za provozních a pracovních podmínek, pro které byla konstruována a vyrobena. Elektrická zařízení uváděná do provozu po částech musí mít nehotové části zařízení spolehlivě odpojeny a zabezpečeny proti nežádoucímu zapojení, popřípadě musí být jinak zajištěny, aby ve stavu pod napětím nedošlo k ohrožení osob. Elektrická zařízení, u kterých se zjistí že ohrožují život nebo zdraví osob, musí být ihned odpojena a zajištěna Elektrická zařízení musí být ve všech svých částech konstruována, vyrobena, montována a provozována s přihlédnutím k provoznímu napětí tak, aby nebyla při obvyklém používání zdrojem úrazu, požáru nebo výbuchu. Zejména se musí učinit opatření: proti dotyku nebo přiblížení k částem s nebezpečným napětím (živým částem).  proti nebezpečnému dotykovému napětí na přístupných vodivých neživých částech (například obalech, pouzdrech, krytech a konstrukcích) 132

Základy elektrotechniky - II          

proti proti proti proti

škodlivým účinkům atmosférických výbojů. nebezpečí vyplývajícímu z nábojů statické elektřiny. nebezpečným účinkům elektrického oblouku. škodlivému působení prostředí na bezpečnost elektrického zařízení. Elektrické rozvody musí být provedeny tak, aby mezi elektrickými a neelektrickými instalacemi nedocházelo ke vzájemným škodlivým účinkům. Musí být zajištěn dostatečný prostor pro montáž a pozdější výměnu součástí, přístupnost pro řízení , zkoušení a opravy musí být zajištěn pokud to vyžaduje provoz zařízení. Každá součást elektrického zařízení musí vyhovovat příslušným technickým normám, musí vyhovovat podmínkám ve kterých je použita. Elektrické rozvody a zařízení musí být zhotoveno z vhodných materiálů Jednotlivé předměty (prvky) musí být montovány ve správné poloze a zapojení tj. v té poloze a zapojení, pro které jsou určeny. Vodiče a kabely obvodů SELV a PELV musí být přednostně prostorově odděleny od vodičů všech ostatních obvodů. Pokud toto nelze splnit, musí kromě své základní izolace být uloženy v nekovovém plášti, nebo vodiče obvodů jiných napětí musí být odděleny uzemněným kovovým stíněním nebo kovovým pláštěm. Pokud jsou vodiče v kabelu, musí izolace odpovídat nejvyššímu použitému napětí.

práce mohou provádět pouze pracovníci s odpovídající kvalifikací. Do elektrického zařízení se nemá zasahovat tak, že by se změnila funkce a vlastnosti. Máli být použito k jinému účelu než je určeno, musí být k takovému účelu přezkoušeno.

10.3.3. Základní požadavky na elektrická vedení. vyhl. č.48/1982 Sb. Požadavky k zajištění bezpečnosti práce a technických zařízení Českého úřadu bezpečnosti práce určuje základní požadavky na bezpečnost technických zařízení. Ve své 11.části pod §195 stanoví :  Elektrická vedení musí být uložena a provedena tak, aby byla přehledná, co nejkratší a aby se křižovala jen v odůvodněných případech.  Průchody elektrických vedení stěnami a konstrukcemi musí být provedeny tak, aby nebylo ohrožováno elektrické vedení, podklady ani okolní prostory.  Vzdálenosti vodičů a kabelů navzájem, od částí budov, od nosných a jiných konstrukcí musí být voleny podle druhu izolace a způsobu jejich uložení.  Spoje, jimiž se izolovaná elektrická vedení spojují nebo připojují, nesmějí snižovat stupeň izolace elektrického vedení. V trubkách a podobném úložném materiálu nesmějí být vodiče spojovány. Další požadavky jsou:  Vedení musí být uspořádána tak, aby je bylo možno identifikovat pro inspekci, zkoušení, opravy nebo pro změny instalace.  vodiče PEN musí být označeny barevnou kombinací zelená/žlutá po celé délce a navíc s bleděmodrým označením na koncích.  Značení samostatného středního a samostatného ochranného vodiče musí být v souladu s ČSN IEC 446 Značení vodičů barvami nebo číslicemi  Značení vodičů barvami nebo číslicemi dle

133

Základy elektrotechniky - II ČSN 33 0165 Značení vodičů barvami nebo číslicemi

10.3.3.1. Pravidla pro elektrické obvody  

 



Obvody různého napětí a obvody sdělovací musí být vzájemně odděleny. Všechna elektrická zařízení různého napětí, která nejsou elektricky oddělena a všechny obvody, které nejsou elektricky a prostorově odděleny, se musí stavět a provozovat jako obvody nejvyššího z použitých napětí, pokud není o ochranu postaráno jinak pro případ vniknutí vyššího napětí (zvýšenou ochranou před nebezpečným dotykem nebo ochranou před přepětím) Sdělovací zařízení a obvody mají být k síti připojeny nepřímo přes oddělovací transformátory nebo kapacitní vazbou. Jinak musí být celé zařízení provozováno jako silové. Vodiče silových obvodů nemají být ve společné trubce, šňůře, kabelu ani pod společnou příchytkou s vodiči sdělovacích obvodů, pokud izolace neodpovídá nejvyššímu provozovanému napětí a pokud by se obvody mohly vzájemně rušivě ovlivňovat. Řídící obvody (pomocné obvody) - Musí být navrženy, uspořádány a chráněny tak, aby se omezilo nebezpečí, jež by mohlo vzniknout v důsledku poruchy mezi řídícím obvodem a ostatními vodivými částmi a jež by mohlo způsobit chybnou funkci řídicích přístrojů (např. náhodné spuštění).

10.3.3.2. Kritéria volby druhů vodičů a jejich průřezy Výběr vodiče a provedení rozvodu závisí  na charakteru umístění,  vlastnostech podkladu,na kterém jsou umístěny,  přístupnosti osobám a hospodářským zvířatům,  napětí  elektromechanických účincích při případných zkratových proudech,  na ostatních účincích, kterým mohou být vodiče vystaveny běhen montáže nebo provozu. Při navrhování průřezů vodičů jsou stanovena základní kritéria pro jejich určení.  nejvyšší dovolené teploty,  dovolený úbytek napětí,  elektromechanické účinky při zkratových proudech,  ostatní mechanické účinky,  nejvyšší impedance vzhledem k funkci ochrany proti zkratu. Tyto podmínky se vztahují na bezpečnost, větší průřezy se mohou požadovat z ekonomických důvodů. Při volbě průřezu by mělo být bráno v úvahu však i hledisko hospodárnosti.

134


10.3.3.3. Pravidla pro značení vodičů Pravidla pro značení vodičů Pro značení vodičů platí požadavky ČSN 33 0165 Značení vodičů barvami nebo číslicemi IEC 446 Značení vodičů barvami nebo číslicemi Vodiče mohou být značeny barvami nebo číslicemi. Pro značení barvami platí, že může být použito barev  černá,  hnědá,  červená,  oranžová,  žlutá,  zelená,  modrá,  fialová,  šedá,  bílá,  růžová  tyrkysová, ale z bezpečnostních důvodů se jednotlivá žlutá nebo zelená barva nesmí použít tam, kde je nebezpečí záměny s dvoubarevnou kombinací zelená/žlutá. - tato kombinace barev se musí používat pro ochranné vodiče a nesmí být použita pro jiný účel. Označení poznávací barvou má být po celé délce. Další přednostní barvy jsou : světle modrá barva je určena pro značení středního neutrálního vodiče. Nesmí být použita pro značení žádného jiného vodiče ve stejném obvodu, který by bylo možno se středním vodičem zaměnit. černá, hnědá barva je určena pro značení fázového nebo krajního vodiče. Číslicový systém značení se uplatňuje pro značení vodičů a vodičů ve svazku kromě označení ochranných vodičů, ty jsou vždy a všude značeny kombinací barev. Všechny číslice musí být čitelné a silně kontrastní k barvě izolace. Značení musí být provedeno arabskými číslicemi.

10.3.4. Vodiče pro pospojování Vodiče hlavního pospojování – nesmějí mít průřezy menší,než je polovina největšího průřezu použitého ochranného vodiče instalace. Nejmenší dovolený průřez vodiče Al je 6 mm2 a Cu je 4 mm2 Vodiče doplňujícího pospojování spojující dvě neživé části, nesmějí mít průřez menší, než je průřez nejmenšího ochranného vodiče připojeného na neživé části;

135

Základy elektrotechniky - II Přemostění vodoměrů – Pokud se vodovodní potrubí budovy používá jako uzemnění nebo jako ochranný vodič, musí být vodoměr přemostěn a propojovací vodič musí mít průřez odpovídající svému požití jako ochranný vodič,vodič pospojování, vodič k pracovnímu uzemnění. Kovové pláště kabelů, i když se jich nepoužívá k ochraně před dotykem, se spojují s ochrannou soustavou ochrannými vodiči.

10.3.5. Další oblasti, které je třeba sledovat: Předpisy pro pohyblivé přívody Prodlužovací přívody Rozbočovací zásuvky a adaptery Zásuvková spojení Ochranné přístroje - jištění Hlavní zásady pro volbu jistících Ochrana proti zkratu a proti přetížení Požadavky na odpojování a spínání Požadavky pro nouzové vypínání Hlavní zásady poskytnutí první pomoci při úrazu elektrickým proudem Zásady při vyproštění postiženého po zásahu elektrickým proudem Zásady při vyproštění postiženého po zásahu elektrickým výbojem V Praze 4.září 2007 Toto je druhé upravené vydání.

136

Učební osnovy pro žáky MEZ2

Recommend Documents