Obsah
Téma č. 1 ELEKTRICKÉ STROJE A PRÍSTROJE
Úloha 1.1
- Vymenujte a charakterizujte jednotlivé druhy spínacích prístrojov nn.
- Vysvetlite činnosť a funkciu poistky a ističa, uveďte ich druhy a konštrukčné zloženie.
Úloha 1.2
- Objasnite činnosť, funkciu a použitie stýkačov, chráničov, relé a zvodičov prepätia.
- Vymenujte druhy spínacích prístrojov vn a vvn, uveďte zloženie, funkciu a oblasť použitia týchto prístrojov.
Úloha 1.3
- Názvom a jednotkou definujte tieto fyzikálne veličiny : Q, U, I, R, P, B, L, C.
Úloha 1.1
Vymenujte a charakterizujte jednotlivé druhy spínacích prístrojov nn
Rozdelenie spínacích prístrojov:
- a) spínacie prístroje na zapínanie a vypínanie prevádzkových prúdov
- b) odpojovacie a uzemňovacie prístroje
- c) istiace a ochranné prístroje
- d) obmedzujúce prístroje
Spínanie –> zapínanie, vypínanie, prepínanie, odpojovanie, pripojovanie, prepájanie, odpínanie
a) Kĺbové vypínače, tlačidlové vypínače, valcové spínače, vačkové spínače, paketové spínače, ortuťové spínače, koncové spínače, mikrospínače, kontroléry, stýkače
b) pre napätie vn, vvn –> odpojovače - viditeľné a bezpečné odpojenie bez zaťaženia, odpínače –> zapínajú a vypínajú prúdy
c) Ističe, chrániče, poistky, výkonové vypínače
d) Vyfukovacie bleskoistky, ventilové bleskoistky, odpojovacie poistky
Vysvetlite činnosť a funkciu poistky a ističa, uveďte ich druhy a konštrukčné zloženie
Poistka, elektrická poistka alebo tavná poistka v schémach označovaná ako F (z angl. Fuse) je elektrická súčiastka, ktorej úlohou je chrániť elektrický obvod pred prúdom vyšším ako je nominálny (tzv. nadprúd), skratom alebo pred preťažením (stav kedy obvodom tečie vyšší prúd než je jeho očakávaná “bezpečná” hodnota). Poistka teda predstavuje zámerné vytvorenie najslabšieho miesta v obvode čím sa pri jej aktivácii (vplyvom nadprúdu, skratu alebo preťaženia pretaví tavný vodič v poistke) obvod bezpečne preruší. Tento stav je pre samotnú poistku deštruktívny nakoľko dôjde k jej trvalému poškodeniu a takúto poistku je nutné vymeniť za novú.
Opravou poškodenej “nefunkčnej” poistky sa jedná nebezpečný zásah, nakoľko nie je možné garantovať obnovenie všetkých vlastností, parametrov a funkčnosti pôvodnej poistky.
Z uvedeného dôvodu sa teda poškodené poistky nesmú opravovať a je nutné ich vymeniť!
Istič je elektrické zariadenie, ktoré v prípade, keď ním začne tiecť prúd väčší ako je určený (nadprúd alebo skrat), automaticky odpojí prívod elektrického prúdu do elektrického obvodu (resp. spotrebiča) a tým bráni jeho preťaženiu, ako aj prípadnému zasiahnutiu osôb. Jeho hlavnou výhodou oproti poistke je, že je ho možné znova zopnúť a používať bez potreby výmeny jeho častí. Ističe sa vyrábajú pre rôzne prúdové zaťaženie - od menších, ktoré slúžia na ochranu napríklad len bytu, či domu, až po veľké ističe ochraňujúce vysokonapäťové vedenia privádzajúce prúd pre celé mesto.
Časti ističa:
- ovládacia páka
- aretačný mechanizmus
- kontakty
- prívodná svorka
- bimetalový pás
- regulačný prvok umožňujúci presné nastavenie hodnoty medzného prúdu
- elektromagnetická spúšť
- zhasínacia komora
Spúšte:
Sú to zariadenia, ktoré svojím účinkom zabezpečujú pôsobenie voľnobežného mechanizmu vtedy, ak prúd v obvode zmení svoju veľkosť pod alebo nad nastavenú hodnotu. Spúšť vytvára prúdová dráha (cievka, bimetal) a vybavovací mechanizmus (kotva). Spúšť sa skladá z elektrickej časti (cievka elektromagnetu) a mechanickej časti (kotva elektromagnetu). Ak cievkou prechádza plný prúd hlavného obvodu, spúšť je označovaná ako primárna. Ak sú prúdy v obvode veľké, alebo treba spúšť galvanicky oddeliť od siete, napája sa spúšť z prístrojového transformátora a je označovaná ako sekundárna. Čas reakcie spúšte závisí od veľkosti prechádzajúceho nadprúdu, preto sa nazýva závislá spúšť. Niektoré druhy ističov majú zabudovanú kataraktovú spúšť. Je to elektromagnetická spúšť s hydraulickým oneskorovacím zariadením z nemagnetického materiálu. Puzdro je naplnené kvapalinou s nízkym bodom tuhnutia a nachádza sa v ňom pohyblivé jadro z feromagnetického materiálu, ktoré je pružinou tlačené do zadnej polohy.
Pri vypínaní skratového prúdu pôsobí spúšť elektromagnetická. Magnetické pole vytvorené cievkou, ktorou prechádza skratový prúd, dosť veľké na to, aby pritiahlo kotvu pôsobiacu na zámok voľnobežného mechanizmu aj napriek veľkej vzduchovej medzere. Pôsobenie spúšte v tomto prípade je časovo nezávislé.
Pri vypínaní nadprúdu pôsobí spúšť ako oneskorovacia - bimetalová. Bimetalom preteká nadprúd, ktorý pomaly zohrieva bimetal. Bimetal sa zohreje v závislosti od veľkosti nadprúdu a času pôsobenia, čím vyvolá mechanické pôsobenie na kotvu vybavovacieho mechanizmu, ktorý dá pokyn na vypnutie ističa.
Úloha 1.2
Objasnite činnosť, funkciu a použitie stýkačov, chráničov, relé a zvodičov prepätia
Stýkače
Prúdové chrániče
Relé
Zvodiče prepätia
Stýkač je elektromagneticky ovládaný spínač pre spínanie elektrických obvodov stredného a vysokého výkonu. Princípom činnosti je podobný relé (kovová kotva, mechanicky spriahnutá s jedným alebo viacerými silovými spínacími kontaktmi je pritiahnutá magnetickým poľom cievky), je však skonštruovaný s ohľadom na špecifiká spínania a rozpájania výkonových (silových) elektrických obvodov (potreba zhášania oblúkových výbojov po rozpojení obvodu a pod.)
Využitie:
- pripájanie, odpájanie a riadenie elektrických strojov a silových spotrebičov
- spínanie celých vetiev elektrických rozvodov
- ovládanie viacerých nezávislých elektrických okruhov jedným vypínačom alebo tlačidlom
Prúdový chránič je elektrické zariadenie, zabezpečujúce elektrický obvod tak, aby došlo k rýchlemu odpojeniu obvodu v prípade, že dôjde k úniku (aj relatívne malej) časti elektrického prúdu mimo chránený obvod. K takejto situácii môže dôjsť napr. pri priamom dotyku uzemneného ľudského tela so živou časťou obvodu.
Využitie:
- ochrana pred priamym a nepriamym dotykom
- ochrana pred požiarom, spôsobeným zvodovým prúdom
- ochrana pred poškodením prístrojov zvodovým prúdom
Relé je súčiastka, ktorá pozostáva zo spínača a cievky , ktorá pôsobením elektrického prúdu v jednom obvode zapne alebo preruší elektrický prúd v druhom elektrickom obvode. Relé sa používa na riadenie malých záťaží ako osvetlenie alebo signálne systémy. Vynašiel ho v roku 1835 americký fyzik Joseph Henry.
Kategórie prepätí podľa STN 33 0420 a IEC 664
Zvodiče prepätia
- trieda A (1) - zvodiče prepätia určené na inštaláciu na vonkajšie vedenie (obmedzovače prepätia); trieda B (2) - zvodiče bleskového prúdu určené na vyrovnanie potenciálu pre kategóriu prepätia III –II (elektromery);
- trieda C (3) - zvodiče prepätia určené na ochranu elektrických zariadení pre kategóriu prepätia II (ističe, stýkače, zásuvky);
- trieda D (4) - zvodiče prepätia určené na ochranu spotrebičov pre kategóriu prepätia I (prenosné elektrické spotrebiče, elektronické prístroje, počítače).
Umiestnenie prepäťových ochrán:
- trieda A (1) - iskrištia, ktoré chránia vonkajšie vedenia pred atmosférickým výbojom na vonkajšom vzdušnom vedení;
- trieda B (2) - dostatočne chránia pred účinkami priamych a nepriamych úderov blesku do domovej inštalácie, zvodový prúd do 100 kA. Umiestnenie v HDS, HR;
- trieda C (3) - ochrana domovej inštalácie elektrických a elektronických zariadení pred účinkami prepätia a prúdov 5 až 15 kA. Kombinuje sa s vodičmi prepätia triedy B. Umiestnenie v (bytových) podružných rozvádzačoch;
- trieda D (4) - zaisťuje citlivú ochranu spotrebičov a elektronických zariadení. Umiestnenie bezprostredne v mieste pripojenia spotrebiča, vedenie do cca 10 m.
Zvodiče prepätia sa inštalujú:
- pred prúdovým chráničom,
- za prúdovým chráničom,
- v sieťach TN – C sa inštalujú 3 zvodiče medzi vodiče L1, L2, L3 a vodič PEN,
- v sieťach TN – S sa inštalujú 4 zvodiče medzi vodiče L1, L2, L3, N a vodič PE,
Vymenujte druhy spínacích prístrojov vn a vvn, uveďte zloženie, funkciu a oblasť použitia týchto prístrojov
Slúžia na bezpečné odpojenie silnoprúdových zariadení od siete. Na ochranu pred účinkami preťaženia, na ochranu pred skratovými prúdmi, na ochranu pred atmosferickým a prevádzkovým napätím.
VN prístroje: patria sem úsekové vypínače, odpájače, prepájače, vypínače, stýkače, poistky a bleskoistky a pod.
Úsekový sieťový vypínač: slúži na vypínanie a zapínanie úsekov vonkajších vedení. Ovládanie môže byť ručné alebo diaľkové.
Odpájače: môžu spínať elektrické obvody bez zaťaženia.
Prepájače: sú spínače s viac ako jednou polohou zopnutia. Môžu spínať najmenej dva rôzne nezaťažené elektrické obvody.
Spínače: sú vypínače, ktorými môžeme zapínať a vypínať obvody pri menovitom zaťažení. Podľa prostredia, v ktorom pracujú, sa rozdeľujú na vnútorné a vonkajšie a podľa hasiva elektrického oblúka na olejové, máloolejové, tlakovzdušné, rýchlovypínače a iné…
Odpínače: vypínajú menovitý prúd, a to v určitom cykle no nemožno s nimi vypínať veľké skratové prúdy , ale musia byť schopné zapnúť do skratu dosť veľké prúdy, napr. 25 až 40 kA.
Bleskoistky VN: slúžia na obmedzovanie prepätia na prístupnú veľkosť.
VVN prístroje: tu sa používajú odpájače, vypínače, bleskoistky, skratovače a iné…
Odpájače VVN: majú rôznu konštrukciu a sú ovládané ručnými, motorovými alebo tlakovzdušnými motormi.
Bleskoistky VVN: obmedzujú prepätie prichádzajúce do rozvodní po vedeniach. Montujú sa pred rozvodňami alebo pred transformátormi.
Skratovače VVN: sú samočinné spínače, ktoré sa používajú na spínanie nakrátko v mimoriadnych prevádzkových prípadoch, čím istia ohrozené zariadenie. Montujú sa namiesto vypínačov pri predsunutých transformátoroch a pod.
Úloha 1.3
Názvom a jednotkou definujte tieto fyzikálne veličiny : Q, U, I, R, P, B, L, C
Q - elektrický náboj - C Coulumb
Q = I. t [C, A; h]
Q - Joulove teplo - J Joule (džaul), samotná jednotka 1 joule sa týmto spôsobom dá chápať ako wattsekunda.
Veľkosť Joulovho tepla Q vznikajúceho vo vodiči, ktorým prechádza elektrický prúd po dobu t a na ktorého koncoch je napätie U, sa vypočíta:
Q = U . I. t [J; V, s]
Ak je známy odpor R vodiča:
Q = R . I2 . t [J; A2, s]
U - elektrické napätie - V Volt
Elektrické napätie je fyzikálna veličina, ktorá vyjadruje rozdiel elektrického potenciálu dvoch bodov a predstavuje energiu potrebnú na premiestnenie elektrického náboja medzi týmito dvoma bodmi v určitom elektrickom poli.
I - elektrický prúd - A Ampér
Elektrický prúd je usporiadaný pohyb nosičov elektrického náboja (elektrónov, iónov) v látkach v plynnom, kvapalnom alebo v tuhom skupenstve (prípadne aj vo vákuu). Podmienkou vzniku elektrického prúdu v látke je prítomnosť nosičov elektrického náboja (voľných častíc s elektrickým nábojom) a utvorenie elektrického poľa v tejto látke.
R - elektrický odpor - Ω Ohm
Elektrický odpor je fyzikálna veličina, ktorá vyjadruje schopnosť materiálu zabraňovať prechodu elektricky nabitých častíc.
P - elektrický výkon W Watt
elektrická práca za jednotku času
P = W / t
B - magnetická indukcia T Tesla
charakterizuje silové účinky magnetického poľa na pohybujúci sa náboj, alebo na vodič s prúdom v magnetickom poli.
L - indukčnosť H Henry
vyjadruje mieru množstva magnetického toku vyvolaného daným elektrickým prúdom.
C - elektrická kapacita F Farad
schopnosť predmetu udržať na sebe elektrický náboj pri určitom elektrickom napätí.