Úloha 13.1

• Charakterizujte asynchrónny motor, jeho konštrukciu a vysvetlite princíp jeho činnosti
• Popíšte v akých stavoch môže pracovať asynchrónny stroj.
• Definujte sklz motora.

Úloha 13.2

• Popíšte rozdelenie R, L, C prvkov z hľadiska konštrukcie a nakreslite ich schematické značky.
• Vysvetlite pojmy menovitý odpor, tolerancia a menovité zaťaženie rezistora.
• Vysvetlite pojem vlastná indukčnosť cievky. V akých jednotkách sa udáva?
• Vysvetlite základné parametre kondenzátorov.

Úloha 13.3

• Vymenujte jednotlivé druhy elektrárni
• Nakreslite schému jadrovej elektrárne a vysvetlite jednotlivé časti.

Asynchrónny stroj je druh točivého elektrického stroja na striedavý prúd bez komutátora, pri ktorom je ustálená otáčavá rýchlosť rotora odlišná od rýchlosti otáčania otáčavého magnetického poľa statora, teda asynchrónna. Patrí medzi tzv. indukčné stroje.

Prepojenie vinutia na svorkovnici

Konštrukcia

Stator je konštrukčne rovnaký ako stator synchrónneho stroja, rovnaké je aj vinutie statora. Rotor (kotva) je zložený z izolovaných plechov. Je drážkovaný po celom obvode, pričom v drážkach je vložené trojfázové rotorové vinutie, ktoré je v prevádzke spojené nakrátko (skratované). Ďalšou možnosťou konštrukcie rotora je klietka (obrázok), ide o viacfázové prevedenie rotorového vinutia, trvalo spojeného nakrátko:

Kotva nakrátko
1. Hriadeľ
2. Klietka
3. Výstuha
4. Fixovacie drážky

Typ:

• Motor nakrátko
• Krúžkový motor

Trojfázový krúžkový motor

Rotor krúžkového motora má normálne trojfázové vinutie, zvyčajne trvalo spojené do hviezdy. Začiatky vinutia sú pripojené k trom zberacím krúžkom, na ktoré dosadajú tri zberacie uhlíkové kefy, zapojené na rotorovú svorkovnicu.

Krúžkový motor: 1. Stator, 2. kostra statora, 3. chladiace rebrá, 4. ventilátor, 5. kryt motora, 6. rotor, 7(8). Zadný (predný) ložiskový štít, 9. pätky motora, 10. hriadeľ, 11. zberacie krúžky, 12. spájač nakrátko

Vzniká kruhové točivé magnetické pole pomocou 3 vinutí pootočených o 120°.

Rotorovými závitmi prechádza prúd, sú v magnetickom poli, pôsobí na rotor sila. Rotor je strhávaný mag. poľom.

Trojfázový motor

• a) zapojenie do hviezdy Y
• b) zapojenie do trojuholníka D

Asynchrónny stroj môže pracovať:

• a) motor
• b) generátor
• c) brzda
• d) menič frekvencie (zriedkavo)

Asynchrónny stroj môže pracovať v troch základných stavoch:

• Motorický režim:
  • Toto je najbežnejší stav, v ktorom asynchrónny stroj funguje ako motor.
  • Elektrická energia sa premieňa na mechanickú energiu.
  • Rotor sa otáča pomalšie ako synchronná rýchlosť magnetického poľa statora.
  • Tento režim sa využíva v mnohých priemyselných a domácich aplikáciách, ako sú čerpadlá, ventilátory a dopravníky.
• Generátorový režim:
  • V tomto stave asynchrónny stroj premieňa mechanickú energiu na elektrickú energiu.
  • Rotor sa otáča rýchlejšie ako synchronná rýchlosť magnetického poľa statora.
  • Tento režim sa využíva v aplikáciách, ako sú veterné turbíny a malé vodné elektrárne.
• Brzdový režim:
  • V tomto stave asynchrónny stroj slúži na spomalenie alebo zastavenie rotujúceho mechanizmu.
  • Elektrická energia sa premieňa na tepelnú energiu, ktorá sa odvádza.
  • Tento režim sa využíva v aplikáciách, ako sú elektrické vozidlá a priemyselné pohony.

Ďalšie dôležité informácie:

• Rozdiel medzi otáčkami rotora a synchronnou rýchlosťou sa nazýva sklz.
• Sklz je kľúčový parameter, ktorý určuje stav asynchrónneho stroja.
• Asynchrónne stroje sú široko používané vďaka svojej robustnosti, spoľahlivosti a relatívne nízkej cene.

Pri použití rotora s viacerými tyčami spojenými čelnými kruhmi nakrátko - rotorová klietka, alebo vinutým rotorom s viacerými cievkami zväčšíme ťah a ťažnú silu.

Ak má vzniknúť vo vinutí rotora indukované napätie, ktoré pretlačí prúd vo vinutí a vyvolá ťažnú silu, musí sa rotor otáčať menšími otáčkami ako otáčavé pole. Tento stav dosiahneme zaťažením rotora.

Rozdiel otáčok magnetického poľa a otáčok rotora je sklz.

Pre malé motory je sklz je 6 až 10 %, stredne veľké 2 až 4 %, veľké motory menej ako 1 %.

s = (n_s - n ) / n_s . 100 [%, min^-1]

Mechanická charakteristika asynchrónnych strojov

Indukčný motor Tesla

Rezistor R [ Ω ]

Rezistory sú elektronické súčiastky, ktorých základnou vlastnosťou je elektrický odpor potrebnej veľkosti.

Rozdelenie:

Podľa konštrukčného hľadiska sa rozdeľujú na dve skupiny:

1. rezistory z dvoma vývodmi (pevné a nastaviteľné)
2. rezistory s viac ako dvoma vývodmi (rezistory s odbočkami, potenciometre, odporové trimre)

Z technologického hľadiska sa rozdeľujú:

1. vrstvové - odporový materiál v tvare vrstvy
2. drôtové - navinuté odporovým drôtom

Charakteristické vlastnosti:

Menovitý odpor rezistora - je výrobcom predpokladaný odpor súčiastky v ohmoch. Na súčiastke býva označený kódom tvoreným skupinou číslic alebo písmen. Tiež môže byť kódovaný farebnými pásikmi. Hodnoty rezistorov sú vyrábané v radách. Najpoužívanejšie sú E6, E12 a E24: E6 1; 1,5; 2,2; 3,3; 4,7; 6,8.

E12 1; 1,2; 1,8; 2,2; 2,7; 3,3; 3,9; 4,7; 5,6; 6,8; 7,2. E24 1; 1,1; 1,2; 1,3; 1,5; 4,6; 1,8; 2,0; 2,2; 2,4; 2,7; 3,0; 3,3; 3,6; 3,9; 4,3; 4,7; 5,1; 5,6; 6,2; 6,8; 7,5; 8,2; 9,1.

Tolerancia menovitého odporu rezistora - podľa tolerancie menovitého odporu sa rezistory delia do nasledujúcich skupín, ktoré sú označené písmenami alebo farebným kódom: ±20% - bez označenia, ±10% - A, ±5% - B, ±2% - C, ±1% - D, ±0,5% - E, ±0,25% - F, ±0,1% - G

Menovité zaťaženie rezistora - je výkon, ktorý sa smie pri určitých podmienkach daných normou premeniť na teplo bez toho abyteplota jeho povrchu prekročila dovolenú veľkosť.

Prevádzkové zaťaženie rezistora - je určené najvyššou teplotou povrchu súčiasky, pri ktorej ešte nenastávajú trvalé zmeny jej odporu ani podstatné skracovanie životnosti.

rezistor

Cievka L [ H ]

Cievka sa v elektrotechnike využíva trojako:

• pre vytvorenie magnetického poľa elektrického prúdu, pričom sa využíva vzniknutá magnetická sila, vťahujúca jadro (kotvu). Cievka slúži ako elektromagnet. Variantom je ovládanie zariadení, elektrický zvonček, elektromotor a pod.
• pre vytvorenie indukcie elektrického prúdu magnetickým poľom – cievka slúži ako induktor (nositeľ indukčnosti). Vlastnosť indukcia sa využíva v LC obvodoch, rádiotechnike a pod.
• pre transformáciu napätia v transformátoroch. Indukcia vytvorí striedavé magnetické pole v primárnej cievke, ktoré v druhej cievke transformátora (sekundárne vinutie) generuje elektrické napätie, pričom pomer napätia je priamo úmerný pomeru počtu závitov cievok.

Parametre:
a) Vlastná indukčnosť cievky - schopnosť, pri ktorej sa časovou zmenou elektrického prúdu prechádzajúceho cievkou indukuje na jej svorkách napätie
b) Vzájomná indukčnosť je indukčnosť medzi dvoma cievkami ak prechádza celý magnetický tok oboma cievkami
c) Činiteľ kvality Q

cievka s feritovým jadrom

Kondenzáror C [ F ]

Kondenzátor je elektronická súčiastka, ktorej prevažujúca vlastnosť je jej elektrická kapacita. Má dve platne a dielektrikum.

• Elektrolytické
• Keramické
• Tantalové
• Fóliové
• Premenlivé
• Varikapy - Sú to v podstate diódy, ktoré sa používajú v závernom smere. V závernom smere sa totiž dióda správa ako kondenzátor. Kapacita sa ladí potom napätím. Čím väčšie napätie, tým menšia kapacita

Indukčnosť alebo vlastná indukčnosť je fyzikálna veličina, ktorá vyjadruje mieru množstva magnetického toku vyvolaného daným elektrickým prúdom. Pojem zaviedol Oliver Heaviside vo februári 1886. Jednotkou indukčnosti je henry, symbol je H na počesť objaviteľa indukčnosti Josepha Henryho. Na označenie indukčnosti sa používa písmeno L, na počesť fyzika Heinricha Lenza.

a) Menovitá kapacita podobne ako pri rezistoroch rady menovitých hodnôt E6, E12
b) Prevádzkové napätie
c) Závislosť hodnoty kapacity kondenzátora od frekvencie
d.Stratový činiteľ tg δ

slnečné (solárne), veterné, vodné, tepelné, geotermálne.

Existuje niekoľko druhov elektrární, ktoré sa líšia zdrojom energie a spôsobom, akým vyrábajú elektrinu. Medzi najbežnejšie patria:

• Tepelné elektrárne: Spaľujú fosílne palivá (uhlie, zemný plyn, ropu) alebo biomasu na výrobu tepla, ktoré premieňa vodu na paru. Para potom poháňa turbínu, ktorá generuje elektrinu.
• Jadrové elektrárne: Využívajú jadrové reakcie na výrobu tepla, ktoré sa používa na výrobu pary a následne elektriny.
• Vodné elektrárne: Využívajú energiu tečúcej vody na otáčanie turbíny, ktorá generuje elektrinu. Delia sa na:
  • Riečne elektrárne
  • Priehradné elektrárne
  • Prečerpávacie elektrárne
• Veterné elektrárne: Využívajú energiu vetra na otáčanie lopatiek veterných turbín, ktoré generujú elektrinu.
• Solárne elektrárne: Využívajú slnečné žiarenie na výrobu elektriny.
• Delia sa na:
  • Fotovoltické elektrárne: Premieňajú slnečné žiarenie priamo na elektrinu pomocou fotovoltických panelov.
  • Termické solárne elektrárne: Sústredia slnečné žiarenie na ohrev kvapaliny, ktorá vyrába paru a následne elektrinu.
• Geotermálne elektrárne: Využívajú teplo zemského jadra na výrobu pary, ktorá poháňa turbínu a generuje elektrinu.
• Prílivové elektrárne: Využívajú energiu prílivu a odlivu na otáčanie turbíny, ktorá generuje elektrinu.

Nakreslite schému jadrovej elektrárne a vysvetlite jednotlivé časti

schéma jadrovej elektrárne

1 – Reaktorová hala, uzavretá v nepriepustnom kontajneri.
2 – Chladiaca veža
3 – Tlakovodný reaktor
4 – Riadiace tyče
5 – Kompenzátor objemu
6 – Parogenerátor. V ňom horúca voda pod vysokým tlakom vyrába paru v sekundárnom okruhu.
7 – Palivový zásobník
8 – Turbína – vysokotlakový a nízkotlakový stupeň
9 – Elektrický generátor
10 – Transformačná stanica
11 – Kondenzátor sekundárneho okruhu
12 – Vodná para
13 – Skondenzovaná voda
14 – Prívod vzduchu do chladiacej veže
15 – Odvod teplého vzduchu a pary komínovým efektom
16 – Obehové čerpadlo primárneho okruhu
17 – Napájacie čerpadlo chladiaceho okruhu
18 – Primárny okruh (voda iba kvapalná pod vysokým tlakom)
19 – Sekundárny okruh (červeno označená para, modro voda)
20 – Oblaky vzniknuté kondenzáciou vyparenej chladiacej vody
21 – Obehové čerpadlo sekundárneho okruhu

✓ JADROVÝ REAKTOR
✓ VOID EFEKT
✓ Riadiace tyče

Schéma jadrovej elektrárne (typ VVER)

Vysvetlenie jednotlivých častí

• Jadrový reaktor:
  • Srdce elektrárne, kde prebieha riadená štiepna reakcia.
  • Palivo (obohacený urán) sa štiepi, čím sa uvoľňuje teplo.
  • Regulačné tyče kontrolujú rýchlosť reakcie.
• Parogenerátor:
  • Vymeník tepla, kde sa teplo z primárneho okruhu odovzdáva vode sekundárneho okruhu.
  • Voda sa mení na paru, ktorá poháňa turbínu.
• Hlavné cirkulačné čerpadlo:
  • Zabezpečuje cirkuláciu chladiacej vody v primárnom okruhu.
  • Udržuje konštantný prietok vody cez reaktor a parogenerátor.
• Turbína:
  • Premieňa tepelnú energiu pary na mechanickú energiu.
  • Rotujúca turbína poháňa generátor.
• Generátor:
• Premieňa mechanickú energiu na elektrickú energiu.
• Vyrába elektrický prúd, ktorý sa transformuje a prenáša do prenosovej siete.
• Kondenzátor:
  • Chladí paru, ktorá vychádza z turbíny, a mení ju späť na vodu.
  • Voda sa vracia do parogenerátora, čím sa uzavrie sekundárny okruh.
• Chladiaca veža:
  • Slúži na ochladzovanie vody, ktorá prešla kondenzátorom.
  • Teplo sa odvádza do atmosféry.
• Primárny okruh:
  • Obsahuje rádioaktívnu chladiacu vodu, ktorá cirkuluje medzi reaktorom a parogenerátorom.
  • Je navrhnutý tak, aby bol vysoko bezpečný a zabránil úniku rádioaktivity.
• Sekundárny okruh:
  • Obsahuje nerádioaktívnu vodu, ktorá sa mení na paru v parogenerátore a poháňa turbínu.
  • Je oddelený od primárneho okruhu, aby sa zabránilo kontaminácii.
• Kontajnment:
  • Ochranná obálka reaktora a primárneho okruhu.
  • Zabraňuje úniku rádioaktivity v prípade nehody.

Zaujímavosti

• Jadrové elektrárne produkujú veľké množstvo elektrickej energie s nízkymi emisiami skleníkových plynov.
• Bezpečnosť je prioritou pri prevádzke jadrových elektrární.
• Vyhorené jadrové palivo sa skladuje v špeciálnych skladoch.

Zdroj: https://slidetodoc.com/priemyseln-elektrotechnika-katedra-teoretickej-a-priemyselnej-elektrotechniky-fei-3/
Zdroj: https://sk.m.wikipedia.org/wiki/Cievka_(elektrotechnika)
Zdroj: https://sk.m.wikipedia.org/wiki/Jadrov%C3%A1_elektr%C3%A1re%C5%88