Obsah
Téma č. 20 VÝROBA ELEKTRICKEJ ENERGIE A OCHRANA PRED ZÁSAHOM ELEKTRICKÝM PRÚDOM
Úloha 20.1
- Uveďte energetické zdroje, ktoré je možné využiť pri výrobe elektrickej energie.
- Vysvetlite princíp výroby elektrickej energie v tepelnej elektrárni.
- Uveďte akým spôsobom vplývajú tepelné elektrárne na životné prostredie.
Úloha 20.2
- Vysvetlite význam robotov v elektrotechnike.
- Vymenujte jednotlivé generácie robotov.
- Opíšte riadiaci a pohybový subsystém robota.
Úloha 20.3
- Vysvetlite pojem istenia a ochrany z hľadiska prístrojovej techniky.
- Objasnite činnosť prúdového chrániča.
- Popíšte činnosť poistky v obvode.
Úloha 20.1
Uveďte energetické zdroje, ktoré je možné využiť pri výrobe elektrickej energie
Energetickým zdrojom je každý druh energie, ktorý môžeme využiť v náš prospech.
Druhy energie:
- a) mechanická energia
- b) elektrická energia
- c) jadrová energia
- d) energia poľa
- e) chemická energia
Energiu nám v surovej forme poskytuje príroda a nazývame ju prvotná (primárna) energia.
Prvotné energetické zdroje tvoria:
- fosílne palivá - tuhé, kvapalné, plynné
- jadrová energia
- slnečná energia
- rastlinstvo
- voda
- vzduch
- geofyzikálne teplo
- morský príliv a odliv
- atmosférická energia
- kozmické žiarenie
Prvotné zdroje rozdeľujeme:
- vyčerpateľné
- nevyčerpateľné
Vysvetlite princíp výroby elektrickej energie v tepelnej elektrárni
1. kotol
2. prehrievač pary
3. turbína
4. generátor
5. kondenzátor
6. výveva
7. čerpadlo chladiacej vody
8. čerpadlo kondenzátu
Prehriata (ostrá) para poháňa turbínu, ktorá je spojená s rotorom generátora (4). Para sa vyrába v kotly (1), a prehreje sa na vyššiu teplotu v prehrievači (2), a vstupuje do turbíny (3). Para, ktorá vykonala prácu v turbíne, vstupuje do kondenzátora (5), v ktorom je nízky tlak. Odpadová para vychádzajúca z turbíny sa tu kondenzuje na vodu. Podtlak v kondenzátore udržuje výveva (6). Čerpadlo (7), čerpá chladiacu vodu z rieky alebo z chladiacich veží. Čerpadlo (8) dopravuje kondenzovanú vodu naspäť do kotla. V kondenzátore vzniká veľká tepelná strata energie. Teplo odovzdané chladiacej vode sa predstavuje 45% až 60% celkovej tepelnej energie paliva.
Bloková schéma plynovej elektrárne
K - kompresor
SK - spaľovacia komora
T - turbína
G - generátor
M - rozbehový motor
1 - prívod vzduchu
2 - stlačený vzduch
3 - splodiny horenia
4 - expanzné plyny
5 - prívod paliva
V kompresore stlačený vzduch vchádza do spaľovacej komory, kde sa spaľuje plynné alebo kvapalné palivo. V plynovej turbíne nastáva expanzia zmesi a premena na mechanickú formu energie. Spaliny sa ochladzujú v atmosfére. Celý agregát sa roztáča motorom, ktorý sa po rozbehu rozpojí rozbehovou spojkou.
Výhody plynových elektrárni:
- prevádzkový stav do 2 minút
- malé investičné náklady
- vysoká účinnosť
Patria medzi špičkové elektrárne.
Uveďte akým spôsobom vplývajú tepelné elektrárne na životné prostredie
V súčasnosti sa zhruba 80 % energie vo svete sa získava z fosílnych palív. Ich zásoby sa však za určitý čas vyčerpajú. Okrem toho, spaľovanie fosílnych palív negatívne vplýva na životné prostredie najmä oxidmi síry a dusíka, ale aj skleníkovým plynom CO2, ktorý prispieva ku globálnemu otepleniu a klimatickým zmenám na zemeguli.
Úloha 20.2
Vysvetlite význam robotov v elektrotechnike
Vymenujte jednotlivé generácie robotov
Opíšte riadiaci a pohybový subsystém robota
Vysvetliť mechanická časť
Mechanická časť robota sa skladá z podstavy, otočnej časti, ramien a zápästia na obr. 3. Každý kĺb slúži na realizáciu pohybu robota a väzby tvoria tuhé telesá medzi nimi. Kĺb poskytuje stupeň voľnosti. Väčšina robotov má 5 resp. 6 stupňov voľnosti. Koniec ramena je samostatná časť robota, ktorá slúži na uchytávanie manipulačného objektu – chápadlo resp. technologická hlavica napr. zvárací horák.
Vysvetliť riadiaci systém
Jeho úlohou je na základe informácií uložených v pamäti riadiaceho počítača a informácií získaných zo snímačov plánovať činnosť robota a rozhodovať o úkonoch, ktoré majú byť vykonávané. Zahŕňa všetky funkcie riadenia polohovania a okrem toho ponúka možnosť súčasného riadenia periférnych zariadení. Riadenie robota predstavuje mikroprocesorový systém, ktorý pracuje podľa multitaskingovej metódy. Je možné simultánne spracovávať niekoľko sekvenčných riadiacich procesov.
Pendant
Programovanie robota je realizované programovacím panelom tzv. pendant. Tento je vybavený veľkým zreteľným displejom, na ktorom je zobrazený priebeh programu či jeho aktuálny stavový riadok, prepínačom medzi ručnou a automatickou prevádzkou a voľbou viacerých zobrazovacích okien. Po bočných stranách disponuje funkčnými klávesmi pre rôzne nastavenia ako napr. rýchlosti, voľby súradnicového systému a ďalšie.
Úloha 20.3
Vysvetlite pojem istenia a ochrany z hľadiska prístrojovej techniky
Ochrana pred nadprúdmi - prúdový chránič neistí pracovné vodiče pred nadprúdmi - nereaguje na preťaženie a skrat. Ochrana vedení pred nadprúdmi sa preto musí zaistiť predradením poistky alebo ističa pred prúdový chránič. Menovitý prúď nadprúdového istiaceho prvku určuje výrobca prúdového chrániča.
Objasnite činnosť prúdového chrániča
RCD - Residual Current Device (RCD)
Reziduálny prúd - poruchový prúd Ip, unikajú do ochranného vodiča, spôsobuje nerovnováhu v pracovných vodičoch.
Residual = zbytok, diferencia - rozdielový prúd
Ip = I1 - I2
Samočinné odpojenie napájania prúdovým chráničom (doplnková ochrana)
Ak bude za prúdovým chráničom pohyblivý prívod, nesmie nastať spojenie PE a N vodiča, ani v spotrebiči (premerať izolačný stav medzi PE a N).
a) bezporuchový stav
b) stav pri vzniku poruchy
c) odpojenie napájania
Φ = magnetický tok, základná jednotka: weber, značka jednotky [ Wb ]
Prúdový chránič je elektrické zariadenie (elektrický prístroj), 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 (tzv. chybový alebo poruchový prúd alebo reziduálny prúď). K takejto situácii môže dôjsť napr. pri priamom dotyku uzemneného ľudského tela so živou časťou obvodu.
Používajú sa dvojpólové a štvorpólové prúdové chrániče.
V prúdovom chrániči nastáva porovnávanie veľkosti prúdu tečúceho cez prúdový chránič krajnom (fázovým) vodičom L s veľkosťou prúdu tečúceho neutrálnym vodičom N.
Ak je vektorový súčet prúdov nulový, obvod zostáva pripojený. Ak dôjde k asymetrii, rozdiel prúdov nad hodnotu charakteristickú pre chránič (citlivosť), ďôjde k rýchlemu odpojeniu.
Princíp dvojpólového prúdového chrániča
| TN-C | nie |
| TN-S | áno |
V kúpelňach a sprchárňach - v zóne 3 v priestoroch s vaňou alebo sprchou zásuvky sú dovolené v troch prípadoch; jedným z nich je použitie prúdového chrániča s menovitým rozdielovým prúdom 30 mA.
V prípade zabudovanie prúdového chrániča do existujúcej inštalácie TN-C, musíme postupovať následovne:
