ZAGADNIENIE 1.
Układ elektroenergetyczny – zespół powiązanych ze sobą urządzeń elektrycznych przeznaczonych do wytwarzania, przesyłania, przetwarzania i wykorzystania energii elektrycznej.
Elementy układu elektroenergetycznego:- urządzenia wytwórcze,- urządzenia przesyłowe,- urządzenia odbiorcze.
Rodzaje odbiorników energii elektrycznej:- silniki elektryczne,- elektryczne źródła światła,- elektryczne źródła ciepła,- urządzenia elektroenergetyczne (silnoprądowe),- teleelektryczne (słaboprądowe).
ZAGADNIENIE 2.
Prawo Ohma – wartość prądu przepływającego przez przewodnik jest wprost proporcjonalny do napięcia U między jego końcami i odwrotnie proporcjonalna do jego rezystancji.
Prawo Joule’a - przy przepływie prądu elektrycznego przez przewodnik wydziela się w nim ciepło, którego ilość jest proporcjonalna do kwadratu natężenia prądu, rezystancji przewodnika i czasu przepływu prądu.
Siła elektromotoryczna - czynnik powodujący przepływ prądu w obwodzie elektrycznym równy energii elektrycznej uzyskanej przez jednostkowy ładunek przemieszczany w urządzeniu (źródle) prądu elektrycznego w przeciwnym kierunku do sił pola elektrycznego oddziałującego na ten ładunek.
Napięcie znamionowe - maksymalne napięcie prądu elektrycznego jakie może być podane w sposób trwały na element lub urządzenie elektrotechniczne. Po przekroczeniu napięcia znamionowego element może ulec zniszczeniu na skutek przebicia elektrycznego izolacji lub pracować z bardzo dużymi stratami. Napięcie znamionowe to rzeczywiste napięcie pracy dla którego liczone są cykle pracy danego urządzenia, jest ono niższe od nominalnego i zapewnia najlepsze warunki pracy urządzenia.
Napięcie robocze - napięcie przewidziane dla normalnej pracy urządzenia elektrycznego.
Spadek napięcia w przewodach – to zmniejszenie wartości napięcia elektrycznego w obwodzie w którym płynie prąd elektryczny. Jest on równy napięciu zmierzonemu na końcach przewodnika. Wielkość spadku napięcia na przewodniku U wynika bezpośrednio z prawa Ohma:
Elementy liniowe – rezystancja nie zależy od napięcia.
Elementy nieliniowe – rezystancja zależy od napięcia (nie obowiązuje prawo Ohma).
ZAGADNIENIE 3.
Nierozgałęziony (prosty) obwód prądu stałego – składa się ze: źródła napięcia i rezystancji wewnętrznej.
Rozgałęziony obwód prądu stałego:
I Prawo Kirchhoffa – suma prądów wpływających i wypływających z węzła jest zawsze równa zero. Dotyczy to węzłów.
II Prawo Kirchhoffa – suma napięć źródłowych i spadków napięć w nierozgałęzionym obwodzie elektrycznym jest zawsze równa zero. Dotyczy to oczek.
Przekształcanie rozgałęzionych obwodów elektrycznych –
Obliczanie rezystancji zastępczej szeregowo:
Obliczanie rezystancji zastępczej równolegle:
ß następnie wynik obrócić.
ZAGADNIENIE 4.
Obwody prądu przemiennego –
Wartość skuteczna prądu przemiennego – wartość prądu stałego, który na rezystancji R wydzieli tyle samo ciepła ile sinusoidalny prąd w ciągu jednego okresu.
Napięcie skuteczne:
Rezystancja - jest miarą oporu czynnego, z jakim element przeciwstawia się przepływowi prądu elektrycznego.
Reaktancja - wielkość charakteryzująca obwód elektryczny zawierający element o charakterze pojemnościowym (np. kondensator) lub element o charakterze indukcyjnym (np. cewkę). Jednostką reaktancji jest om.
Reaktancja indukcyjna:
Napięcie na cewce indukcyjnej wyprzedza prąd sinusoidalny o 90st. Opór jaki cewka elektrycznej stawia prądowi przemiennemu.
Reaktancja pojemnościowa:
Impedancja:
Gdy:
Opór pozorny.
Moc czynna:
ZAGADNIENIE 5.
Stany pracy urządzenia:- roboczy właściwy: tà∞- roboczy niewłaściwy: t ≤ tdop- zakłóceniowy: t ≤ tdop przy zakłóceniach
Stan roboczy właściwy –
Stan roboczy niewłaściwy –
Stan zakłóceniowy –
Nagrzewanie się urządzeń elektrycznych w poszczególnych stanach pracy –
ZAGADNIENIE 6.
Przeciążenia - stanem pracy instalacji w której pracuje ona pod obciążeniem większym niż to, do którego została zaprojektowana.
Przyczyny przeciążeń:- podłączenie zbyt dużej ilości odbiorników,- podłączenie odbiornika o zbyt dużej mocy,- przeciążenie na skutek zwarcia obwodu przez odbiornik o impedancji takiej, że prąd zwarcia jest trochę większy niż normalny prąd roboczy,
Skutki przeciążeń:- przegrzewanie instalacji,- w aluminiowych instalacjach na skutek przegrzania utleniają się styki, co równa się wzrostowi rezystancji styku, co równa się z kolei wzrostowi ilości energii wydzielanej na styku, czyli jego grzaniu, co może spowodować upalenie przewodu,- pożar w wyniku iskrzenia na stykach,- przegrzanie przewodów może spowodować zniszczenie izolacji,- przegrzanie osprzętu – stopione gniazda, - zwiększenie zużycia energii elektrycznej.
ZAGADNIENIE 7.
Zwarcia – zakłóceniowe połączenie (mało oporowe lub bezo porowe) dwu lub więcej punktów w sieci będących względem siebie pod napięciem.
Podział zwarć:- metaliczne (bezpośrednie zetknięcie, gdzie opór równy jest 0),- łukowe (za pośrednictwem luku elektrycznego, gdzie opór jest mały, a temperatura sięga kilkunastu tysięcy st. C).
Rodzaje zwarć:- trójfazowe,- dwufazowe,- jednofazowe z ziemią (doziemne),- trójfazowe doziemne,- dwufazowe doziemne,- dwumiejscowe doziemne.
Przyczyny zwarć:- uszkodzenie izolacji (bezpośrednia przyczyna),- cieplne uszkodzenie izolacji (przedłużające się przepięcia),- elektryczne uszkodzenia izolacji (pojawienie się napięcia o wiele większego od napięcia znamionowego),- przepięcie (wyładowanie atmosferyczne),- uszkodzenia mechaniczne (w trudnych warunkach użytkowania),- naturalne starzenie się izolacji, - inne przyczyny (zwierzęta)
Skutki:- cieplne,- zagrożenie pożarowe,- zniszczenie kabli, urządzeń,- zagrożenie wybuchowe,- łuk elektryczny,- elektrodynamiczne, - pozbawienie zasilania,- przyspieszone starzenie się urządzeń,
Wartość prądu zwarciowego zależy od:- rodzaju zwarcia,- miejsca zwarcia,- sposobu zasilania urządzenia
Obliczanie prądów zwarciowych przy zwarciach międzyfazowych:
Obliczanie prądów zwarciowych przy zwarciach doziemnych:
ZAGADNIENIE 8.
Rodzaje zagrożeń elektrycznych:
Statystyka wypadkowa wypadków elektrycznych:
Wskaźnik śmiertelności w wypadkach elektrycznych:
ZAGADNIENIE 9.
Sytuacje prowadzące do porażenia prądem elektrycznym –
Rażenie – przepływ prądu elektrycznego przez organizm żywy.
Porażenie – patofizjologiczne skutki przepływu prądu elektrycznego przez organizm żywy.
Oparzanie łukiem elektrycznym – Ciepło łuku elektrycznego działające na ciało człowieka może spowodować w nim zmiany patologiczne nazywane oparzeniem elektrycznym. Wypadkom poparzenia łukiem ulegają głównie elektrycy podczas wykonywania napraw i przeglądów urządzeń. Łuk elektryczny powstaje najczęściej na skutek zwarć w urządzeniach elektrycznych, których przyczyną są zarówno uszkodzenia, jak i błędne postępowanie człowieka. Energia termiczna łuku elektrycznego uszkadza podczas wypadków najczęściej odsłonięte części ciała poszkodowanych lub słabiej chronione przez odzież. Zazwyczaj jest to skóra rąk i twarz poszkodowanych. Groźne są oparzenia łukiem przy urządzeniach elektrycznych o napięciu większym niż 6 kV.
Część czynna - część przewodząca urządzenia lub instalacji elektrycznej, która może się znaleźć pod napięciem w warunkach normalnej pracy instalacji elektrycznej, lecz nie pełni funkcji przewodu ochronnego.
Część przewodząca dostępna - część przewodząca instalacji elektrycznej dostępna dla dotyku palcem probierczym, która może być dotknięta i która w warunkach normalnej pracy instalacji nie znajduje się pod napięciem, lecz w wyniku uszkodzenia może się znaleźć pod napięciem.
Część przewodząca obca - część przewodząca nie będąca częścią urządzenia ani instalacji elektrycznej, która może się znaleźć pod określonym potencjałem, zwykle pod potencjałem ziemi; zalicza się do nich metalowe konstrukcje, rurociągi.
Dotyk bezpośredni - dotknięcie przez człowieka lub zwierzę części czynnych.
Dotyk pośredni - dotknięcie przez człowieka lub zwierzę części przewodzących dostępnych, które znalazły się pod napięciem w wyniku uszkodzenia izolacji.
Prąd rażeniowy - prąd przepływający przez ciało człowieka lub zwierzęcia, który może powodować skutki patofizjologiczne.
Napięcie dotykowe - napięcie występujące w razie uszkodzenia izolacji między dwoma punktami, z którymi mogą się zetknąć jednocześnie obie ręce lub jedna ręka i stopa człowieka.
Podział napięć dotykowych:- spodziewane,- rażeniowe
Napięcie krokowe - napięcie między dwoma punktami na powierzchni ziemi lub na powierzchni stanowiska pracy, odległymi od siebie o 1 m (jeden krok).
ZAGADNIENIE 10.
Działanie prądu elektrycznego na organizm człowieka:- cieplne (oparzenia prądem rażeniowym),- działanie na układ nerwowy (skurcze mięśni, czasowe porażenie),- działanie na tkankę wewnętrzną,- działanie na układ krążenia (śmiertelne),- fibrylacja (migotanie komór serca).
Zależność dopuszczalnego czasu rażenia od prądu rażeniowego wg raportu IEC 479:
ZAGADNIENIE 11.
Prąd rażenia dopuszczalny długotrwały – człowiek może się sam w dowolnym momencie uwolnić:
dla AC
dla DC
opiera się na kryterium samouwolnienia, czyli prądu wrażeniowego, przy którym człowiek trzymający elektrody pełnymi dłońmi, potrafi samodzielnie przerwać (pokonując ból i skurcze mięśni) obwód rażeniowy. Wartość tego prądu przy częstotliwości przemysłowej 50Hz wynosi ok. 10mA, natomiast w przypadku prądu stałego- około 25mA. Czas długotrwałego rażenia przyjmuje się co najmniej 2-5 s(czas niezbędny do samodzielnego uwolnienia się z obwodu wrażeniowego).
Prąd rażenia dopuszczalny krótkotrwały:
AC
DC
przyjmuje się prąd, przy którym człowiek nie potrafi już samodzielnie przerwać obwodu rażeniowego, ale przy którym nie występuje bezpośrednie zagrożenie życia. Jako kryterium dopuszczalności krótkotrwałego przepływu prądu rażeniowego przyjmuje się działanie na układ krążenia, a w szczególności zjawisko fibrylacji komór serca. Prąd wrażeniowy dopuszczalny krótkotrwale , to prąd, przy którym nie dochodzi jeszcze do fibrylacji komór serca.
Działanie prądów wyższych częstotliwości – dochodzi do fibrylacji komór serca, przy którym zanikają systematyczne skurcze komór, następuje obniżenie ciśnienia krwi i dochodzi do niedotlenienia ważnych dla życia organów. Następstwem utrzymującej się w ciągu 2-4minut fibrylacji komór sercowych są nieodwracalne zmiany w mózgu (śmierć biologiczna) w wyniku niedotlenienia.
ZAGADNIENIE 12.
Rezystancja ciała człowieka – waha się w dość szerokich granicach (od kilkuset omów do 100 kΩ). Składa się na nią: Rezystancja przejścia między urządzeniem pod napięciem a ciałem, Rezystancja naskórka, Rezystancja wewnętrzna organizmu.
Dopuszczalne wartości napięć dotykowych:- AC: - warunki normalne: 50V, - warunki specjalne: 25V, - warunki ekstremalne: 12V,
- DC: - warunki normalne: 120V, - warunki specjalne: 60V, - warunki ekstremalne: 30V,
ZAGADNIENIE 13.
Podział środków ochrony przeciwporażeniowej:- Ochrona podstawowa (zapewnia ochronę w warunkach normalnych – ochrona przed dotykiem bezpośrednim),- Ochrona przy uszkodzeniu (zapewnia ochronę w warunkach pojedynczego uszkodzenia zapewnia – ochrona przy dotyku pośrednim),- Środki ochrony wzmocnionej (zapewniają ochronę w warunkach normalnych i pojedynczego uszkodzenia – równoczesna ochrona przed dotykiem bezpośrednim i pośrednim),
Ochrona przed dotykiem bezpośrednim realizowana jest poprzez:- izolacja podstawowa (pokrywająca całkowicie części czynne, wykonana tak, aby: usunięcie jej możliwe było tylko przez jej zniszczenie, użyte materiały zapewniały odporność na narażenia środowiskowe oraz wytrzymałość mechaniczną, elektryczną i cieplną, spełniała wymagania odpowiednich norm przedmiotowych dotyczących poszczególnych urządzeń)- przegrody lub obudowy, - przeszkody, bariery (zabezpieczenie przed przypadkowym dotknięciem części czynnych, lecz nie chronią przed dotykiem bezpośrednim spowodowanym działaniem rozmyślnym. Mogą być usuwane bez użycia klucza lub narzędzi, lecz powinny być zabezpieczone przed niezamierzonym usunięciem. Mogą być stosowane tylko w miejscach obsługi urządzeń elektrycznych przez osoby odpowiednio wykwalifikowane),- umieszczenie poza zasięgiem ręki (zapobiega tylko niezamierzonemu dotknięciu części czynnych. Jeżeli stanowisko pracy ograniczone jest w kierunku poziomym przez barierę (np. poręcz, siatkę), to zasięg ręki powinien być mierzony od tej bariery. W miejscach, w których normalnie używa się przedmiotów przewodzących o dużej długości, należy odpowiednio powiększyć wymiary strefy zasięgu reki),- ograniczenie napięcia,- ograniczenie ustalonego prądu dotykowego i ładunku,- sterowanie rozkładem potencjałów,- inne środki.
Stopnie ochrony zapewniane przez obudowy i osłony urządzeń elektrycznych (kod IP):IP0 – brak ochrony przed dotykiem bezpośrednim,IP1 – ochrona przed przypadkowym dotykiem części czynnych dłonią,IP2 – ochrona przed przypadkowym dotykiem palcem,IP3 – ochrona przed dotykiem za pomocą narzędzi (np. wkrętak),IP4 – ochrona przed dotykiem za pomocą drutu,IP5 – całkowita ochrona przed dotykiem bezpośrednim...
pitol23