Pytania pomocnicze - ELE.01

Zależy od porównania wpływu gałęzi pojemnościowej i indukcyjnej. Decydują susceptancje: B_C = ωC oraz B_L = 1/(ωL).

Gdy susceptancja pojemnościowa jest większa od indukcyjnej, czyli ωC > 1/(ωL). Równoważnie można zapisać: ωL > 1/(ωC).

W obwodzie szeregowym porównuje się reaktancje, a w równoległym susceptancje. Susceptancja jest odwrotnością reaktancji, dlatego zależność może wydawać się odwrócona.

Pulsacja ω określa szybkość zmian sinusoidalnego napięcia lub prądu. Jest związana z częstotliwością zależnością ω = 2πf.

Przy rezonansie susceptancja pojemnościowa i indukcyjna się równoważą. Obwód nie ma wtedy charakteru ani pojemnościowego, ani indukcyjnego.

Obwód ma charakter indukcyjny, gdy susceptancja indukcyjna jest większa od pojemnościowej, czyli 1/(ωL) > ωC. Równoważnie: X_L < X_C.

Dla obliczenia wartości skutecznej prądu używa się modułu impedancji: Z = √(R² + XC²). W tym zadaniu Z = √(60² + 80²) = 100 Ω.

Należy przyjąć napięcie fazowe, czyli 230 V. Napięcie 400 V jest napięciem międzyfazowym.

W połączeniu w gwiazdę każdy przewód liniowy jest połączony bezpośrednio z jedną fazą odbiornika. Dlatego prąd płynący przewodem jest taki sam jak prąd tej fazy.

Najpierw oblicza się impedancję fazy: Z = 100 Ω. Następnie stosuje się prawo Ohma: I = U/Z = 230 V / 100 Ω = 2,3 A.

Nie wpływa na samą wartość skuteczną prądu, jeśli liczymy moduł impedancji. Znak reaktancji określa charakter obwodu i przesunięcie fazowe, ale moduł Z oblicza się z kwadratów składowych.

Oznacza to, że wszystkie trzy fazy odbiornika mają jednakową impedancję. Wtedy prądy fazowe i przewodowe mają takie same wartości w każdej fazie.

Częstym błędem jest użycie napięcia 400 V zamiast 230 V dla fazy odbiornika połączonego w gwiazdę. Prowadzi to do zawyżonego wyniku prądu.

Ponieważ jej uzwojenie jest wykonane z przewodu, który ma określony opór elektryczny. Ta rezystancja powoduje straty mocy czynnej i nagrzewanie się cewki.

Należy użyć wzoru R = P / I². Moc czynna wskazana przez watomierz wydziela się na rezystancji uzwojenia cewki.

Watomierz mierzy moc czynną pobieraną przez cewkę. W przypadku cewki rzeczywistej jest to moc tracona głównie na rezystancji uzwojenia.

Iloraz U/I daje impedancję, czyli łączny opór dla prądu przemiennego. Obejmuje ona zarówno rezystancję R, jak i reaktancję indukcyjną XL.

Rezystancja powoduje straty mocy czynnej i nagrzewanie. Reaktancja indukcyjna wynika z indukcyjności i wpływa na przesunięcie fazowe między napięciem a prądem.

Impedancję oblicza się ze wzoru Z = U / I. Dla danych 240 V i 1,2 A impedancja wynosi 200 Ω.

Dla modelu szeregowego stosuje się zależność XL = √(Z² − R²). Pozwala ona oddzielić część indukcyjną od rezystancyjnej.

Dla odbiornika rezystancyjnego stosuje się wzór I = P / U. Dla żarówki 100 W i 200 V prąd wynosi 0,5 A.

W połączeniu szeregowym przez żarówkę i rezystor płynie ten sam prąd. Rezystor przejmuje część napięcia zasilania, dzięki czemu na żarówce pozostaje jej napięcie znamionowe.

Źródło ma 400 V, a żarówka powinna otrzymać 200 V. Na rezystorze musi więc odłożyć się pozostałe 200 V.

Stosuje się prawo Ohma: R = U / I. Dla spadku napięcia 200 V i prądu 0,5 A rezystancja wynosi 400 Ω.

Moc rezystora można obliczyć ze wzoru P = U · I. W tym przypadku P = 200 V · 0,5 A = 100 W, więc rezystor musi mieć odpowiednio dużą moc znamionową.

W tym uproszczonym zadaniu nie. Żarówka i rezystor są traktowane jako odbiorniki rezystancyjne, więc liczy się wartość skuteczna napięcia.

Po podłączeniu żarówki 200 V bezpośrednio do 400 V popłynąłby zbyt duży prąd. Spowodowałoby to nadmierne nagrzanie włókna i przepalenie żarówki.

Znak zakazu ma zwykle kształt koła, czerwone obramowanie i ukośną czerwoną kreskę. Informuje, że danej czynności nie wolno wykonywać.

Oznacza, że maszyny lub urządzenia nie wolno włączać. Najczęściej wynika to z prowadzonych prac naprawczych, konserwacyjnych lub zagrożenia dla ludzi.

Przypadkowe załączenie zasilania może spowodować porażenie prądem, uruchomienie części ruchomych lub uszkodzenie sprzętu. Znak chroni osoby wykonujące prace.

Znak zakazu zabrania wykonania czynności i ma kolor czerwony. Znak ostrzegawczy informuje o zagrożeniu i najczęściej ma kształt żółtego trójkąta.

Powinien być umieszczony w widocznym miejscu przy elemencie sterującym, np. przy wyłączniku, przycisku START, rozdzielnicy lub pulpicie sterowniczym.

Każda osoba znajdująca się w miejscu pracy, niezależnie od stanowiska. Urządzenia nie wolno uruchamiać do czasu usunięcia zakazu przez osobę uprawnioną.

Podczas prac bez napięcia urządzenie powinno być zabezpieczone przed przypadkowym załączeniem. Znak zakazu jest jednym ze sposobów ostrzeżenia innych osób przed uruchomieniem.

Stosuje się wzór `I = P / (√3 · U · cos φ)`, gdzie `U` jest napięciem międzyfazowym. Dla danych 3,2 kW, 400 V i cos φ = 0,8 wynik wynosi około 5,8 A.

Współczynnik √3 wynika z zależności między napięciem fazowym i międzyfazowym w symetrycznym układzie trójfazowym. Dla sieci 400 V napięcie 400 V jest napięciem międzyfazowym.

Oznacza współczynnik mocy równy 0,8 oraz indukcyjny charakter odbiornika. Prąd jest wtedy opóźniony względem napięcia.

Moc czynna `P` wykonuje użyteczną pracę i jest wyrażana w watach. Moc pozorna `S` opisuje całkowite obciążenie źródła i jest wyrażana w woltoamperach.

Wynik 10 A powstaje po użyciu wzoru jednofazowego `I = P / (U · cos φ)`. Dla odbiornika trójfazowego z napięciem międzyfazowym 400 V należy uwzględnić czynnik √3.

Im mniejszy cos φ, tym większy prąd pobierany z sieci przy tej samej mocy czynnej. Dlatego poprawa współczynnika mocy zmniejsza obciążenie przewodów i urządzeń.

W typowej sieci trójfazowej 400/230 V wartość 400 V oznacza napięcie międzyfazowe. Napięcie fazowe względem przewodu neutralnego wynosi około 230 V.

Należy skorzystać ze wzoru M = P / ω. Moc trzeba podać w watach, a prędkość kątową w radianach na sekundę.

Wymagana moc wynosi P = 3000 Nm · 50 rad/s = 150000 W, czyli 150 kW. Taki silnik zapewnia moment 3 kNm przy podanej prędkości.

M = 120000 W / 100 rad/s = 1200 Nm, czyli 1,2 kNm. Jest to mniej niż wymagane 3 kNm.

Przed podstawieniem do wzoru trzeba zamienić kiloniutonometry na niutonometry. 3 kNm to 3000 Nm.

Nie zawsze. Moment zależy od mocy i prędkości kątowej, zgodnie ze wzorem M = P / ω.

Wymagana moc rośnie proporcjonalnie do prędkości kątowej. Dla tego samego momentu dwa razy większa prędkość oznacza dwa razy większą moc.

Sprawność to stosunek mocy użytecznej na wyjściu do mocy doprowadzonej na wejściu. Zawsze jest mniejsza lub równa 1, czyli 100%.

Moc znamionowa silnika podawana jest zwykle jako moc mechaniczna na wale. Jest ona już mocą przekazywaną do pompy, dlatego do obliczenia mocy pompy używa się tylko sprawności pompy.

Należy pomnożyć moc na wale silnika przez sprawność pompy: Ppompy = ηpompy · Psilnika. Dla 3 kW i 0,60 otrzymujemy 1,8 kW.

Najczęściej oznacza moc mechaniczną, którą silnik może stale oddawać na wale przy pracy znamionowej. Nie jest to bezpośrednio moc pobierana z sieci.

Moc pobieraną z sieci oblicza się ze wzoru Pel = Pwału / ηsilnika. Dla silnika 3 kW i sprawności 0,90 będzie to około 3,33 kW.

Sprawności mnoży się wtedy, gdy oblicza się sprawność całego zespołu od wejścia elektrycznego do wyjścia użytecznego pompy. Wtedy ηcałk = ηsilnika · ηpompy.

Typowym błędem jest pomnożenie 3 kW przez 0,90 i uzyskanie 2,7 kW. To byłaby moc po uwzględnieniu sprawności silnika, ale nie odpowiada pytaniu o moc pompy.

To stan, w którym tyrystor jest spolaryzowany w kierunku przewodzenia, ale nie został jeszcze wyzwolony. Płynie tylko niewielki prąd upływu.

W stanie blokowania anoda jest dodatnia względem katody, ale tyrystor jeszcze nie przewodzi. W stanie zaporowym anoda jest ujemna względem katody, czyli tyrystor jest spolaryzowany wstecznie.

Najczęściej po podaniu odpowiedniego impulsu prądu na bramkę. Może też załączyć się po przekroczeniu napięcia przełączania, ale nie jest to normalny sposób sterowania.

Tyrystor ma właściwość zatrzaskową. Po załączeniu przewodzi dalej, dopóki prąd główny nie spadnie poniżej prądu podtrzymania.

Przebicie oznacza gwałtowny wzrost prądu po przekroczeniu dopuszczalnego napięcia. Może być niebezpieczne dla elementu i prowadzić do jego uszkodzenia.

Bramka służy do wyzwolenia tyrystora, czyli przełączenia go ze stanu blokowania do stanu przewodzenia. Nie służy jednak do normalnego wyłączania tyrystora SCR.

Typowy układ ma rezystor szeregowy włączony od strony zasilania oraz diodę Zenera połączoną równolegle do obciążenia. Napięcie wyjściowe jest pobierane z zacisków diody i obciążenia.

Dioda Zenera pracuje w kierunku zaporowym w obszarze przebicia i utrzymuje prawie stałe napięcie na swoich zaciskach. Dzięki temu stabilizuje napięcie wyjściowe układu.

Rezystor szeregowy ogranicza prąd płynący przez diodę Zenera i obciążenie. Chroni diodę przed uszkodzeniem oraz umożliwia powstanie spadku napięcia między wejściem a wyjściem.

Prostownik służy do zamiany napięcia przemiennego na stałe i zwykle zawiera diody prostownicze w układzie jednopołówkowym lub mostkowym. Na rysunku widać układ stabilizacji napięcia stałego z diodą Zenera.

Stabilizator napięcia utrzymuje stałą wartość napięcia wyjściowego. Przemiennik częstotliwości zmienia częstotliwość i zwykle napięcie zasilania, najczęściej do regulacji prędkości silników.

Oznacza, że napięcie wyjściowe układu jest równe napięciu stabilizacji diody Zenera. Obciążenie jest połączone równolegle z diodą, więc ma to samo napięcie.

W pewnym zakresie zmian prądu obciążenia napięcie wyjściowe pozostaje prawie stałe. Warunkiem jest utrzymanie prądu diody Zenera w dopuszczalnym zakresie pracy.