Archiwa tagu: elektrotechnika

Instalacja elektryczna

Instalacja elektryczna.

Ogólnie rzecz biorąc, instalacja elektryczna to ostatnia część układu rozprowadzania energii elektrycznej, służącaą do dostarczenia napięcia do odbiorcy końcowego, do jego gniazdek elektrycznych, oświetlenia a także do gniazdek siłowych (3-fazowych) , oraz do innych specjalnych zastosowań, o napięciu nie wyższym niż 1 kV prądu przemiennego lub 1,5 kV prądu stałego. Są to obwody zasilania niskiego napięcia, oznaczanego literkami NN.

W instalacji elektrycznej lokali użytkowych najczęściej można wyróżnić:

  • przyłącze P
  • złącze ZŁ
  • rozdzielnie Główną RG
  • wewnętrzną linię zasilającą WZL, jedną lub kilka
  • rozdzielnie piętrowe, tablice  TP
  • skrzynka licznikowa, tablica licznikowa TL
  • instalację odbiorcy końcowego, tablica mieszkaniowa TM
rys. 7.1 Schemat Instalacji elektrycznej
rys. 7.1 Schemat Instalacji elektrycznej

Instalacje elektryczne muszą spełniać szereg wymagań technicznych, użytkowych i funkcjonalnych:

  • pewność poprawnej pracy, niezawodność
  • wysokie bezpieczeństwo użytkowania instalacji
  • jakość dostarczanej energii
  • wysoka funkcjonalność
  • standardowe rozwiązania techniczne, wymienialność elementów składowych
  • dobre wrażenia estetyczne
  • zapewnienie ciągłości dostaw energii elektrycznej
  • zapewnienie wymogów ochrony środowiska naturalnego

Aby zapewnić odpowiednią, dostatecznie wysoką niezawodność dostarczania energii elektrycznej, instalacje elektryczne zostały podzielone na 4 kategorie, w zależności od wymagań co do ciągłości dostarczania energii. każdy rozsądny człowiek zgodzi się z faktem, iż nie można pogodzić się z faktem czasowej, nawet bardzo krótkiej przerwy w dostawie energii n.p. do szpitala na salę operacyjną, natomiast przerwa w dostawie energii na teren ogródków działkowych, nawet kilkunastominutowa, prawdopodobnie nawet nie zostanie zauważona.

Tabela 1 przedstawia podział instalacji elektrycznych na kategorie niezawodności dostaw energii elektrycznej.

Kategoriaodbiorcy przykładyniezawodność zasilaniarozwiązania techniczne
I
domy jednorodzinne, tereny wiejskie, niewielkie bloki mieszkalne
dopuszcza się przerwy w dostawie energii z rzędu kilku, kilkunastu minut
dostawa energii pojedyncza linią zasilającą, brak wymagań dotyczących zasilania rezerwowego
II
duże bloki mieszkalne, kilka klatek schodowych wyposażonych w windy, kina, teatry
przerwa w dostawie nie większa niż kilkadziesiąt sekund
automatyczne oświetlenie awaryjne np.. akumulacyjne, stosowanie agregatów prądotwórczych.
III
szpitale, stacje nadawcze RTV, dworce, lotniska
przerwa w zasilaniu nie dłuższa niż 1 sek.
dostawa zasilanie z 2 niezależnych źródeł, np. z 2 stacji transformatrorowych, automatyczny wybór źródła zasilania rezerwowego
IV
wybrane urządzenia odbiorców wym. w kategorii III – serwerownie, sale operacyjne, systemy komputerowe np. giełdy, banków, systemy bezpieczeństwa lotnisk itp.
zasilanie non-stop niedopuszczalna przerwa w zasilaniu
zasilanie z 2 niezależnych źródeł plus dodatkowo agregat prądotwórczy, pełna automatyka buforowania zasilania, stosowanie UPS

 tab. 1

Przykładowy schemat ideowy instalacji elektrycznej w lokalach mieszkalnych pokazuje rys. 7.2.

Schemat ideowy instalacji elektrycnej
rys. 7.2 Schemat ideowy instalacji elektrycnej

 

 

Obwody elektryczne

Podstawowe obwody elektryczne.

Tak jak wcześniej napisałem, aby wartości elektryczne były mierzalne, muszą istnieć zamknięte obwody elektryczne. Zamknięte, czyli taki, przez który może płynąć prąd elektryczny. Najprostszy obwód elektryczny przedstawia rys. 1.

prosty obwód elektryczny
rys. 1 Prosty obwód elektryczny

Obwód nazywany jest też obwodem jednooczkowym, w każdym jego punkcie płynie prąd o jednakowym natężeniu. W obwodzie występuję źródło napięcia E, generujące napięcie Uzas, pod wpływem którego płynie prąd I, a ten z kolei powoduje spadek napięcia o wartości U na rezystorze R. W tym przypadku spadek napięcia U na odbiorniku R jest równy Uzas.

obwód elektryczny złożony
rys. 2 Złożony obwód elektryczny

 

Rys. 2 przedstawia obwód elektryczny rozgałęziony, wielooczkowy (2-oczkowy). Poza w/w zależnościami, występują tutaj w różnych miejscach obwodu, różne prądy. Prąd I1 jest równy sumie prądu I2 oraz I3. napięcie zaś, podobnie jak w poprzednim przykładzie jest jednakowe na wszystkich rezystancjach.

I1=I2+I3                 U1=U2=Uzas

Kolejny obwód elektryczny, jednooczkowy, w którym występują 2 rezystory pokazany jest na rys 3.

obwód elektryczny
rys. 3 Szeregowe łączenie rezystorów

W odróżnieniu od poprzedniego obwodu, tutaj prąd w każdym punkcie jest jednakowy, natomiast napięcie Uzas musi się rozłożyć na 2 rezystorach na napięcia U1 i U2.
Można określić, że:

U1/U2 = R1/R2

Z obwodami elektrycznymi ściśle powiązane są prawa fizyczne, nazwane Prawami Kirchhoffa .

 

I Prawo Kirchhoffa

Suma prądów wpływających do węzła równa jest sumie prądów wypływających z tego węzła.

1 prawo Kirchhoffa
rys. 4 1 prawo Kirchhoffa

I1+I5=I2+I3+I4

 

II Prawo Kirchhoffa

W każdym obwodzie elektrycznym zamkniętym suma napięć zasilających E jest równa sumie spadków napięć na rezystorach (odbiornikach)

Patrząc na rys. 3 można stwierdzić, że E czyli Uzas jest równe sumie spadków napięć U2 i U3.

 

Szeregowe łączenie rezystorów.

szeregowe łączenie rezystorów
rys. 5 Szeregowe łączenie rezystorów

rezystancję zastępczą takiego obwodu można obliczyć ze wzoru:

Rz = R1+R2+R3+R4……..

czyli jest to suma wszystkich występujących w obwodzie rezystancji. Przykładając do tak połączonych rezystorów napięcie, będzie się ono rozkładało na poszczególnych rezystorach proporcjonalnie do wartości rezystancji każdego rezystora.

 

Równoległe łączenie rezystorów

równoległe łączenie rezystorów
rys. 6 Równoległe łączenie rezystorów

W odróżnieniu od połączenia z rys. 5, połączenia równoległe powoduje zmniejszanie się rezystancji zastępczej, mierzonej przez omomierz, z każdym dołączonym rezystorem, zgodnie z poniższym wzorem:

1/Rz = 1/R1 + 1/R2 + 1/R3 + 1/R4 + …………

Wartość wypadkowa rezystancji będzie zawsze mniejsza, niż najmniejsza wartość rezystora zastosowanego w obwodzie.

Elektrotechnika – prawa, definicje, wzory

Elektrotechnika – prawa fizyczne, wzory, definicje

Podstawy elektrotechniki, czyli taka technicznej wiedzy o elektryce, opierają się na kilkunastu prawach fizycznych. Tworzy ona swoisty slang, którym elektrycy się posługują, przekazując sobie pokaźną porcję informacji w kilku zaledwie słowach. Określenia typu:

  1. – wali różnicówka
  2. – kopie bolec
  3. – brak masy
  4. – mam faze

są dla elektryka „zrozumiałe inaczej” niż dla postronnego użytkownika energii. Określenia te uruchamiają wyobraźnie, a ta pozwala dość szybko wykryć przyczynę usterki. Przedstawione poniżej prawa i wzory należy znać i się nimi posługiwać odpowiednio do sytuacji.

PRAWO  Ohma

I = U/R     [A=V/Ω]

Wzór dla prądu stałego, wprowadza 3 pojęcia: prąd, napięcie oraz rezystancję (oporność). Prąd mierzony w Amperach, napięcie w Voltach a rezystancja w „omah”. Aby w/w wartości były mierzalne, musi istnieć tzw. obwód: prąd bowiem musi wpływać tam. skąd wypływa. Zgodnie ze wzorem, wartość prądu będzie rosła ze wzrostem napięcia, i malała ze wzrostem rezystancji występującej w obwodzie.

MOC

P = U • I     [W=V•A]

Kolejne pojęcie: moc. Moc zależy od prądu i napięcia, im większe wartości prądu i napięcia, tym większa jest moc. Moc mierzona jest w Watach.

ENERGIA

E=P•t    [Ws=W•s]

Energia to nic innego jak moc odbierana przez odbiornik w określonym czasie. Jednostką energii jest Ws (watosekunda) a także jednostki pochodne: Wh, kWh (watogodzina, kilowatogodzina)

PRAWO  Joule’a-Lenza

                                                                         Q=RI^{2}t\,

W/w prawo określa ilość ciepła wydzielanego w odbiorniku pod wpływem płynącego prądu. Ciepło jest proporcjonalne do rezystancji odbiornika, kwadratu płynącego prądu oraz czasu przepływu. Jednostką ciepła jest J (dżul).  Jest to więc również wzór na energię. Zależność pomiędzy energią a ciepłem jest stała:

J = Ws   czyli 1 kWh = 3,6 MJ (megadżuli)

Z prawa wynika, że wszędzie tam, gdzie płynie prąd elektryczny, rośnie również temperatura. No może poza nadprzewodnikami, gdzie rezystancja jest bliska zeru. Zjawisko wzrostu temperatury przewodnika wykorzystujemy np. w bezpiecznikach topikowych.

 1 J = 0,238846 cal                    1 cal = 4,1855 J

A  caloria to w przybliżeniu ilość ciepła (energii)  potrzebna do podgrzania 1 g wody o 1 st C.