9. Elektrická energia

Obsah

    Linky
  1. Elektrická energia - výroba, označovanie napätí, používané napätia, rozvodná sieť
  2. Bezpečnosť - značenie vodičov: príklad, farebné a kódové, izolácia, nulovanie, zemnenie, pospájanie, prvá pomoc, hasenie požiaru, nebezpečný prúd, bezpečné napätia
  3. Siete - význam písmen, pripojenie poruchových zariadení, zapojenie zásuviek
  4. Otázky na opakovanie

Linky

1. Elektrická energia

Výroba elektrickej energie

Bloková schéma elektrárne: a) tepelná, b) jadrová

  • Tepelná elektráreň - spaľovaním paliva (uhlie, plyn, biemasa) vzniká z vody para, tá roztáča turbínu spojenú s alternátorom. V chladiacej veži sa voda skvapalní. Spustenie tepelnej elektrárne trvá niekoľko dní.
  • Jadrová elektráreň - princíp ako tepelná, ale na ohrev sa používa jadrový reaktor. Kôli radiácii je teplo predávané cez výmenník tepla, sú oddelené 2 okruhy s vodou - primárny a sekundárny.
  • Vodná elektráreň - na turbínu ( http://sk.wikipedia.org/wiki/Turb%C3%ADna ) je pripojený alternátor. Velké vodné elektrárne sa stavajú prehradením riek, malé pomocou malých vodných stavieb ...
  • Fotovoltaika - priama premena slnečného svetla na elektrické napätie na kremíkových (monokrištalických, alebo polykryštalických) článkoch. Vhodné na domáce použitie, masovému nasadeniu bránia dimenzovanie prenosovej sústavy a fakt že všetky fotovoltaické elektrárne musia byť zálohované inými elektrárňami, ktoré môžu pracovať aj bez svetla.
  • Veterná elektráreň - na veternú turbínu (...) je pripojený alternátor. Vhodné iba na miesta kde často fúka vietor (more, vrchol kopcov, velké roviny).
  • Iné tepelné elektrárne - slnečná (koncentruje slnečné svetlo zrkadlami a zohrieva tekutinu), hydrotermálna (geologické vrty).

Označovanie napätí:

  • MN - malé napätie - do 50 V
  • NN - nízke napätie - do 600 V
  • VN - vysoké napätie - do 30 kV
  • VVN - velmi vysoké napätie - do 170 kV
  • ZVN - zvlášť vysoké napätie - do 800 kV
  • UVN - ultravysoké napätie - nad 800 kV

Používané napätia:

  • do 12 V - spotrebiče na batérky a akumulátory
  • 230 / 400 V - domácnosti a podzemné vedenia
  • 30kV - vzdušné vedenia pre mestá
  • 170 kV - diaľkové vedenia
  • 400 kV - medzištátne vedenia

Rozvodná elektrizačná sústava:

  1. dipečing - riadi elektrickú sústavu, zapína vodné elektrárne v čase odberových špičiek, zapína diaľkovo spotrebiče na nízku tarifu (bojler, elektrické kúrenie) v čase malej spotreby, presmeruje energiu pri poruchách časti sústavy
  2. elektráreň - alternátor vyrába energiu s napätím 10 000 V, preto sa transformuje v elektrárni na vysoké napätie
  3. diaľkové vedenia - stožiare, keramické izolátory, oceľové laná - vodiče
  4. transformátory - na stĺpoch, na zemi, v špeciálnych domčekoch
  5. rozvodne - rozvetvujú elektrické vedenia pri mestách
  6. podzemné vedenia 230 V / 400 V v mestách a dedinách
  7. rozvodná skrinka pred domom pripája podzemné vedenie a obsahuje poistky
  8. ističe a poistky v dome - istia jednotlivé okruhy v bytoch, vchodoch, spoločných priestoroch
  9. rozvodná skrina pre skupinu bytov v bytovom dome
  10. vedenia v stenách, staršie hliníkové, alebo novšie medené
  11. svorkovnice, vypínače a zásuvky
  12. pohyblivé prívody spotrebičov a predlžovačky, sú zo splietaných medených vodičov s kvalitnou izoláciou
  13. spotrebiče - napríklad práčka, žehlička, mikrovlnka, počítač, elektrický sporák, vŕtačka, flexka, cirkulárka, vodné čerpadlo>

2. Bezpečnosť pri práci s elektrickým prúdom

Zapojenie sekundáru transformátora do hviezdy, označenie vodičov a napätí:

L1, L2, L3 - fázy, N - nulak, Uf - fázové napätie, Uz - združené napätie

Príklad označenia odičov:

Ukážka zapojenia farebných vodičov do zásuviek:

Izolácia:

  • pracovná - umožňuje činnosť elektrických zariadení, materiál sú bežné plasty (PVC, PE, XLPE, PP, PTFE...), laky, smalt, opradenia bavlnou
  • ochranná - vytvára základnú ochranu pred úrazom elektrickým prúdom, je to pracovná izolácia alebo kryty
  • doplnková - zvyšuje stupeň ochrany, sú to ďalšie kryty a zábrany

Niektoré zariadenia majú kovový kryt. V prípade poruchy sa môže na kryt dostať fázové napätie a ohroziť život človeka. Preto sa kovový kryt pripája na ochranný vodič.

Nulovanie - poruchový prúd tečie cez ochranný vodič späť do zdroja. Vytvorí sa skrat a ten vypne ističe alebo positky. Nulovanie je starší názov pre ochranu samočinným odpojením od zdroja v sieti TNC, TNS, TN-C-S. Pôvodne sa na nulovanie používal chránený nulak PEN, preto sa používal názov nulovanie.

Zemnenie - poruchový prúd tečie cez zem naspať do uzemneného uzla zdroja, alebo tečie medzi dvoma uzemnenými zariadeniami. Poruchový prúd vypne ističe alebo poistky. Vzhľadom na odpor uzemnenia možno chrániť obvody len do 10 A. Zemnenie je starší názov pre ochranu samočinným odpojením od zdroja v sieti TT, IT.

Pospájanie - všetky kovové predmety sa vodivo pospájajú. Takto nemôže medzi nimi vzniknúť rozdiel napätí.

Prvá pomoc pri úraze elektrickým prúdom:

  1. Prerušíme elektrický prúd - vypnene stýkač, alebo ističe
  2. Obnovíme zastavené životné funkcie - umelé dýchanie cca 16 vdychov za minútu, masáž srdca - silné stláčanie hrudného koša niekoľkokrát za sebou, a to celé niekoľkokrát za minútu.
  3. Zavoláme prvú pomoc, telefón 155.

Hasenie požiaru spôsobeného elektrickým prúdom:

  1. Vypnúť elektrické napätie - stýkač alebo ističe.
  2. Použiť snehové alebo pieskové hasiace prístroje. Pieskové narobia škodu, radšej snehové. Nepoužívať vodné, hrozí zásah elektrickým prúdom.
  3. Privolať požiarnikov 150.

Nebezpečný prúd je pre človeka 10 mA. Spôsobuje smrť za niekoľko sekúnd z dôvodu fibrilácie srdca a rozkladu elektrolytov. Odpor ľudského tela je rôzny, 800 Ω až 2 000 Ω. Závisí od miesta dotyku, dráhy prúdu a psychického stavu (nervózny človek sa potí a zvyšuje sa vodivosť pokožky).

Príklad: Aký prúd tečie ľudským telom pri napätí 230 V a odpore tela 1 000 Ω?

I = U / R = 230 V / 1000 Ω = 230 mA

Bezpečné napätia boli stanovené pre dané prostredia na:

  • 48 V - pre bezpečné prostredie - suché, izolované zariadenia
  • 24 V - pre nebezpečné prostredia - vlhké, kovové zariadenia
  • 12 V - pre zvlášť nebezpečné prostredia - mokré, vodivé roztoky a kovové zariadenia

3. Siete

Význam písmen označujúcich siete:

Prvé písmeno: T alebo I určuje vzťah uzla sekundárneho vinutia napájacieho transformátora k uzemneniu. Ak je uzol sekundárneho vinutia napájacieho transformátora uzemnený, potom je prvé písmeno T (od španielskeho slova terre = zem). Ak uzol sekundárneho vinutia napájacieho transformátora uzemnený nie je, je izolovaný, potom je prvé písmeno I (od španielskeho slova isolution).

Druhé písmeno: T alebo N určuje vzťah neživej časti k uzemneniu. Ak je neživá časť uzemnená, potom je druhé písmeno T (terre). Ak uzemnená nie je, potom je spojená s vodičom N a druhé písmeno je N.

Tretie písmeno: C alebo S určuje vzťah medzi vodičom PE a N. Ak sú zlúčené do jedného vodiča PEN, tak je tretie psmeno C (od španielskeho slova combination). Ak sú vodiče samostatné, tak je tretie písmeno S (od španielskeho slova separation).

Pripojenie poruchových zariadení:

Vodič PE je ochranný vodič. Má za úlohu zvádzať poruchový prúd. Vodič N je pracovný (neutrálny) vodič. Má za úlohu viesť bezporuchový (prevádzkový) prúd (uzatvárať obvod). Vodič PEN je kombinovaný vodič, ktorým v bezporuchovom stave preteká prevádzkový prúd, avšak pri poruche odvádza z kostry poruchu.

Poruchový prúd má vypnúť istiace zariadenie. Vypínací prúd sa vedie v jednotlivých sietiach takto:

  • TNC - cez vodič PEN
  • TNS - cez vodič PE a N
  • TN C-S v jednotlivých častiach siete cez PEN alebo PE a N (rozdelený vodič PEN na PE a N sa dalej nesmie spájať),
  • TT - cez zem pričom PE je vlastne uzemnenie zariadenia,
  • IT - kedže nie je uzemný uzol zdroja, nemôže vzniknúť nebezpečný prúd mimo obvodu a preto treba mať strážcu izolácie, ak sú pripojené na IT sieť 2 zariadenia, môže tiecť prúd medzi nimi, čím sa vypne jedno zariadenie

Zapojenie jednofázových zásuviek v jednotlivých typoch sietí:

Otázky na opakovanie

  1. Vymenujte časti tepelnej, jadrovej a vodnejelektrárne.
  2. Vymenujte časti elektrickej rozvodnej sústavy.
  3. Nakreslite zapojenie sekundárneho vinutia transformátora do hviezdy a do trojuholníka, označte vodiče L1, L2, L3, N, vyznačte fázové a združené napätie.
  4. Napíšte ktoré vodiče a s akou farbou sú pod kódovým označením 5C a 3C.
  5. Ako sa vedie poruchový prúd v jednotlivých sietiach?
  6. Nakreslite zapojenie 1-fázovej zásuvky v jednotlivých sietiach.