IN-EL, spol. s r. o., Gorkého 2573, Pardubice

Transkript

1 Ukázka

2 1. ZÁKLADY 1.1 Veličiny a jednotky základní vztahy Každý elektrotechnik potřebuje nutně znát vztahy mezi řadou základních fyzikálních a elektrotechnických veličin. K orientaci mezi nimi slouží následující orientační přehled v tab. 1 až 4. Tab. 1 Základní veličiny a jednotky důležité pro elektrotechniku mechanika Veličiny Jednotky SI Název Značka Příklad Vztahy Název Značka Vztahy k jiným veličinám k jiným jednotkám délka hmotnost čas rychlost zrychlení l, L m t v a délka dráhy l=v t, tělesa l = (1/2)a t 2 hmotnost tělesa čas mezi průchodem tělesa dvěma body síla F síla působící na těleso metr kilogram m kg t = l/v sekunda s rychlost v = l/t, metr za tělesa v=a t sekundu m/s zrychlení a=v/t metr za tělesa a = 2l/t 2 sekundu m/s 2 na druhou F=m a newton N kg m/s 2 práce A=F l práce W, A vykonaná =m a (1/2)a t 2 joule J N m = kg m 2 /s 2 tělesem = (1/2)m a 2 t 2 = (1/2)m v 2 schopnost energie E vykonávat práci A=P t=f l =F v t práce výkon P vykonaná za P = A/t = F v watt W jednotku času J/s=N m/s =kg m 2 /s 3 Tab. 2 Základní veličiny a jednotky důležité pro elektrotechniku elektrostatika Veličiny Jednotky SI Název Značka Příklad Vztahy Název Značka Vztahy k jiným veličinám k jiným jednotkám elektrický Q Q=I t coulomb C A s náboj intenzita síla působící elektrické- E na elektrický F=Q E volt na metr V/m ho pole náboj 11

3 1.1.2 O dalších veličinách obvodu střídavého proudu V době nedávno minulé se poněkud změnila terminologie veličin v oblasti elektřiny a magnetizmu. Důvod je vcelku pochopitelný. Naše starší, poměrně logická a propracovaná terminologie se internacionalizuje, aby si naši elektrotechnici bez problémů rozuměli s elektrotechniky v zahraničí. Nová terminologie je již zakotvená v základních elektrotechnických i obecných technických normách, starou terminologii mnohde ještě používá technická literatura a především ti, kteří se elektrotechnice vyučili nebo ji studovali již dříve. Proto se v následujícím textu věnujeme porovnání dříve používaného názvosloví s novou terminologií. Při popisu obvodů střídavého proudu se můžeme setkat s mnohými zajímavými cizími názvy veličin. Kromě již všeobecně známého názvu impedance, jehož význam bychom snad mohli vyjádřit jako schopnost zadržovat, se setkáme i s veličinami jako jsou např. admitance (česky bychom řekli přípustnost), susceptance (česky snad schopnost podlehnout) a dalšími. Abychom věděli (fyzikálně a technicky) o jaké veličiny se jedná, uvedeme si jejich význam, a to ve vztahu ke starším českým (ještě se leckdy někde vyskytujícím) názvům. Přitom vyjdeme z označení výkonů (zdánlivý, činný, jalový), které se nám z té starší (logické) systematiky doposud jako jediné zachovalo (a které doposud nebylo nahrazeno internacionální terminologií). Takže obdobně jako hovoříme o zdánlivém, činném a jalovém výkonu, mohli jsme také dříve (než byla provedena důsledná internacionalizace) hovořit o zdánlivém, činném a jalovém odporu i o zdánlivé, činné a jalové vodivosti. Jak jsou těmto veličinám přiřazeny mezinárodně uplatňované termíny, je uvedeno v tab. 6. Tab. 6 Názvy, značky a jednotky veličin střídavých obvodů České názvy 16 Značka Jednotka Název Značka Jednotka Název Značka Jednotka Vztah výkon odpor vodivost mezi veličinami Zdánlivý(á) S VA impe- Z Ω admi- Y S Y =1/Z dance tance Z =1/Y Činný(á) P W rezis- R Ω konduk- G S G =1/R *) tance tance R =1/G *) Jalový(á) Q var reak- X Ω suscep- B S B =1/X *) tance tance X =1/B *) Platí vztah S = P +jq Z = R +jx Y = G +jb Platí pro součet odporů a re- Platí pro součet odporů a sus- *) Platí pouze aktancí při sériovém řazení: ceptancí při paralelním řazení: pro jednotlivé R = R 1 + R 2 + R N, G = G 1 + G 2 + G N, prvky daného charakteru. Pro složky X = X 1 + X 2 + X N B = B 1 + B 2 + B N komplexních impedancí (Z = R +jx) a susceptancí (Y = G +jb) uvedené vztahy neplatí. Pro ně je nutné uplatňovat pouze vztahy mezi impedandancí a admitancí Y =1/Z a Z =1/Y. Jalový výkon Q i reaktance X (což je jalový odpor) i susceptance B (tj. jalová vodivost), což jsou imaginární složky výkonu, reaktance i susceptance, mohou mít jednak charakter induktivní (obvyklejší) a jednak také charakter kapacitní (méně obvyklý a v provozu nepříjemný a v některých přípa-

4 Tak například u proudového chrániče se jmenovitý reziduální proud obvykle uvádí v ma. Nic však výrobci nebrání tomu, aby se tento proud uváděl přímo v A. U chráničů se tedy můžeme setkat s těmito vzájemně rovnocennými údaji o jmenovitých proudech: 18 = 10 ma = 0,01 A, = 30 ma = 0,03 A, = 100 ma = 0,1 A, = 300 ma = 0,3 A, = 500 ma = 0,5 A. Doporučované násobky a díly hlavní jednotky elektrického napětí, tj. voltu: 1 megavolt = 1 MV = V = 10 6 V, 1 kilovolt = 1 kv = V = 10 3 V, 1 V = 0,001 kv, 1 milivolt = 1 mv = 0,001 V = 10-3 V, 1 V = mv, 1 mikrovolt = 1 µv = 0,001 mv = 10-6 V. Doporučované násobky a díly hlavní jednotky elektrického odporu, tj. ohmu: 1 gigaohm = 1 GΩ = 10 9 Ω, 1 megaohm = 1 MΩ = 10 6 Ω, 1 kiloohm = 1 kω = 10 3 Ω, 1 miliohm = 1 mω = 10-3 Ω, 1 mikroohm = 1 µω = 10-6 Ω. Obvykle používané násobky a díly hlavní jednotky elektrické kapacity, tj. faradu: 1 mikrofarad = 1 µf = 10-6 F, 1 nanofarad = 1 nf = 10-9 F, 1 pikofarad = 1 pf = F. Práce Jako fyzikální veličina (tj. účinek síly působící po určité dráze) se označuje W, popř. A. Energie (jako schopnost, např. elektřiny, paliva, konat práci) se označuje E, popř. W nebo Q, označuje-li teplo. Základní jednotkou práce a energie je 1 joule = 1 J. Můžeme se setkat i s násobnými a dílčími jednotkami této základní jednotky: 1 terajoule = 1 TJ = J, 1 J = TJ, 1 gigajoule = 1 GJ = 10 9 J, 1 J = 10-9 GJ, 1 megajoule = 1 MJ = 10 6 J, 1 J = 10-6 MJ, 1 kilojoule = 1 kj = 10 3 J, 1 J = 10-3 kj, 1 milijoule = 1 mj = 10-3 J, 1 J = 10 3 mj. V některých případech se používá též ekvivalentní jednotka 1 wattsekunda = 1 W.s = 1 J. V určitých případech se používají také násobky a díly této jednotky (např. 1 kilowattsekunda = 1 kw.s, 1 miliwattsekunda = 1 mw.s ). Z těchto jednotek lze vytvořit použitím vedlejších jednotek času také vedlejší jednotky práce a energie: 1 watthodina = 1 W.h = 3, J (= 3,6 kj), 1 kilowatthodina = 1 kw.h = 3, J (= 3,6 MJ), 1 megawatthodina = 1 MW.h = 3, J (= 3,6 GJ) apod. Při výpočtech se doporučuje používat hodnoty veličin udávané v hlavních fyzikálních jednotkách (V, A, s, W, J atd.) a ty až po ukončení výpočtu převést, pokud je to vhodné, na odpovídající násobky nebo díly základních jednotek (ma, kv, MW, GJ apod.).

5 20

6 3. OCHRANA PŘED ÚRAZEM ELEKTRICKÝM PROUDEM OCHRANA PŘI PORUŠE Ochrana před úrazem elektrickým proudem se zajišťuje i opatřeními v elektrických instalacích. Provádí se to opatřeními pro případy, kdy dojde k poruše, to znamená k porušení základní ochrany zajišt, ované obvykle izolací živých částí nebo jejich uzavřením v krytu. Narušení izolace může mít za následek to, že napětí se vyskytne na neživých částech zařízení nebo i na cizích vodivých částech s neživými částmi elektrických zařízení vodivě spojených. Již téměř 80 let se v elektrických instalacích aplikuje ochrana, kterou dnes nazýváme ochranou automatickým (dříve se uvádělo též samočinným) odpojením. Řádná funkce ochrany automatickým odpojením závisí na parametrech chráněného obvodu a charakteristikách přístroje, který automatické odpojení zajišt, uje. Konkrétněji řečeno proud při poruše (jinak též jednofázový zkratový proud, který se uzavírá poruchovým obvodem tvořeným především fázovým a ochranným vodičem obvodu s poruchou) musí být větší než je vybavovací proud ochranného přístroje. To znamená, že pokud by byla porucha příliš vzdálena od zdroje, ochrana automatickým odpojením nemusí řádně fungovat. Obr. 10 (pomůcka č. 4) uvádí pro vodiče různých průřezů a pro různé jmenovité proudy jističů s charakteristikami B a C maximální délky vedení, pro které jsou podmínky ochrany automatickým odpojením v sítích TN splněny. (Podmínky automatického odpojení jsou splněny také pro druhou poruchu v sítích IT, v nichž jsou neživé části propojeny ochranným vodičem a společně uzemněny, pokud délka vedení k místu poruchy v daném obvodě nepřekročí polovinu délky uvedené na obr. 10 vpo- můcce č. 4.) V podstatě totéž, ovšem méně přesně, je možno odečíst i z nomogramu obsaženého na obr. 11 (v pomůcce č. 20). Pro větší průřezy vodičů vedení nomogram počítá již s tím, že průřez vodiče PEN (resp. PE) je menší než průřezy fázových vodičů. Menší průřezy vodičů PEN (resp. PE) než fázových vodičů se zohledňují i podle obrázku 10 (pomůcky č. 4) aplikací opravných (snižujících) součinitelů, jak je u obrázku vysvětleno. Obr. 12 (pomůcka č. 2) uvádí minimální průřezy fázových a ochranných vodičů (včetně vodičů doplňujícího i hlavního pospojování i vodičů uzemnění) a jejich délky přiřazené ke jmenovitým proudům jištění. Obr. 13 (pomůcka č. 24) uvádí informativní minimální průřezy vodičů hlavního pospojování připojených k zařízením podle jištění napájecího vedení. Z nomogramu na obr. 14 (pomůcka č. 5) lze vyčíst předpokládaný odpor uzemnění podle velikosti a tvaru zemničů a s ohledem na charakter půdy, v níž jsou zemniče uloženy. 31

7 Tab. 11 Pojistky barevné značení Vlastní funkční částí závitové pojistky je pojistková vložka. Ta se vkládá do pojistkového spodku, který se u závitových pojistek zašroubuje pojistkovou hlavicí. Skleněným okénkem v pojistkové hlavici je vidět na terčík neboli indikátor stavu pojistky. Ten se v případě, že pojistka zapůsobila (vodič v ní byl přetaven), uvolní, takže je to na první pohled zřejmé. Kromě toho, že terčík signalizuje přetavení vodiče ve vložce, slouží jeho barva k označení jmenovitého proudu pojistky. Jmen. hodnota 2 A 4 A 6 A 10 A 16 A 20 A 25 A 35 A 50 A 63 A 80 A 100 A Barva růžová hnědá zelená červená šedá modrá žlutá černá bílá měděná stříbrná červená 1 ukazatel stavu pojistky (terčík) 2 pérko 3 kovové kontaktní víčko (vrchní) 4 keramické (porcelánové) pouzdro 5 přídržný drátek ukazatele stavu pojistky (po vybavení pojistky drátek ukazatel uvolní) 6 tavný vodič 7 křemenný písek 8 kovové kontaktní víčko (spodní) Tab. 12 Barevné značení tras vedení výstražnou fólií podle ČSN :2003 červená oranžová modrá bílá žlutá zelená černá šedivá silnoproudé (silové) kabely sdělovací kabely železniční zabezpečovací kabely vodovodní potrubí plynové potrubí teplovodní a horkovodní rozvody dálkovody hořlavých zkapalněných uhlovodíkových plynů potrubí stok a kanalizačních přípojek 46