Základní pojmy v elektrotechnice | ELEKTRICKÉ VYPNUTÍ

Než začnete pracovat s elektřinou, měli byste alespoň teoreticky rozumět tomu, čím se zabýváte, znát vzorce, pojmy a zápisy nezbytné pro začátečníka. A nenechte se zastrašit objemem toho, co bylo napsáno – to je jen část nezbytných znalostí specialisty.

Elektrický proud – jedná se o směrový pohyb nabitých částic ve vodiči, vznikající vlivem elektromagnetického pole. Rozlišuje se stejnosměrný a střídavý proud.

Stres – jedná se o práci, kterou vykoná elektrické pole, aby posunulo jeden kladný náboj v dané části obvodu nebo jiným způsobem: rozdíl potenciálů na koncích vodiče.

DC – z názvu je jasné, že je konstantní, to znamená, že nemění svůj směr a sílu proudu, ale teče z mínusu do plusu (například běžná AA baterie, baterie telefonu atd.).

Střídavý proud na rozdíl od konstanty mění svůj směr a velikost s frekvencí určenou pro každou síť jinak (například frekvence sítě v Rusku je 50 Hz – to znamená, že za 1 sekundu proud změní směr 50krát a v USA – 60 Hz elektrická je akceptována netto).

Frekvence střídavého proudu je parametr elektrického obvodu, který vyjadřuje poměr počtu úplných kmitů (period) elektrické sinusoidy k jednotce, hodnotě převrácené k periodě změny proudu. Nebo, jednodušeji řečeno, hodnota ukazující, kolik úplných cyklů (period) udělá sinusovka za 1 sekundu.

Existují také jednofázové a třífázové systémy elektrických obvodů.

Třífázový systém elektrické obvody tvoří tři proudy stejné frekvence a amplitudy, posunuté ve fázi o jednu třetinu periody nebo 120 stupňů Třífázový systém získal široké uplatnění díky svým výhodám, jako jsou:

• Možnost rozložení zátěže mezi fázemi;
• Nízké ztráty při přenosu elektřiny na vzdálenost ve srovnání s jednofázovým systémem;
• Rovnováha systému;
• Připojení elektromotorů a 3fázových elektrických strojů (ekonomičtější a produktivnější provozní indikace ve srovnání s jednofázovými a dvoufázovými elektrickými stroji);
• Získání dvou napětí – fázového a lineárního.

Fáze – vodič, jehož EMF není nulové (na kterém je napětí).

Síťové napětí – napětí mezi dvěma fázemi [Uл].

Fázové napětí – napětí mezi fází a nulovým vodičem [Uph].

Nyní, když víme trochu teorie o elektrickém proudu, měli bychom přejít k základním zákonům elektřiny. Alespoň ty, které začátečníci potřebují znát a bez kterých se neobejdou.

Ohmův zákon (pro část obvodu)

Síla proudu v části obvodu je přímo úměrná napětí a nepřímo úměrná odporu části obvodu.

I = U/R Kde
I – proudová síla v části obvodu, měřená v ampérech [A];
U – napětí na části obvodu, měřené ve voltech [V];
R – odpor v části obvodu, měřený v ohmech [Ohm] Z těchto zákonů vyplývají následující vzorce:

Ze zákona vyvozujeme tyto závěry:

Čím vyšší je odpor v části obvodu, tím menší je proud, vzhledem k tomu, že napětí v části obvodu se nezměnilo;

Čím vyšší je napětí na části obvodu, tím vyšší je proud na části obvodu, protože odpor části obvodu se nezměnil.

Elektrická energie

Elektrická energie je práce vykonaná elektromagnetickým polem pro přesun elektrických nábojů za jednotku času, měřeno ve wattech [W]. Existuje aktivní, reaktivní a zdánlivý výkon.

Aktivní výkon – výkon, který se přeměňuje na jiné druhy energie (mechanickou, tepelnou, světelnou atd.), se měří ve wattech [W]. pro jednofázový napájecí systém:

P = U * I * cos (f)Kde f – úhel střihu mezi U и I (v praxi cos(f) = 0.8 – 0.9).

Pokud je zátěž aktivní (neobsahuje kondenzátory, transformátory atd., například rychlovarná konvice, elektrický sporák atd.), je úhel mezi napětím a proudem nulový, což znamená, že výkon se vypočítá podle vzorce : P = U * I

Jalový výkon – typ elektrické zátěže, která vytváří v elektrických instalacích kolísání energie elektromagnetického pole indukční a kapacitní povahy, měřeno v jalových voltampérech [VAR].

Plná síla – hodnota obsahující činný i jalový výkon, měřená ve voltampérech [VA].

• pro jednofázový napájecí systém:

• pro třífázový symetrický napájecí systém:

Odpor

Odpor také existuje v několika typech: aktivní, kapacitní (kondenzátory) a indukční (elektromagnetické cívky atd.). Nyní se ale zaměříme na konkrétní pojmy: rezistor a odpor.

Rezistor – jedná se o aktivní odpor konstantní, nezměněné hodnoty, který je určen hodnocením výrobku (obr. 2.1).

Odpor (proměnné rezistory) – jedná se o aktivní odpor, jehož hodnotu lze měnit (např. odporová cívka atd.).

Rezistory mohou být zapojeny do obvodu buď sériově nebo paralelně a odpor dané části obvodu lze vypočítat pomocí následujících vzorců:

• sériové připojení: , kde Z – celkový odpor, [Ohm].
• paralelní zapojení:

Pokud jsou paralelně zapojeny pouze 2 odpory, lze odpory vypočítat podle vzorce:

Vodiče a dielektrika

Průzkumník – látka nebo těleso, ve kterém vlivem elektromagnetického pole vzniká elektrický proud. Vodiče jsou kovy a některé kapalné a plynné látky.

Dielektrika – materiály, které nevedou elektrický proud, protože mají velkou odolnost. Dielektrika jsou suché dřevo, plast, sklo, pryž, papír, suchá tkanina, keramika, textolit atd.

chegevara se rozhlédl
Zprávy: 149 Registrovaný: 12. února 2016, 10:53 Jméno: Ivan Ivanovič Černov Země: Rusko město/region: Tomsk Dík: 54 krát poděkoval: 1 krát

Aktivní a jalový výkon

zpráva chegevara » 19. května 2017, 14:30

Dobrý den. Na přednášce jsem slyšel a v knize četl, že elektromotor pracující jako generátor (a také jako motor) odebírá ze sítě jalový výkon a dodává jí činný výkon (a když pracuje jako motor, dodává činný výkon na hřídel ve formě „rotační srsti“). Po zhlédnutí několika videí o tomto jevu jsem se také dozvěděl, že jalový výkon je škodlivý jev a že se s ním bojuje! A co se stane, že generátor (jako střídavý motor) funguje jako jakýsi čistič lesa? Který odebírá odpadní elektrickou energii (jalový výkon) a přeměňuje ji na činný výkon? Prosím o nápovědu pro vytvoření ucelené představy o tomto jevu. Děkuji.

chegevara

Ryzhij čestný účastník fóra
Zprávy: 5971 Registrovaný: 07. října 2011 09:12 Jméno: Gasko Vjačeslav Erievič Země: Rusko město/region: Ryazan Dík: 753 krát poděkoval: 931 krát

Aktivní a jalový výkon

zpráva Ryzhij » 19. května 2017, 16:04

Buzení synchronního elektromotoru lze nastavit tak, aby reaktivní složka jím spotřebovaného výkonu měla kapacitní charakter – proud ve fázi bude předbíhat napětí.
To umožňuje kompenzovat indukční jalovou složku ostatních spotřebičů (asynchronních elektromotorů) a „vyrovnat účiník“.

——————————————————
„Člověk má v duši díru o velikosti Boha a každý ji zaplňuje, jak nejlépe umí.“ (Jean-Paul Sartre)
„Prázdnota, která zůstává v duši, když v ní není Bůh, a celý svět ji nemůže zaplnit.“ (sv. Mikuláš Srbský)

Ryzhij

rwg čestný člen fóra
Zprávy: 1109 Registrovaný: 29. dubna 2014, 09:57 Jméno: Rybkin Vladimir Gennadievich Země: Rusko město/region: Tver Dík: 91 krát poděkoval: 159 krát

Aktivní a jalový výkon

zpráva rwg » 19. května 2017, 18:00

Během rozpadu SSSR se podílel na vědeckém vývoji pro zemědělství, který byl v té době aktuální: když v jedné vesnici vypadl elektřina, traktor Bělorusko roztočil hřídel asynchronního třífázového elektromotoru nalezeného na skládce odpadu, ke kterému byla připojena kondenzátorová baterie a elektrické zařízení mléčné farmy. Ve vesnici světlo není, ale na farmě ano. Krávy jsou spokojené. Napětí bylo regulováno počtem připojených kondenzátorů, čím větší kapacita, tím vyšší napětí. Odkud se toto napětí na výstupu asynchronního motoru bralo – teorie mlčela, předpokládalo se, že v důsledku zbytkové magnetizace rotoru. Když indukční složka zátěže překročila kapacitní, napětí zmizelo.

odborník na Michailo
Zprávy: 3754 Registrovaný: 10. listopadu 2009, 04:58 Jméno: Tolmachev Michail Alekseevič město/region: Čechov, MO Dík: 8 krát poděkoval: 319 krát

Aktivní a jalový výkon

zpráva Michajlo » 20. května 2017, 09:33

Pro úplný a přesný obraz je důležité pochopit, že jediný skutečný proud je plný proudV sítích střídavého proudu existuje taková nepříjemnost – generátor dává spotřebiči velký proud (plný proud), ale ve skutečnosti spotřebič (motor) vyrábí výkon o něco nižší, než kdyby byl počítán na plný proud. To je nepříjemné, protože dráty, jističe atd. jsou počítány na plný proud, mají velký průřez, velké rozměry, ale zároveň dochází k nedostatečnému využití kapacit.
Nyní k důvodům tohoto obrázku. Obrázek se vyjasní, pokud se podíváte na obrázek z učebnice, kde napětí předbíhá proud a jsou zobrazeny grafy okamžitého výkonu (zdánlivého výkonu).

Proč proud zaostává za napětím ve fázi? Odpověď: Protože proud je určen zátěží. Pokud je zátěž indukční, pak podle dříve studovaného Lenzova zákona posouvá proud vzhledem k napětí ve směru zpoždění. Ukazuje se, že generátor jakoby tlačí energii do zátěže a zátěž ji tlačí zpět částečně kvůli své povaze.

Činné a jalové proudy, činný a jalový výkon ve skutečnosti neexistují, jedná se o čistě matematické triky ve stylu komplexních čísel. Nicméně je nutné umět toto vše vypočítat, aby bylo možné správně zvolit indukčnosti, kapacity, odpory atd. Činný výkon (proud) je podíl, který spotřebitel skutečně spotřeboval, jalový výkon (proud) je podíl, který zátěž „vtlačila“ zpět do generátoru. Proto je nutné usilovat o zvýšení činné složky a snížení jalové, aby bylo maximální využití kapacity sítě, maximální kosinus fí, činná složka se rovna plné.

Kompenzace jalového výkonuPokud do obvodu s indukčností přidáme trochu kapacity (aniž bychom to přehnali), uvidíme, že výsledný obvod zvýšil svůj účiník (účiník fí). Tomu se říká kompenzace jalového výkonu. Trik spočívá v tom, že právě v okamžicích, kdy indukční zátěž ze sebe vytlačuje energii, chce kapacitní zátěž tuto energii spotřebovat. To můžete vidět vykreslením grafů okamžitého výkonu pro indukčnost a kapacitu při střídavém napětí.

Při kompenzaci jalového výkonu se indukčnost a kapacita vzájemně doplňují, vyměňují si jalový výkon, aniž by obsazovaly zdroj energie. Pro zdroj energie je kompenzovanou zátěží zátěž s vysokým kosinusovým φ. Kompenzace jalového výkonu je skutečným technickým řešením problému nedostatečného využití výkonu.
Existují také pojmy „proudová rezonance“ a „napěťová rezonance“ – to jsou názvy pro případy, kdy se indukčnosti přidávají přesně tolik kapacity, aby se to nepřehnalo. Jedná se o optimální případy kompenzace jalového výkonu pro paralelní a sériové zapojení jalových zátěží. Podrobnosti jsou v učebnicích.

***
A náš učitel nás neustále žádal, abychom uvedli definici reaktivní energiePokud je jalový výkon nějakým způsobem matematicky definován, pak jalová energie neexistuje ani matematicky. Například je nesprávné říkat „kompenzace jalové energie“. To je jen mimochodem.

Michajlo

Ryzhij čestný účastník fóra
Zprávy: 5971 Registrovaný: 07. října 2011 09:12 Jméno: Gasko Vjačeslav Erievič Země: Rusko město/region: Ryazan Dík: 753 krát poděkoval: 931 krát

Aktivní a jalový výkon

zpráva Ryzhij » 21. května 2017, 05:23

Pokud je jalový výkon nějakým způsobem matematicky definován, pak jalová energie matematicky ani neexistuje.

Výkon, JAKÝKOLI, je energie za jednotku času.
Nestává se, že je tam síla, ale žádná energie.

To je jen tak mimochodem

——————————————————
„Člověk má v duši díru o velikosti Boha a každý ji zaplňuje, jak nejlépe umí.“ (Jean-Paul Sartre)
„Prázdnota, která zůstává v duši, když v ní není Bůh, a celý svět ji nemůže zaplnit.“ (sv. Mikuláš Srbský)

Ryzhij

odborník na Michailo
Zprávy: 3754 Registrovaný: 10. listopadu 2009, 04:58 Jméno: Tolmachev Michail Alekseevič město/region: Čechov, MO Dík: 8 krát poděkoval: 319 krát

Aktivní a jalový výkon

zpráva Michajlo » 21. května 2017, 06:15

A také se energie a výkon sčítají (vědecky řečeno aditivní), ale z nějakého důvodu se to netýká činného a jalového výkonu. Mimochodem.

Michajlo

Ryzhij čestný účastník fóra
Zprávy: 5971 Registrovaný: 07. října 2011 09:12 Jméno: Gasko Vjačeslav Erievič Země: Rusko město/region: Ryazan Dík: 753 krát poděkoval: 931 krát

Aktivní a jalový výkon

zpráva Ryzhij » 21. května 2017, 08:23

Nepřekvapuje vás existence komerčních měřičů činné, jalové a zdánlivé energie?
Sčítání množství různých rozměrů je fascinující činnost – nechte to na pionýrovi z kresleného filmu „V zemi nenaučených lekcí“. Tam pobíhala neviditelná zvířata.

——————————————————
„Člověk má v duši díru o velikosti Boha a každý ji zaplňuje, jak nejlépe umí.“ (Jean-Paul Sartre)
„Prázdnota, která zůstává v duši, když v ní není Bůh, a celý svět ji nemůže zaplnit.“ (sv. Mikuláš Srbský)

Ryzhij

odborník na Michailo
Zprávy: 3754 Registrovaný: 10. listopadu 2009, 04:58 Jméno: Tolmachev Michail Alekseevič město/region: Čechov, MO Dík: 8 krát poděkoval: 319 krát

Aktivní a jalový výkon

zpráva Michajlo » 21. května 2017, 15:21

Michajlo

Administrátor Jackson
Zprávy: 20085 Registrovaný: 17. června 2008 16:01 Jméno: Jevgenij Bronislavovič Země: Rusko město/region: Petrohrad Dík: 1167 krát poděkoval: 2120 krát

Aktivní a jalový výkon

zpráva Jackson » 22. května 2017, 12:14

V případě dotazů týkajících se práce fóra kontaktujte: se tím, že kontakty.

Jackson

Administrátor Jackson
Zprávy: 20085 Registrovaný: 17. června 2008 16:01 Jméno: Jevgenij Bronislavovič Země: Rusko město/region: Petrohrad Dík: 1167 krát poděkoval: 2120 krát

Aktivní a jalový výkon

zpráva Jackson » 22. května 2017, 15:15

chegevara napsal(a): Dobrý den. Na přednášce jsem slyšel(a) a v knize jsem četl(a), že elektromotor pracující jako generátor (a také jako motor) odebírá jalový výkon ze sítě a dodává jí činný výkon (a když pracuje jako motor, dodává činný výkon na hřídel ve formě „mechanické rotace“).

To není tak docela pravda. Jalový výkon nelze odebrat ani darovat – visí tam a zpět jako sleď v uzavřené konzervě a nikam nejde. Aby se energie mohla odebrat, musí se někam přenést, a proto, aby se dala pryč, musí se někam odebrat. To je první věc.

Za druhé. Výkon generátoru bude roven jeho zatížení (bez zatížení – žádný výkon) ve vztahu k tomuto generátoru. Samotný generátor tento výkon nevyrobí – zákon zachování.

Takže když mluvíte o motoru, mluvte o tom, jaké zatížení vytváří. A když mluvíte o generátoru, mluvte o tom, jaké zatížení převzal. Pokud je zatížení normálně indukční, pak bude indukční i na generátoru.

Za třetí. Případ paralelního provozu generátorů, kdy je výkon – činný i jalový – rozdělen mezi dva zdroje. Jedná se o dva nezávislé (v řízení i teorii) parametry generátoru – činný výkon a jalový.
S činným výkonem v paralelním provozu je vše jednoduché: pokud je kladný, generátor generuje, pokud je záporný, spotřebovává (a roztáčí hnací motor). Tomu se říká reverzní výkon nebo režim motoru. Hnací motor však v tomto případě bohužel nebude generovat naftu.

U reaktivního je princip stejný, ale trochu obtížnější na pochopení. Pokud je zátěž normálně indukční, pak je normálně indukční i na generátorech, ale může se ukázat, že na jednom generátoru nebude vůbec žádný jalový výkon, nebo bude dokonce kapacitní (u společného indukčního) – to znamená, že tento generátor není dostatečně buzen a k udržení jeho napětí je potřeba energie (sběrnice jsou společné), kterou navíc zatěžuje druhý generátor. Může se dokonce stát, že společná zátěž je čistě aktivní, ale kvůli rozdílnému buzení generátorů vidíme na jednom cosФ = 0,8i a na druhém 0,8c.

chegevara napsal: Takže se ukazuje, že generátor (jako střídavý motor) funguje jako jakýsi čistič lesa? Který odebírá odpadní elektrickou energii (jalový výkon) a přeměňuje ji na činný výkon? Prosím o nápovědu pro vytvoření ucelené představy o tomto jevu. Děkuji.

Někde se vám v hlavě pletl nějaký zmatek – buď váš, nebo autorův.

Pokračujeme. Řídicí kanály generátoru pro jejich paralelní provoz se liší a jsou nezávislé z hlediska činného a jalového výkonu. Činný výkon vytváří brzdný moment na hřídeli generátoru, což znamená, že čím více paliva (plynu) dodáme, tím více činného výkonu bude odebírat a naopak. Lze jej nastavit tak, aby ani nevyráběl, ani nespotřebovával činný výkon, veškerý činný výkon budou odebírat jiné zdroje, se kterými pracuje paralelně.
Reaktivní výkon teoreticky nevytváří žádný krouticí moment na hřídeli (v praxi ano, ale je velmi nevýznamný a ne u všech generátorů), ale je určen stupněm buzení generátoru, tj. úpravou budicího proudu (stejně jako paliva – více/méně) lze dosáhnout toho, aby generátor převzal jalovou zátěž, začal ji vytvářet, nebo pracoval na 0. Stejně jako u činného výkonu.

Nyní k lesnímu řádu. Vzhledem k tomu, že řídicí kanály pro různé výkony jsou odlišné, je logické, pokud nevytváříte krouticí moment na hřídeli (pracujete s 0 činným výkonem), vrhnout na generátor jalovou zátěž. Tato myšlenka byla kdysi široce používána na lodích, kde hřídelový generátor, který byl poháněn hlavním motorem společně s vrtulí, pracoval v tzv. režimu synchronního kompenzátoru: je připojen k lodní síti jako běžný generátor, ale je regulován tak, aby neodebíral činný výkon a podle toho nezatěžoval hlavní motor, a co nejvíce odebíral jalovou zátěž, než odlehčuje ostatní generátory. Je zbytečné provozovat generátor s vlastním nezávislým pohonem v tomto režimu ekonomicky – motor ho stále bude točit, spotřebovávat palivo, zdroj se vyčerpá a bez zátěže spalovací motory a malé turbíny fungují špatně (nebo spíše jen velmi krátkou dobu). Pokud ale již existuje nějaký hnací motor, který něco otáčí, pak na něj můžete zavěsit synchronní generátor a připojit ho k síti – ať odebírá pouze jalovou zátěž.

Pouze z toho plynou požadavky na automatizaci, převodovka musí být vyrobena s odběrem výkonu, samotný generátor není volný a velký a ovlivní technologii. Například na lodi, která pluje se zapnutým hřídelovým generátorem, nemá kapitán volnost manévrování, protože otáčky hlavního motoru musí být konstantní (jinak to zničí celou elektrickou síť lodi) – to znamená, že vrtule s nastavitelným sklonem se vyrábějí s vlastní složitou mechanikou a automatizací. Zkrátka existuje mnoho nuancí a to neplatí všude. Ale na zaoceánských obchodních lodích je to opodstatněné – na transoceánské plavbě po dobu jednoho nebo dvou nebo i déle se neplánují žádné manévry, není třeba provozovat nezávislé generátory, když se hlavní motor stále točí a neustále s konstantní rychlostí – zde se buď zcela přepne na hřídelový generátor, nebo se hřídelový generátor používá v režimu synchronního kompenzátoru.

Doufám, že to bylo jasnější.