elektrotehnika les

Realni elementi

1. Realni elementi

Martina Leš, Elektrotehnika

1

Do sedaj obravnavani elementi so bili idealni elementi. Realne elemente lahko predstavimo s pomočjo ustrezne kombinacije idealnih elementov. Na ta način izrazimo njihove lastnosti.

Realni napetostni vir

Realni napetostni vir ima največjo napetost v neobremenjenem stanju. Imenujemo jo napetost praznega teka ali tudi lastna napetost vira Ug (velikokrat najdemo tudi oznako E). Zaradi notranje upornosti vira se zmanjša napetost, ki jo dobimo na sponkah vira, za Un. Napetost na sponkah vira imenujemo sedaj delovna napetost vira:

g nU U U

Tok skozi napetostni vir se povečuje, ko se povečuje obremenitev vira. Največji tok skozi napetostni vir dobimo, če sponke vira kratko sklenemo. Tedaj se vsa lastna napetost vira Ug porabi na notranji upornosti vira. To največjo možno vrednost toka skozi napetostni vir imenujemo tok kratkega stika Ik. Nadomestna vezava realnega enosmernega napetostnega vira je zaporedna vezava idealnega napetostnega vira z lastno napetostjo Ug in notranje upornosti vira Rn. Delovna karakteristika takega napetostnega vira je na naslednji sliki. Vidimo, da je realni enosmerni vir napetosti tem bliže idealnemu, čim manjša je njegova notranja upornost Rn, oziroma čim bolj položna je karakteristika.

+

-

Rn

U

Ug

Un = I.Rn

Ug

IkI I

U

U

Slika 1: Nadomestna vezava in delovna karakteristika enosmernega napetostnega vira

Realni izmenični vir se razlikuje od enosmernega napetostnega vira po tem, da ima namesto čisto ohmskega upora impedanco Zn, ki je sestavljena iz ohmske upornosti Rn in induktivnosti Ln:

n n nZ R j L ,

pri čemer običajno zapišemo kompleksne vrednosti s podčrtajem.

Delovna napetost vira je tako:

Realni elementi Martina Leš, Elektrotehnika

2

g n g nU U U U I Z .

Podobno kot impedanco lahko definiramo tudi admitanco kot 1YZ

.

Pretvorba realnega napetostnega vira v ekvivalentni tokovni vir

Vsak realni napetostni vir lahko spremenimo v ekvivalentni tokovni vir. To naredimo tako, da ga definiramo kot konstanten vir toka, ki ima vrednost toka kratkega stika Ik realnega napetostnega vira in ima vzporedno vezano notranjo prevodnost Gn.

+

-

Rn

U

Ug

Ik Gn

+

-

U

Slika 2: Pretvorba realnega napetostnega vira v ekvivalenten realni tokovni vir

Povezava med veličinami napetostnega vira Ug in Rn z značilnima veličinama ekvivalentnega tokovnega vira Gn in Ik je:

1ingk n

n n

UI G

R R

Električno vezje z dvema priključnima sponkama imenujemo dvopol. Če vezje vsebuje tudi vire napetosti ali toka, ga imenujemo aktivni dvopol, sicer pa pasivni dvopol.

Vsak pasivni dvopol lahko nadomestimo z nadomestno upornostjo, ki jo imenujemo ohmsko (R) pri enosmernih vezjih in polno Z pri izmeničnih vezjih.

Vsak aktivni dvopol lahko nadomestimo z ekvivalentnim napetostnim ali tokovnim virom.

Uporaba pretvorbe realnega napetostnega vira v ekvivalentni tokovni vir

Če imamo zaporedno vezavo dveh enosmernih napetostnih virov z lastnima napetostima Ug1

in Ug2 in notranjima upornostima Rn1 in Rn2., lahko poiščemo en sam nadomestni virz

ekvivalentno lastno napetostjo Ug in ekvivalentno notranjo upornostjo Rn.


3

Ug1

U+-

Ug2 Rn2Rn1

Ug

U +-

Rn

Slika 3: Zaporedna vezava dveh enosmernih realnih napetostnih virov

Dobljena lastna napetost zaporedne vezave napetostnih virov je enaka vsoti lastnih napetosti zaporedno vezanih napetostnih virov:

1 2g gU U U

in nadomestna notranja upornost Rn vsoti notranjih upornosti obeh zaporedno vezanih virov

1 2n n nR R R .

Na naslednji sliki je vzporedna vezavo dveh realnih tokovnih virov z lastnima tokoma Ik1 in Ik2 ter notranjima prevodnostima Gn1 in Gn2.

Ik2 Gn2

+

-

UIk1 Gn1

Ik Gn

+

-

U

Slika 4: Vzporedna vezava dveh realnih tokovnih virov

Postopek je podoben. V vzporednih vezavah seštejemo toke in prevodnosti, torej velja za nadomestni tokovni vir

1 2k k kI I I

in

1 2n n nG G G .

PRIMER

Za aktivni dvopol na sliki želimo določiti nadomestni napetostni in tokovni vir: Ug1

= 8 V, in Ug2 = 24 V, Rn1 = 12 , Rn2 = 4 in R3 = 5 .


4

Rn2Rn1

R3

U2U1

Gn2

R3

Gn1 Ik2Ik1

Slika 5: Vezava

V vzporednih vejah lahko seštevamo le tokovne vire zato oba napetostna vira pretvorimo v ustrezna ekvivalentna tokovna vira

11 1

1

8 V 2 1A S12Ω 3 1

gk n

n

UI ,

R

2G

in

22 2

2

16 A S4

gk n

n

UI , G .

R

Za vzporedni veji lahko določimo en sam tokovni vir in dobimo:

1 2 1 220 1A in3 3k k k n n nI I I G G G S

Tako dobljeni tokovni generator končno pretvorimo spet nazaj v ekvivaletni napetostni generator

1 3Ω in 20 Vn g kn

R U IG

nR

Končno lahko določimo še skupno upornost, ki je enaka

3 8Ωsn nR R R .

Ekvivalentni tokovni vir dobljenega napetostnega vira, je ponovno določen preko kratkostičnega toka in prevodnosti:

12 5 A in 0 125Sgk n

n ns

UI , G ,

R R

Čeprav smo razlago in primer omejili na enosmerne primere, vse povedano v celoti velja tudi za vire izmenične napetosti in toka, samo izvesti moramo zamenjavo realne upornosti in prevodnosti s kompleksnima impedanco in admitanco:

Rn Zn Gn Yn .

Elektrokemični viri enosmerne napetosti

Kemični viri električne napetosti so pomembni predvsem kot viri enosmerne napetosti. Njihovo delovanje temelji na ločevanju elektrin s pomočjo kemičnih reakcij. Poznamo dve vrsti kemičnih virov električne napetosti:


5

primarni galvanski členi (pretvorba kemične energije v električno) - baterije,

sekundarni galvanski členi ali akumulatorji, kjer imamo opravka s pretvorbo električne energije v kemično in iz kemične nazaj v električno energijo. To so obnovljivi viri električne napetosti.

V zadnjih letih je razvoj akumulatorjev (akumulatorskih baterij) postal zelo intenziven zaradi velikega števila naprav (npr. mobilni telefoni) in iskanja alternativnih virov napajanja (električni avto, ...).

Baterije delimo na suhe baterije (cinkove, salmiakove, manganov-dioksid-cinkove, cinkov-kloridove ali mangan-dioksidne celice), litijeve baterije (Li - MnO2, Li – CrOx in Li – Bi2O3), kisikove baterije, in alkalne baterije (živosrebrne, alkalij-manganove in srebro-oksidove baterije).

Z ekološkega stališča so baterije okolju nevarne, saj vsebujejo živo srebro, svinec in kadmij ali nikelj in cink. Zaradi tega je pomembno odlaganje baterij k posebnim odpadkom in vračanje baterij v proizvodnjo (reciklaža). Uporabljamo tudi alternativne rešitve z uporabo napolnjivih baterij in solarnih naprav.

Akumulatorje delimo na svinčene in jeklene akumulatorje (odprti in neprodušno zaprti Ni-Fe ali Ni-Cd akumulatorji)

Elektroliti in napetostna lestvica kovin

Če vodi dodamo bazo, kislino ali sol, nastane elektrolitska disociacija: razpad molekul na ione, rezultat pa je elektrolit. Voda razrahlja kemične vezi med deli molekule in omogoča njen razpad na ione, sicer pa v kemičnih reakcijah ne sodeluje.

baza: 2+2 22

Ca OH H O Ca 2OH H O-

kislina: 22 4 2 4 2H SO H O 2H SO H O

sol: 2 24 2 4 2CuSO H O Cu SO H O

Kovina ali vodik predstavlja pozitivni ion ali kation, OH-skupina in kislinski ostanek pa negativni ion ali anion.

Kovina, ki jo postavimo v elektrolit dobi proti elektrolitu pozitivno ali negativno vrednost potenciala, ki ga imenujemo elektrokemični potencial. Elektrokemični potencial vodika ima vrednost 0. Lestvico elektrokemičnih potencialov kovin imenujemo Voltova napetostna lestvica kovin. V tabeli so po velikostnem redu razvrščene kovine s padajočimi elektrokemičnimi potenciali. Plemenite kovine imajo pozitivni elektrokemični in neplemenite kovine negativni elektrokemični potencial.

Prvi je sestavil uporaben galvanski člen Volta, ki je za pozitivno elektrodo izbral baker Cu in za negativno elektrodo cink Zn. Tak člen z napetostjo 1,1 V imenujemo Voltov člen. Slabost tega in podobnih galvanskih členov je hiter padec napetosti med obratovanjem, do katerega pride zaradi izločanja vodika na anodi (pozitivni elektrodi). Okoli pozitivne elektrode se začno nabirati mehurčki vodika, ti z bakreno elektrodo tvorijo nov člen, ki s svojo napetostjo nasprotuje napetosti člena in znižuje celotno napetost člena.


6

Cu Zn

H2SO4 +H2O

H+

SO42-

AR

IU

Slika 6: Voltov člen

Pojav imenujemo polarizacija in pripadajočo napetost polarizacijska napetost. Zato pozitivno elektrodo obložimo s snovjo, ki ima prosti kisik za spajanje z vodikom v vodo. Tako snov imenujemo depolarizator.

Tabela 1: Voltova napetostna lestvica kovin

Zlato

Platina

Živo srebro

Srebro

Oglje

Baker

+1,38 V

+1,26 V

+0,85 V

+0,80 V

+0,74 V

+0,35 V

plemenite kovine

VODIK 0,00 V

Svinec

Kositer

Nikelj

Kadmij

Železo

Krom

Cink

Mangan

Aluminij

Magnezij

-0,13 V

-0,14 V

-0,25 V

-0,40 V

-0,44 V

-0,56 V

-0,76 V

-1,07 V

-1,67 V

-2,34 V

neplemenite kovine

Natrij

Kalcij

-2,71 V

-2,76 V


7

Leclanche je sestavil podoben člen, ki ga imenujemo Leclanchejev člen.

Zn

Zn2+ Cl-

NH4+

NH4Cl +H2O

MnO2 (depolarizator)

Mn2O2+H2O

2NH4OH+2H2

C

Slika 7: Reakcije v Leclanchejevem členu: posoda se z obratovalnim časom tanjša

(porablja)

Za pozitivno elektrodo je uporabil ogljik C, za negativno elektrodo cink Zn in za depolarizator rjavi manganovec MnO2. Imenujemo ga tudi cink-ogljikov element. Njegove dobre strani so obremenljivost, enostavna izdelava in nizka cena. Slaba stran teh členov je, da se cinkova posoda, ki deluje kot negativna elektroda, v procesu izrablja in lahko začne puščati elektrolit, ki je koroziven (kislina: NH4Cl).

C

1,5 V

Zn (posoda)

depolarizator

elektrolit

1,5 V 1,5 V 1,5 V

4,5 V

Slika 8: Leclanchejev člen in vezava večih členov v baterijo

Akumulatorji

Akumulatorji so sekundarni ali obnovljivi galvanski členi. Uporabljamo jih vedno več, saj so okolju prijaznejši. To so galvanski elementi v katerih je mogoča sprememba električne energije v kemično in nato zopet pretvorba kemične energije nazaj v električno. Največ uporabljamo svinčev in nikelj-kadmijev akamulator.

Običajno je podana kapaciteta akumulatorja pri 5, 10 in 20 urnem praznjenju akumulatorja s tokom 5 10 20I , I , I , ki jo razložimo na naslednji način:

5 100C

5

Ah - pomeni 5-urno praznjenje; pri kapaciteti 100 Ah in toku

praznjenja I = 20 A, ki ga izračunamo: 100 205k

AhI Ah

.


8

2

Svinčev akumulator

Prvikratno polnjenje svinčevega akumulatorja imenujemo tudi formiranje akumulatorja. Neformiran svinčev akumulator ima obe elektrodi iz svinčevega sulfata PbSO4, elektrolit pa je razredčena žveplena kislina: H2SO4 + H2O (z gostoto = 1,14103 kg/m3 ), ki je v disociirani obliki ( ) Ko priključimo neformiran akumulator na vir enosmerne napetosti (napetost vira v akumulatorski polnilnici krmilimo), se na obeh elektrodah odvijata naslednja elektro-kemična procesa.

2 4 2 4 2H SO H O 2H SO H O

Pozitivna elektroda: 24 4 2 2 2 4PbSO SO 2H O PbO 2H SO 2e

Pozitivna elektroda prehaja v svinčev dioksid, H2SO4 se izloča v elektrolit in elektrina aniona nevtralizira na negativni elektrodi.

Negativna elektroda: 4 2PbSO 2H 2 Pb H SOe

4

Negativna elektroda prehaja v čisti svinec, žveplena kislina se izloča v elektrolit, vodikov ion H+ prejme na negativni elektrodi elektron in se veže na elektrodi z SO4 skupino v žvepleno kislino.

PbSO4

H2SO4 +H2O

2H+

SO42-

Ug

I

U

PbSO4 PbO2

H2SO4 +H2O

2H+

SO42-

U

Pb

Slika 9: Polnjenje in praznjenje svinčenega akumulatorja

Značilno za obe reakciji je, da se žveplena kislina sprošča v elektrolit in zato koncentracija elektrolita narašča s formiranjem akumulatorja. Proces formiranja je končan, ko sta obe elektrodi le še čisti svinčev dioksid oziroma čisti svinec in se z nadalnjim polnjenjem poteka le še elektroliza vode.

Pri praznjenju akumulatorja, poteka elektrokemični proces v nasprotni smeri:

pozitivna elektroda: 2 2 2 4PbO 2H 2 PbO H O PbO H SO PbSO H Oe

4 2

negativna elektroda: 24 4Pb SO PbSO 2e

Med polnjenjem in praznjenjem akumulatorja se spreminjata gostota elektrolita in napetost na sponkah akumulatorja. Pri praznjenju napetost akumulatorja ne sme pasti pod 1,8 V, prav tako pa akumulator ne sme stati prazen, ker sicer svinčev sulfat začne kristalizirati in ni več uporaben.


9

Slika 10: Karakteristični krivulji pri polnjenju akumulatorja: napetost in tok

Slika 11: Diagrama odvisnosti odvisnosti koncentracije žveplene kisline in temperature

akumulatorja pri polnjenju

Akumulatorje lahko polnimo na različne načine. Ti so odvisni od različnih vrst akumulatorja.

Slika 12: Polnjenje akumulatorja

Izkoristek

Pri polnjenju se v akumulatorju kopiči elektrina, ki se pri praznjenju zopet sprošča. Količino elektrine, ki se lahko nakopiči v akumulatorju imenujemo kapaciteto akumulatorja, merimo jo pa v Ah (amperskih urah).

Razlikujemo izkoristek amperskih ur ali tokovni izkoristek Ah in izkoristek wattnih ur ali energetski izkoristek Wh:


10

E EAh

L L

I tI t

in EWh

L

WW

,

kjer pomeni indeks E polnjenje in L praznjenje akumulatorja. Drugi je manjši od prvega, saj se praznjenje akumulatorja odvija pri nižji napetosti od napetosti polnjenja.

Realni ohmski upor

Realni ohmski upor je elementarni sestavni del električnega vezja. Njegova osnovna lastnost je ohmska upornost, ki se sme spreminjati glede na spremembo električnih, mehanskih ali temperaturnih pogojev znotraj predpisane tolerance. Dejanska vrednost ohmske upornosti je definirana z razmerjem napetosti U in toka I na ohmskem uporu. Spreminja se s temperaturo (T), napetostjo (U) in frekvenco (f).

Ohmski upor ima poleg ohmske upornosti še dve lastnosti: induktivnost in kapacitivnost. Obe lastnosti sta izraziti pri izmeničnih tokih (višjih frekvencah!).

Temperaturna odvisnost ohmske upornosti

V izrazu za ohmsko upornost

lR

S

je temperaturno odvisna specifična (tudi: lastna, svojska) upornost . Če iščemo temperaturno spremembo ohmske upornosti v relativno ozkem temperaturnem območju, jo lahko aproksimiramo s premico in izrazimo s temperaturnim količnikom

o0

1C

,

ki je definiran kot relativna sprememba specifične upornosti glede na spremembo temperature (tudi T). 0 je specifična upornost pri temperaturi 0 = 20 oC (včasih je podana tudi za 0 oC). Iz tega izraza lahko izračunamo specifično upornost pri podani temperaturi

0 01 1 0

in dalje ohmsko upornost R. Ker se presek S in dolžina l v enačbi za ohmsko upornost s temperaturo praktično ne spremenita, lahko iz znane ohmske upornosti R0 pri izhodiščni temperaturi 0 izračunamo vrednost ohmske upornosti R pri delovni temperaturi :

0 01R R

V tabeli 2 najdemo vrednosti temperaturnega količnika za nekatere prevodne snovi. Čiste kovine imajo navadno pozitivni temperaturni količnik , polprevodni materiali in zlitine pa imajo negativni temperaturni količnik.

Za velike temperaturne spremembe ne zadostuje več linearna temperaturna odvisnost in uporabimo aproksimacijo s polinomom višjega reda oblike:


11

2 30 1R R ,

kjer so količniki , in lahko pozitivni ali negativni. Temperaturni količniki so veljavni samo za področje okrog izbrane temperature in se lahko glede na izbrano temperaturo spreminjajo.

Primer: Oglje ima negativen temperaturni količnik. Pri temperaturah nad 700 0C postane temperaturni količnik oglja pozitiven. S tem je mogoče razložiti uporabo ogljene nitke za žarilno nitko v žarnicah.

Tabela 2: Temperaturni količniki

Snov (1/0C)

Volfram Platina Srebro Baker Aluminij Konstatan Oglje

+0,0041 +0,004 +0,004 +0,0039 +0,0036

0,00004 -0,00045

Frekvenčna odvisnost ohmskega upora

Odvisno od konstrukcije ima vsak ohmski upor bolj ali manj izraženi ostali dve lastnosti: induktivnost in kapacitivnost. Ker sta to nezaželeni lastnosti ju pogosto označujemo kot parazitno induktivnost in parazitno kapacitivnost. Realni ohmski upor je mogoče predstaviti z vezavo idealnih elementov: upora, kondenzatorja in tuljave. Tok, ki teče preko ohmskega upora je tudi tok, ki ustvarja magnetno polje, zato lahko parazitno induktivnost L vežemo zaporedno z idealnim ohmskim uporom z ohmsko upornostjo R. Če bi bil ohmski upor navit kot žični upor, bi med ovoji zaradi potencialne diference med ovoji preko medovojnih kapacitivnosti tekel kapacitivni tok. Nadomestno kapacitivnost C zaporedno vezanih medovojnih kapacitivnosti moramo zato vezati vzporedno z zaporedno vezavo R in L.

R L

C Slika 13: Nadomestna vezava realnega ohmskega upora

Na kazalčnem diagramu so te lastnosti pretirano pokazane (slika 14).

Iz nadomestne vezave vidimo, da je zaradi zelo majhne vrednosti parazitne kapacitivnosti C, tok preko nje vse do zelo visokih frekvenc praktično zanemarljiv. V zaporedni vezavi ohmske upornosti in parazitne induktivnosti pa je vpliv induktivne upornosti pri nizkih frekvencah zanemarljiv in smemo izmenično ohmsko upornost obravnavati kot enosmerno ohmsko upornost.


12

+j

+1IRL

ZRL

R

jL

+j

+1

Y

YRL

U

jC

ZRLYRL =

1

Slika 14: Kazalčna diagrama polne upornosti in polne prevodnosti

Glede na frekvence lahko zapišemo:

- za nizke frekvence je realni ohmski upor čista ohmska upornost,

- pri srednjih frekvencah moramo upoštevati parazitno induktivnost in

- pri višjih frekvencah upoštevamo še parazitno kapacitivnost.

Kako sta izraženi obe parazitni lastnosti je odvisno od izvedbe ohmskega upora. Pri omrežni frekvenci 50 Hz še vedno obravnavamo upore kot idealne upore.

Realni kondenzator

Če priključimo kondenzator na enosmerno napetost U, se nabije z elektrino Q, ki je premo sorazmerna priključeni napetosti in kapacitivnosti kondenzatorja C. V kondenzatorju se ustvari električno polje, ki za svoje vzdrževanje ne porablja energije. Že v poglavju o kondenzatorjih smo omenili dva karakteristična podatka o kondenzatorju: relativno dielektrično konstanto r in električno prebojno trdnost Ep, ki označuje tisto velikost mejne električne poljske jakosti, pri kateri dielektrik prebije.

Realni kondenzator se od idealnega kondenzatorja razlikuje po tem, da ima poleg kapacitivnosti kot svoje osnovne lastnosti še v večji ali manjši meri obe ostali lastnosti: induktivnost in ohmsko upornost. Pri tem igra pomembnejšo vlogo le induktivnost dovodnih žic do kondenzatorja, to pri nižjih in srednjih frekvencah brez skrbi zanemarimo. Zato moramo pri realnem kondenzatorju v praksi upoštevati le izgube, ki jih dobimo v realnem dielektriku (vsi dielektriki razen praznega prostora) zaradi izmenične polarizacije dielektrika.

Polarizacija dielektrika in dielektrične izgube

Če postavimo dielektrik v električno polje, delujejo na elektrine v dielektriku električne sile, ki skušajo premakniti pozitivne elektrine v smeri polja in negativne elektrine v smeri proti polju. Posledica tega je, da se dielektrik polarizira ali električno napne (v njem se zato nakopiči energija električnega polja). V plinih imamo elektronsko polarizacijo v tekočinah in trdnih snoveh pa orientacijsko polarizacijo. Vse dielektrike delimo v dve skupini: polarne in nepolarne. Polarni dielektriki so tisti, v katerih se molekule že v nepolariziranem stanju obnašajo kot električni dipoli, torej kot dve raznoimenski elektrini v zelo majhni medsebojni razdalji. Če položimo v električno polje polarni dielektrik, se lahko gibljiva molekula (pri tekočinah) zasuka in razdalja med elektrinama poveča, pri negibljivih molekulah trdnih snovi pa se spremeni le razdalja med elektrinama.


13

++ +

E

F

Slika 15: Polarni dielektrik v električnem polju

Če je električno polje v dielektriku izmenično, se dielektrik v vsaki polperiodi dvakrat prepolarizira. Ob tem nastanejo dielektrične izgube. Ponazorimo jih z ohmsko upornostjo R, ki jo vežemo vzporedno z idealnim kondenzatorjem s kapacitivnostjo C.

Tok IC skozi idealni kondenzator s kapacitivnostjo C prehiteva priključeno napetost U za 900, izgubni tok IR pa je v fazi s priključeno napetostjo. Tok I v dovodu nadomestnega kondenzatorja oklepa z napetostjo U kot, ki ni več 90o, ampak je zmanjšan za izgubni kot , ki je merilo dielektričnih izgub v kondenzatorju. Ker je izgubni kot zelo majhen, ga smemo izraziti s tg, ki ga imenujemo faktor dielektričnih izgub:

1 R

C C

IG PtgCB R C I Q

R

C

+j

+1

IC IRI

U

Slika 16: Nadomestna vezava in kazalčni diagram realnega kondenzatorja

Faktor izgub (tg ) je tudi razmerje med močjo, ki se na kondenzatorju zaradi izmenične polarizacije porablja in močjo, ki se na kondenzatorju kopiči v energiji električnega polja in se samo preliva.

Majhen faktor izgub pomeni veliko kvaliteto kondenzatorja, zato recipročno vrednost faktorja izgub definiramo kot kvaliteto Q

1Qtg

.

Kondenzator ima naslednje karakteristične podatke: kapacitivnost C, prebojno trdnost Ep, in faktor izgub tg .

Poleg teh treh podatkov so pomembni še naslednji podatki:

- delovna napetost je tista enosmerna ali efektivna vrednost izmenične napetosti, s katero smemo kondenzator trajno obremeniti,


14

- maksimalna napetost je tista temenska vrednost, ki jo kondenzator še vzdrži brez trajne okvare in

- temperaturno področje dela, je tisto temperaturno območje v katerem kondenzator še zadovoljivo deluje.

Tabela 3: Permeabilnost različnih snovi pri 20 °C

Snov Permeabilnost Aceton (CH3COCH3) 21,5 Aluminijev oksid (A120,) 10 Barijev titanat > 1000 Steklo 5... l2 Glimmer 5 ... 8 Karton 5 Kabelski papir v olju 4,3 Zrak 1,0006 Marmor 8,3 Nitrobenzol 36 Papier (suh) 2 Pleksi steklo 3,0 Polietilen (PE) 2,3 Poliprofilen (PP) 2,3 Polistirol (PS) 2,5 Politetrafluoretilen (PTFE) 2, I Polivinilklorid (PVC) 3 ... 4 Porcelan 6 Žveplovheksafluorid (SF6) 1 Tantaloksid (TaZ05) 25 Transformatorsko olje 2,3 Voda (čista) 80,8 Celuloza 5,6

Realna tuljava

Pri realni tuljavi moramo ločeno obravnavati realno tuljavo z jedrom iz nemagnetne snovi in realno tuljavo z jedrom iz magnetne snovi. Glede na to delitev dobimo dva povsem različna obratovalna primera in dve različni nadomestni vezavi.

Realna tuljava z nemagnetnim jedrom

Tuljava z nemagnetnim jedrom ima povsem enako nadomestno vezavo kot realni ohmski upor. Medtem, ko pri realnem ohmskem uporu prevlada ohmska upornost, je induktivnost je osnovna lastnost zračne tuljave. Navitje z velikim številom ovojev in je navito iz bakrene žice in ima nizko upornost. Kapacitivnost lahko zanemarimo pri nizkih frekvencah, enako kot pri realnem ohmskem uporu. Tuljavo lahko obravavamo kot zaporedno vezavo idealne ohmske upornosti R in idealne induktivnosti L.


15

R L m

+j

+1

UL

UR

U

Ui

I

Slika 17: Nadomestna vezava in kazalčni diagram realne tuljave z nemagnetnim jedrom

Iz nadomestne vezave izhaja, da je tok skozi oba zaporedno vezana elementa isti. Tok I, ki ustvarja v tuljavi magnetni pretok , je v fazi s padcem napetosti UR na ohmski upornosti navitja, induktivni padec napetosti UL pa je enak negativni vrednosti inducirane napetosti Ui . Tako priključena napetost realne tuljave ne prehiteva več toka skozi tuljavo za 90o, temveč za kot = 90o - . Kot imenujemo izgubni kot. Izgubni kot je majhen in se ne razlikuje veliko od izgubnega faktorja tuljave tg :

R

L L

UR PtgL U Q

Recipročno vrednost izgubnega faktorja nazivamo kvaliteto Q tuljave

1Qtg

.

Tuljave z nemagnetnim jedrom izdelujejo navadno z navijanjem bakrene žice, ki jo izoliramo z bombažem, svilo ali lakom. Pri visokih frekvencah uporabimo namesto žice pletenico iz tankih z lakom izoliranih posrebrenih žic. S tem se v precejšnji meri izognemo kožnemu pojavu.

Nosilci navojev tuljave so izdelani iz bakelita, polistirena, keramike ali prešanega papirja. Narejena tuljava se na koncu zalije z voskom ali umetno smolo zaradi impregnacije in mehanske zaščite. Za dolge tuljave je induktivnost določena kot

2

0 HN SLl

,

za kratke tuljave pa dobljeni rezultat korigiramo z empirično ugotovljenimi faktorji ali pa določimo induktivnost po empiričnih formulah. Pri tuljavah, ki jih nameravamo uporabljati pri višjih frekvencah, moramo posebno pozornost posvetiti čim manjši parazitni kapacitivnosti.

Vrtinčni toki v magnetnih jedrih

Če imamo v železnem jedru izmenično magnetno polje, časovno spremenljivi magnetni pretok v notranjosti železnega jedra ustvari inducirano električno polje, ki ima tako smer,


16

da oklepa padec magnetnega pretoka –d po desnosučnem vijaku. Na sliki je presek železnega jedra, skozi katerega se magnetni pretok časovno spreminja (predpostavimo, da narašča). Padec magnetnega pretoka –d ima nasprotno smer in silnice inducirane električne poljske jakosti Ei obkrožijo –d po desnosučnem vijaku. Ker je železno jedro prevodno, požene inducirana napetost toke, ki jih zaradi karakteristične krožne oblike imenujemo vrtinčne toke.

Tokovna gostota vrtinčnih tokov raste proti površini železnega jedra. Vrtinčne toke omejujemo na dva načina: z lameliranjem železnega jedra ali s tako izbiro materiala za magnetna jedra, ki ima veliko specifično upornost.

-d

Slika 18: Nastanek vrtinčnih tokov

Izgube, ki jih v železnem jedru dobimo zaradi vrtinčnih tokov, imenujemo vrtinčne izgube v železnem jedru. Na področju industrijskih frekvenc so vrtinčne izgube podane z naslednjo enačbo

2 2 2

2 224

W

v m

m

P d B V

f B V

pri čemer pomeni specifično prevodnost magnetne snovi, in f krožno in navadno frekvenco, d debelino lamele magnetnega jedra, Bm maksimalno magnetno gostoto v železnem jedru in V volumen magnetnega jedra. Vse konstrukcijske in snovne konstante lahko zajamemo v skupni faktor .

Za visoke frekvence velja drugačna odvisnost za izračun vrtinčnih izgub. Tudi lameliranje pri visokih frekvencah ne daje več dovolj dobrih rezultatov in moramo zato uporabljati prašnata in feritna jedra.

Histerezne izgube v železnih jedrih

V magnetnih materialih je magnetno polje sestavljeno iz dveh sestavin: iz magnetne gostote B0, ki bi jo tok v ovojih tuljave ustvaril v nemagnetnem jedru in doprinosa magnetne snovi same J, ki ga imenujemo vektor magnetne polarizacije. V kristalu železa, ki ima kubično strukturo, imamo šest enako velikih področij kristala, v vsakem od teh so vsi spinski magnetki (spinski magnetek je elektron, ki rotira okoli svoje osi) enako usmerjeni v eno od šest možnih magnetnih osi, ki se ujemajo s stranicami kubične kristalne strukture. Če magnetni material še ni bil namagneten (ali pa je bila njegova magnetna preteklost zbrisana), se po dve nasprotno usmerjeni Weissovi območji (Weissovo območje je del monokristala železa, v katerem so vsi spinski magnetki pod vplivom notranjih sil enako usmerjeni) navzven kompenzirata. Monokristal železa nemagnetene snovi je navzven nevtralen. Weissovo območje imenujemo v popularni predstavitvi magnetizma elementarni magnetek.


17

Če začnemo magnetno (do tedaj nemagneteno) snov magnetiti, tako da jo namestimo kot jedro tuljave, se začno elementarni magnetki prevračati v lego tiste od šestih magnetnih osi, ki je najbližja legi zunanjega polja. Lastno magnetno polje urejenih elementarnih magnetkov se prišteva zunanjemu magnetnemu polju in ga izredno poveča. V izrazu za relativno permeabilnost n.pr. µr = 1000 to pomeni, da je 1 del prispevek zunanjega polja in 999 delov pa lastni prispevek magnetne snovi.

V izmeničnem magnetnem polju se morajo elementari magnetki prevračati v ritmu vsiljene frekvence. Iz tega izhajata dva za nas izredno pomembna zaključka:

Prevračanje elementarnih magnetkov povzroča dodatne izgube v železnem jedru, ki jih imenujemo histerezne izgube. Ime izhaja od tod, ker je površina histerezne zanke enaka histereznim izgubam v enoti prostornine. Pri enkratnem premagnetiziranju je energija porabljena za enkratno premagnetizacijo (v času ene periode T):

0

Jh

TnmW H dB B .

Za magnetne gostote Bm = 1..1,6 T smemo vzeti potenco n = 2. Ker se cikel premagnetizacije ponovi v sekundi f-krat v prostornini V, so odtod histerezne izgube

2 Wh mP f B V .

V obeh primerih je snovna konstanta magnetne snovi.

Elementarni magnetki imajo svojo mehansko vztrajnost. Od neke frekvence naprej ne morejo več slediti spremembam polja, nad to mejno frekvenco se magnetna snov obnaša kot nemagnetna.

Lastnosti magnetnih materalov so odvisne od kristalne strukture. Zato vsi zunanji mehanski posegi, ki vplivajo na kristalno strukturo (rezanje, prešanje, štancanje, valjanje itd.) in tudi vse toplotne obdelave, lahko bistveno spremenijo magnetne lastnosti magnetnih snovi.

Skupne izgube v železnem jedru

Čeprav imamo v železnem jedru še tretjo vrsto izgub, imenujejo se posledične izgube (teoretiki se še vedno prepirajo zakaj in kolike so), je njihova velikost v primerjavi s prvima dvema zanemarljiva. Celotne izgube v železnem jedru bomo razdelili na dva dela: vrtinčnih izgub Pv in histereznih izgub Ph. Združimo jih v enačbo:

2 2 2 WFe v h

m m

P P P

f B V f B V .

Skupne izgube v magnetnem jedru želimo čim bolj zmanjšati. Za uporabo pri industrijskih frekvencah zmanjšamo izgube najbolj učinkovito z legiranjem magnetnih jeder.

Skupne izgube v magnetnem jedru določimo z meritvami vsote obojih izgub. Posamezne izgube določimo po postopku, ki je skiciran na sliki.


18

f

K = tg

n

PFe

f

Pv

f

Ph

ff

Slika 19: Postopek za razdelitev železnih izgub na obe sestavni komponenti

Če enačbo za določitev skupnih izgub v magnetnem jedru na obeh straneh delimo s frekvenco f, dobimo enačbo premice:

FeP k f nf

.

Krivuljo določimo iz meritev skupnih železnih izgub pri različnih frekvencah in skozi dobljene delovne točke določimo premico. Pri f = 0 določimo delež histereznih izgub. Oboje izgube so tako točno določene

Nadomestna vezava za idealizirano tuljavo z železnim jedrom

Pod idealizirano tuljavo z železnim jedrom razumemo tuljavo brez ohmske upornosti, v kateri se vse magnetne silnice zaključujejo skozi železno jedro.

RFe

L0

IFe

I

I0

gl.

+j

+1

I0-R

I

gl

Ui

- Ui

Slika 20: Nadomestna vezava in kazalčni diagram idealizirane tuljave z železnim

jedrom

Tuljava brez ohmske upornosti ne obstaja, del magnetnega pretoka tuljave se vedno sklene preko zraka in tako predstavlja stresani magnetni pretok tuljave s. Tisti del magnetnega


19

pretoka, ki se v celoti sklene po železu imenujemo glavni magnetni pretok gl. Taka formulacija tuljave omogoča logično in fizikalno pravilno razširitev na tuljavo brez teh omejitev.

Magnetilna komponenta toka I ustvarja v tuljavi magnetni pretok gl, ta v tuljavi ustvari

inducirano napetost Ui , ki za magnetnim pretokom zaostaja za 90o in vzpostavlja ravnotežje napetosti idealizirane tuljave U. Tok IFe skozi nadomestno ohmsko upornost železnih izgub RFe je v fazi z napetostjo U in se z magnetilno komponento I sešteva v celotni tok idealizirane tuljave I0 . Ta ne zaostaja več za priključeno napetostjo za 90o, temveč za fazni kot = 90o , kjer je izgubni kot železnih izgub, ki ga dobimo zaradi histereznih in vrtinčnih izgub v železnem jedru.

Tok železnih izgub je mogoče določiti iz izmerjenih izgub v železu 2

FeFe Fe

Fe F

P U UI , RU I

eP .

Tok I0 v dovodu je po vrednosti enak geometrijski vsoti obeh komponent

2 20 FeI I I

,

inducirano napetost pa določimo kot:

2 4 442i glU f N , f N

gl ,

Pri tem moramo uporabiti za magnetne veličine temenske, za inducirane napetosti efektivne vrednosti.

Realna tuljava z železnim jedrom

Nadomestno vezavo realne tuljave z železnim jedrom dobimo tako, da opustimo obe poenostavitvi RCu = 0 in s = 0. Ker teče skozi ohmsko upornost RCu celotni tok I0 in povzroča stresani magnetni pretok prav tako celotni tok I0 , moramo tako RCu kot stresano induktivnost Ls vezati zaporedno z že znano nadomestno vezavo idealizirane tuljave.


20

RFe

RCu

LS

L0 gl

S

+j

+1

UR

U

gl

Ui

I

- Ui

IFe

US

Slika 21: Nadomestna vezava in kazalčni diagram za realno tuljavo z železnim jedrom

V idealizirani tuljavi je priključeni napetosti držal ravnotežje le induktivni padec napetosti zaradi inducirane napetosti. V realni tuljavi imamo dodatno še dva padca napetosti: padec napetosti na ohmski upornosti RCu navitja in stresani induktivnosti Ls:

0R s i Cu sU U U U I R j L U i

kjer vrednost Ui določimo in je magnetni pretok v tuljavi z železnim jedrom vsota sklenjenega magnetnega pretoka po železu gl in stresanega magnetnega pretoka s . Razlika je le v tem, da prvega ustvarja le magnetilna komponenta toka I

, drugega pa celotni tok I0 .

Pri tuljavi z železnim jedrom srečamo prvič nelinearne elemente. Pri linearnih elementih so bile relacije preproste: če je bila ena veličina sinusna, je to pomenilo, da so tudi vse ostale veličine sinusne časovne funkcije. Pri nelinearnih elementih to ne velja več. Če priklopimo na tuljavo sinusno obliko napetosti, oblika magnetilnega toka ni sinusna in obratno. Ker želimo uporabljati kazalčne diagrame, ki veljajo le za sinusne veličine, vpeljemo pojem ekvivalentnih sinusnih veličin. Ekvivalentni sinusni tok je definiran kot tok, ki povzroča na ohmskem uporu enake joulske izgube kot nesinusni tok. Obe veličini sta močnostno neodvisni ali invariantni.

Delitev magnetnih materialov

Magnetne materiale delimo na magnetne materiale za trajne magnete in na magnetne materiale za spremenljiva magnetna polja.


21

Br

Hk

H

B

Slika 22: Histerezna zanka za trdomagnetne materiale

Materiale za trajne magnete imenujemo tudi magnetno trdi magnetni materiali. Imeti morajo histerezno zanko s čim večjo površino. To dosežemo s pomočjo remanentne ali preostale gostote Br ali zahtevamo veliko koercitivno silo Hk. Remanentna gostota Br je tista velikost magnetne gostote, ki jo dobimo, če znižamo zunanje magnetenje H na ničelno vrednost. Povzročajo jo tisti elementarni magnetki, ki vztrajajo v novi ravnotežni legi. Koercitivna sila Hk je tista velikost magnetne poljske jakosti, s katero moramo magnetiti v nasprotni smeri, da magnetna gostota pade na ničelno vrednost. Tipični trdi magnetni materiali so razna krom-volframova in krom-molibdenova jekla, ki imajo srednje vrednosti Br = 1 T in Hk = 5000 A/m.

Magnetno mehki magnetni materiali morajo imeti morajo čim ožjo histerezno zanko in čimvečjo specifično upornost za preprečitev vrtinčnih tokov. Zelo pomemben magnetno mehki material je elektrolitsko železo in razna silicijeva jekla.

Varovanje pred učinki električnega toka Martina Leš, Elektrotehnika

22

Električne inštalacije

Definicije

Električna inštalacija

Električne instalacije (v širšem pomenu besede) so smotrno povezane naprave, ki posredujejo pretok električne energije od proizvodnih električnih naprav do porabnikov: električnih naprav in aparatov.

Naprave

Naprava je navadno večji predmet, sestavljen iz več sestavnih delov, ki omogoča, olajšuje, opravlja delo (najpreprostejša naprava: vzvod!).

Naprave so mehanski, električni in fizikalni povezovalniki med človekom in okoljem (od najpreprostejših predmetov, do zapletenih naprav, kot npr. električni stroji).

Aparati

Aparati so priprave za opravljanje nekega določenega dela (električni aparati: npr mešalnik).

V ožjem pomenu besede so električne instalacije samo napeljave nizke napetosti v odprtih in zaprtih prostorih.

Električna oprema pri inštalacijah:

vodniki, naprave za varovanje vodnikov, aparatov in naprav, stikala, kontaktorji, vtično-spojne naprave, elementi daljinskega vodenja, ...

Vrste električnih instalacij

Električne instalacije delimo glede na področje uporabe na tri večje skupine:

- elektroenegretske instalacije nizke napetosti v zgradbah; za napetosti do 250V proti zemlji (predvsem za instalacije razsvetljave in pogoni elektromotorjev),

- elektroenergetske instalacije nizke napetosti v industriji; za napetosti do 1000V proti zemlji (za instalacije pogoni elektromotorjev ter elektrotoplotnih in elektrokemijskih postrojev),

Postroj: več strojev in naprav skupaj, ki sestavljajo funkcionalno celoto

- instalacije telekomunikacijskih naprav v zgradbah, pri katerih napetost med vodniki ne presega 50V (telefonske, antenske instalacije, instalacije hišnih govornih naprav, ipd.).

Glede na okolje ločimo:

- instalacije v suhih prostorih (stanovanjski in poslovni prostori),


23

- instalacije v prostorih s specifičnimi pogoji (športne in koncertne dvorane, gledališča, veleblagovnice, ...),

- instalacije v posebnih prostorih (obrati, vlažni, vroči prostori, ...),

- nstalacije v prostorih, kjer so prisotne eksplozivne zmesi (proizvodnja in razdeljevanje plinov, pridobivanje in proizvodnja gorljivih tekočin....).

Osnovni podatki za električne inštalacije so:

- vrsta toka in frekvenca,

Navadno uporabljamo izmenične toke, ki jih po potrebi usmerimo pred porabnikom.

- enosmerni in izmenični tok (f = 50 Hz) ,

- nazivna napetost,

Nazivna napetost je napetost, s katero je omrežje (inštalacija) ali oprema označena in na katero se nanašajo nekatere obratovalne karakteristike.

Un = 220, 380 V ( V EGS se pripravlja prehod na 230 in 400 V)

- kratkostični tok,

Kratki stik Ik nastane zaradi prevodne povezave med dvema vodnikoma pod napetostjo (upornost je odvisna le od upornosti vodnikov). Tok imenujemo kratkostični tok.

Običajno je pod 1 kA, v industriji preseže tudi 60 kA.

Vrednosti: npr. U = 230 V, Ik = 1000 A in Rk = 0,23

- konična moč napajanja

To je največja moč, ki se pojavi v napajalni točki inštalacije in jo določimo na podlagi priključnih moči porabnikov z upoštevanjem faktorja sočasnosti (ne priklopimo vedno vseh naprav hkrati), ki je npr. za stanovanja med 0,3 in 0,5.

Standardi in predpisi

Pod standardizacijo razumemo po Zakonu o standardizaciji predpisovanje in uporabo standardov, tehničnih normativov, norm kakovosti proizvodov in storitev ter predpisov, ki jih določa zakon.

Pri nas so deloma še vedno JUS standardi, ki pa jih bodo v prihodnjem v celoti nadomestili slovenski standardi (SIST). Slovenski standardi bodo usklajeni z mednarodnimi in evropskimi standardi in so (bodo) nastajali v glavnem s privzemanjem.

Pomembnejše so naslednje oznake standardov:

standardi evropske skupnosti


24

slovenski standard

starejša oznaka slovenksih standardov

neregulirano

Elektroinstalacijski materiali

Pri izvajanju elektroenergetskih in telekomunikacijskih instalacij uporabljamo različne materiale, ki jih lahko razvrstimo v naslednje skupine:

- vodniki

- instalacijske cevi

- pribor za spajanje in pritrditev vodnikov in cevi

- kabli in pribor za spajanje in priključevanje

- varovalke in instalacijski odklopniki

- stikala

- vtično-spojne naprave

- razdelilniki

- merilne naprave za merjenje električne energije.

Vodniki pri električnih inštalacijah

Vodnike uporabljamo za prenos električne enrgije. Ker so energijske prenosne izgube pri določeni prenosni napetosti odvisne tudi od specifične upornosti uporabljene kovine, se za prenosne vodnike iz ekonomskih razlogov uporabljata predvsem baker in aluminij. Pri izračunih upoštevamo naslednji specifični prevodnosti (oz. upornosti R = 1/G):

- za baker 56 Sm/mm2

- za aluminij 35 Sm/mm2.

Obe vrednosti veljata pri temperaturi 20o C.

Ločimo dve vrsti vodnikov:

- gole, ki jih uporabljamo predvsem pri gradnji nadzemnih vodov

- izolirane, ki jih uporabljamo za električne instalacije in energetske napeljave.

- energetski izolirani vodniki in energetski kabli

- telekomunikacijski izolirani vodniki in telekomunikacijski kabli.


25

Prerezi vodnikov so normirani. Standardni prerezi vodnikov so: 0.5, 0.75, 1, 1.25, 2.5, 4, 6, 10, 16, 25, 35, 50, 70, 95, 120, 150, 185, 240, 300, 400 in 500 mm2. Vodniki do 16 mm2 so masivni ali pramenasti vodniki, ostale pa samo še kot pramenaste vodnike, da bi se izognili kožnemu efektu.

Slika 23: Vodniki

Vodnike označujemo glede na število žic


26

Tabela 4: Označevanje vodnikov in sponk

Grafični simboli Vrsta vodnika Oznaka priključnih sponk

Oznaka vodnika

Barva izolacije vodnikov

vodniki sponke

Sistem napetosti z izmeničnim tokom:

faze U, V, W L1, L2, L3 črna, rjava

nevtralni vodnik N N svetlo modra

Sistem napetosti z enosmernim tokom:

pozitivni vodnik + L+ črna, modra

negativni vodnik - L- črna, rdeča

srednji vodnik M svetlo modra

Zaščitni vodnik PE zeleno-rumena

Neozemljeni zaščitni vodnik

PU zeleno-rumena

Zaščitno-nevtralni vodnik PEN zeleno-rumena

Ozemljitev E brez barve, zeleno-rumena

Brezšumna ozemljitev TE brez barve, zeleno-rumena

Vodnike označujemo po standardih. Za vodnike so standardizirane barve izolacije različnih vodnikov, predpisani pa so tudi naslednji podatki: izvedba kabla, vrsta vodnika (iz bakra, aluminija), plašč kabla ali posebni ovoj, ...

Za označevanje vodnikov po standardih uporabljamo kombinacijo črk in številk, pri čemer uporabljamo oznake, ki so na naslednji sliki.


27

Slika 24: Označevanje vodnikov po standardih (DIN)

Elektroenergetske instalacije v zgradbah izvajamo podometno, nadometno, v ometu, v votli steni, v litem betonu , v kanalih ali pa kot električni tračni sistem.

Pri polaganju električnih instalacijskih vodnikov v in na zidove, strop, tla oziroma na naprave, uporabljamo za zaščito le teh instalacijske cevi, ki ščitijo vodnike pred mehanskimi poškodbami, pred škodljivimi vplivi vlage in raznih hlapov ali par v atmosferi. Uporabljamo dve vrsti instalacijskih cevi:

- termoplastične cevi:

- rebraste,

- gladke (toge cevi),

- zaščitne kovinske cevi (oklepne cevi) so mehansko izredno trdne in jih uporabljamo v industriji.

Slika 25: Termoplastične in zaščitne cevi

Vodnike spajamo zaradi podaljševanja ali zaradi cepljenja s sponkami. Spajkanje vodnikov ni dovoljeno. Spajamo v razvodnicah (dozah) s posebnimi sponkami, ki so izdelane za različne prereze vodnikov in za različne namene (npr. luči).

Podobno velja tudi za priključevanje aparatov in naprav: najpogosteje uporabimo objemke, ki razbremenijo vodnike pred mehanskimi obremenitvami. Za pravilno lego vodnika in za tesnjenje skrbijo uvodnice.


28

a) b) c)

d) e) f)

Slika 26: Različne sponke: a) aparatne sponke, b) sponke za brezvijačno spajanje, c) lestenčne sponke, d) priključne sponke , e) Wecco sponka, f) vrstna sponka

Slika 27: Razvodnice

Slika 28: Priključevanje v razvodnici

Pribor za montažo cevi in pritrdilni material

Da bi pravilno in trajno izvedli inštalacijo uporabimo pri montaži cevi:

- uvodnice in končnike (za zaščito izolacije ob vstopu ali izstopu vodnika v kovinsko cev ali ohišje),

- spojke in loke (za podaljševanje cevi in za pravilen potek cevi),

- skobe (držala za vodnike).

Slika 29: skobe


29

Vodnike povlečejo v inštalacijske cevi z jeklenim trakom, potem ko so cevi že položene.

Vtično-spojne naprave

Vtično-spojne naprave uporabljamo za priključevanje prenosnih porabnikov in ločimo dve različni skupini glede na predpise, ki jih moramo upoštevati:

- inštalacije v zgradbah,

- inštalacije v industriji.

Glede na izmenične sisteme električnih omrežij, ki jih sedaj uporabljamo, ločimo po številu polov naslednje vrste vtično-spojnih naprav: dvopolne (L, PEN), tripolne (L, N, PE), štiripolne (L1, L2, L3, N, PE) in petpolne (L1, L2, L3, N, PE).

Vtično-spojne naprave morajo biti izdelane tako, da je slučajen dotik delov pod napetostjo onemogočen.

Vtično-spojne naprave za instalacije v zgradbah

Vtičnice so naprave, ki omogočajo priključevanje prenosnih porabnikov na instalacijsko omrežje. Uporabljamo pretežno tripolne (oz. dvopolne z zaščitnim kontaktom) zaradi porabnikov manjših moči.

Vtičnice in vtikači morajo biti izdelani tako, da se, ko vtikamo vtič, zaščitni kontakt najprej sklene z ustreznim zaščitnim kontaktom vtiča.

Slika 30: Vtiči: dvopolni in petpolni

Slika 31: Natiči

Vtičnice so dvo in tripolne za napetosti do 250V in petpolne (tripolne s kontaktoma za nevtralni in zaščitni vodnik) za napetosti 380V, vse pa so projektirane za tokove do 16A. Vtičnice za nadometno montažo uporabljamo tam, kjer izvajamo instalacije nadometno (predvsem v vlažnih in prekomerno prašnih prostorih).

Vtičnice za posebne namene uporabljamo pri instalacijah male napetosti in telekomunikacijskih instalacijah. Grajene so tako, da jih ne moremo priključevati na vtično-spojne naprave drugih napetosti oz. namembnosti. V stanovanjskih in poslovnih prostorih uporabljamo vtičnice za telefone, interfone, ozvočenja, skupinske antenske naprave ipd.


30

Z vtičem povežemo porabnika preko ustreznega vodnika s fiksno instalacijo preko vtičnice. Danes izdelujejo dvo in tripolne vtiče in petpolne. Dvopolne izdelujejo za tokove do 10A, tri in petpolne pa za toke 16A.

Vtično-spojne naprave za industrijo

Zaradi težjih obratovalnih pogojev, potrebe po višjih tokovih (do 125 A) in obratovalnih napetosti (do 690 V), drugačnih frekvencah (do 500 Hz), večje stopnje mehanske zaščite ipd. se vtično-spojne naprave za industrijo izdelujejo po posebnih predpisih. Izdelujemo jih za različne nazivne napetosti, tokove, z različno stopnjo zaščite pred vlago-vodo, z različnimi izvedbami blokade pri vtikanju ali iztikanju vtiča pod napetostjo.

Inštalacije v stanovanjskih zgradbah

V stanovanjskih zgradbah je določena višina vtičnic (35 cm od tal), višina stikal (105 cm od tal). Za posebne prostore (kuhinja, kopalnica, ...) so določeni še drugi normativi: drugačna višina vtičnic v kuhinji, zaščita pred vlago, ...

Inštalacije v poslovnih prostorih

Potrebujemo večje število in drugačno porazdelitev energetskih in telekomunikacijskih vtičnic. Velikokrat jih polagamo v posebne kanale, ki so velikokrat tudi nadometno izdelani.

Podoben primer: šolske računalniške učilnice

Inštalacije v objektih s specifičnimi pogoji

V teh objektih morajo biti svetilke varnostne razsvetljave. Zgrajeni morata biti nadomestna in zasilna razsvetljava, za obe pa veljajo posebni predpisi o njuni izgradnji (npr. oddaljenost do drugih elektroenergetskih inštalacij).

Nadomestna razsvetljava: se ob izpadu omrežne napetosti preklopi na pomožni elektroenergetski vir in osvetljuje prostore z najmanjšo predpisano osvetljenostjo.

Zasilna razsvetljava: je varnostna razsvetljava, ki se ob izpadu preklopi na akumulatorsko baterijo in kaže najkrajšo pot iz stavbe.

V zadnjem času uporabljamo tudi posebno napajanje za naprimer strežnike (UPS = Uninterruptible Power Supply).

Inštalacije telekomunikacijskih naprav

Inštalacije telekomunikacijskih naprav razdelimo v grobem po namenu: za telefonijo, televizijo in radio, kabelske sisteme in informacijske sisteme (računalniške mreže). Danes jih ločimo tudi glede na hitrost prenosa signalov, ki jo podajamo v kbit/s ali s frekvencami signalov: (do 100 kHz ali 100 kbit/s (govorni signali); do 1 Mhz ali 1 Mbit/s (ISDN), do 16 MHz, do 100 MHz in do 2,6 GHz).

Razdelilne in stikalne naprave za stanovanjske objekte

Razlikujemo razdelilne in stikalne naprave za stanovanjske, poslovne in industrijske objekte. Priključene moči za stanovanjske objekte so odvisne od velikosti ter opremljenosti stanovanj in znašajo od 3,5 kW (16 A) do 7,5 kW (35 A).


31

Priključek na zunanje omrežje

Zunanje omrežje je lahko prostovodno ali kabelsko, kar vpliva na izvedbo priključka notranje napeljave. Ločimo:

- kabelski priključek

- prostovodni priključek.

Kabelski priključek je običajno priključek na podzemno kabelsko omrežje, izjemo tvorijo samonosilni kabli, pri katerih se priključek navadno izvaja kot prostovodni priključek, in kabelski priključki, ki se napajajo iz nadzemnih vodov. Poleg varovalk sta v omarici še števec električne energije in stikalna ura.

Razdelilniki

Glavni napajalni vod dovaja pri vseh instalacijah električno energijo do določenega mesta, kjer se potem razveja na posamezne glavne tokokroge. Le-ti napajajo skupine porabnikov v posameznih delih objekta. Vsak tokokrog je na začetku varovan z varovalko ali instalacijskim odklopnikom (pri trifaznih tokokrogih lahko z zaščitnim stikalom), ki so montirani na skupno ploščo, po potrebi s števcem električne energije in drugimi aparati. Napravo, v kateri delimo glavni napajalni vod na posamezne glavne tokokroge oziroma glavni tokokrog na tokokroge posameznih porabnikov, imenujemo razdelilnike.

Poznamo glavne razdelilnike, ki so meja med distribucijskim omrežjem in porabniki, in podrazdelilnike, ki so namenjeni gospodarneši porazdelitvi električne energije v objektih (npr. za razsvetljavo, za električne pogone). Te razdelitve naredimo predvsem glede na dovoljene padce napetosti.

220 V 50 Hz

FID

20 A

16 A

10 A

16 A

16 A

10 A

10 A

2P6+P2,5 mm2 / ic 23 mm

2P4+P2,5 mm2 / ic 16 mm

3P 2,5 mm2 / ic 16 mm

3P 2,5 mm2 / ic 16 mm

3P 2,5 mm2 / ic 16 mm

3P 1,5 mm2 / ic 13,5 mm

3P 1,5 mm2 / ic 13,5 mm

dovod

štedilnik (kuhinja)

pomivalni stroj (kuhinja)

pralni stroj (kopalnica)

infra pečka (kopalnica)

razsvetljava (dnevna soba, spalnica)

razsvetljava (kopalnica)

razsvetljava (drugod)

vtičnice

vtičnice

3P 2,5 mm2 / ic 16 mm

10 A3P 2,5 mm2 / ic 16 mm

16 A3P 2,5 mm2 / ic 16 mm

Slika 32: Enopolna shema stanovanjskega razdelilnika


32

Dimenzioniranje vodnikov in izračunavanje prereza vodnika

Instalacije v stanovanjskih, poslovnih in podobnih zgradbah so sestavljene iz skupin enofaznih porabnikov, v obrti in industriji pa imamo opravka pretežno s trifaznimi porabniki. Enofazni porabniki so najpogosteje ohmska bremena, trifazni pa induktivna (elektromotorji), ki poleg slabše delavnosti toka povzročajo tudi precejšnje vklopne sunke, kar moramo pri dimenzioniranju instalacij upoštevati.

Pri dimenzioniranju vodnikov in izračunavanju prereza vodnika upoštevamo:

- dopustne tokovne obremenitve - termično dimenzioniranje

- dopustni padci napetosti - električno dimenzioniranje

- dopustni najmanjši prerez - mahansko dimenzioniranje.

Termično dimenzioniranje vodnikov za notranje instalacije

Termično dimenzioniranje vodnikov in kablov pomeni določevanje dopustne tokovne obremenitve. Najvišja dopustna tokovna obremenitev vodnikov in kablov je odvisna od: prereza vodnika, vodnikove kovine, vrste izolacije vodnika, števila vzporedno potekajočih in obremenjenih vodnikov, zunanje temperature in načina polaganja.

Najpogosteje so dopustne tokovne obremenitve podane tabelarično v odvisnosti od naštetih faktorjev.

Električno dimenzioniranje

Predpisi določajo naslednje mejne dovoljene vrednosti padcev napetosti:

- 3% za električne instalacije razsvetljave, če računamo od točke napajanja ( npr. hišnega priključka)

- 5% za električne instalacije razsvetljave, če računamo od transformatorske postaje

- 5% za električne instalacije ostalih porabnikov, če računamo od točke napajanja ( npr. glavnega priključka objekta)

- 8% za električne instalacije ostalih porabnikov, če računamo od transformatorske postaje

V kolikor je dolžina električne instalacije daljša od 100 m, lahko povečamo dovoljeni padec napetosti za 0,005 % za vsak meter, ki, presega 100 m, vendar skupno največ 0,5 %. Padci napetosti so izraženi v odstotkih nazivne napetosti omrežja.

Za ohmska bremena je dopusten padec napetosti ob upoštevanju upornosti vodnika in dejstva, da padec napetosti nastopa v dovodnem in odvodnem vodniku

200 I lu% %

A U

oziroma prerez

2200 I lA mu% U

m


33

PRIMER:

Izračunati je treba napajalni vod za električno peč enojne dolžine 7 m, ki je priključena na napetost 220 V in je na koncu obremenjen s tokom 19 A. Dopustni padec napetosti je 1 %. Vod je izveden z vodnikom P, ki je položen v instalacijski cevi.

Računski prerez vodnika je:

2200 7 19 2 1656 1 220

A ,

mm

Izberemo normiran prerez 2,5 mm2, za katerega je predpisana talilna varovalka 16 A. Ker pa je v vodniku trajni tok 19 A, varovalka 16 A ne ustreza, vzeti moramo vodnik P prereza 4 mm2, za katerega je predpisana varovalka 25 A. Pri tem prerezu bo padec napetosti seveda manjši in sicer:

200 7 19 0 5456 4 220

u% , %

Kadar je podana moč porabnika P v W, uporabimo naslednjo enačbo za izračun padca napetosti:

2

200 l Pu% %A U

in prerez

22

200 l PA mu% U

m

Najpomembnejši porabniki moči so elektromotorji, ki predstavljajo za vir induktivno breme, zato moramo pri izračunu padca napetosti in prereza vodnika upoštevati tudi delavnost toka (cos ). Za enofazne velja:

200 l I cosu% %

A U

oz. 2

200 l P %A U

u%

in prerez

2200 l I cosA mu% U

m oz. 22

200 l PA mu% U

m

Pri trifaznem sistemu je prevajana moč P enaka:

3P U I cos W

kjer je U medfazna napetost in I tok v vodniku. Procentualen padec napetosti je:

100 3 l I cosu% %

U A

oz. 2

100 l Pu% %U A

Varovanje pred učinki električnega toka

2. Varovanje pred učinki električnega toka

Martina Leš, Elektrotehnika

34

in prerez

2100 3 l I cosA mu% U

m oz. 22

100 l PA mu% U

m

Mehansko dimenzioniranje

Mehansko trdnost električnih instalacij dosežemo že z nameščanjem vodnikov v instalacijske cevi in kanale ter z vgradnjo vodnikov v ali pod omet. Mehansko dimenzioniranje je potrebno le pri zbiralkah in glavnih razdelilnikih večjih porabnikov, saj imamo tam opraviti v primeru kratkih stikov s pojavi sil med vodniki. Za hišne instalacije obstaja le predpis o uporabi najmanjših dovoljenih prerezov vodnikov. Tako je minimalen prerez vodnikov, ki jih lahko uporabljajo za mehansko zaščitene vode v fiksnih instalacijah 1,5 mm2, če je bakren in 2,5 mm2, če je aluminijast. Izjemo predstavljajo vodi v svetilkah, ki imajo lahko manjši prerez, tj. do 0,5 mm2.

Električne tokove uporabljamo večinoma za napajanje naprav. V primeru neprimerne rabe, lahko steče električni tok skozi različne prevodne dele električnih naprav ali celo skozi človeško telo. Učinki izmeničnega električnega toka so odvisni od poti, po kateri teče tok skozi telo, od časa trajanja, kakor tudi od prevodnosti poti (npr. impedanca telesa, suh ali vlažen kontakt, ...).

Pri varovanju človeka pred učinki električnega toka moramo upoštevati vrsto električne napeljave. Pri frekvenci f = 50 Hz so učinki električnega toka naslednji:

začutimo tok(300 A)

bolečinaelektrod nemoremo izpustiti možna fibrilacija srca opekline, šok

Ief1 mA 100 A10 A1 A0,1 A10 mA0,1 mA Slika 33: Učinki izmeničnega električnega toka

Najpogostejša vira nevarnosti električnega toka sta pojavljanje visoke napetosti dotika zaradi okvare izolacije električnega porabnika in neposredni dotik vodnikov pod napetostjo.

Neposredni dotik dveh vodnikov :

dva fazna vodnika: 400 V 435 mA920 Ω

CB

B

UI

R

en fazni vodnik in nevtralni ali zaščitni vodnik: 230 V 230 mA1000

CB

B

UI

R

V obeh primerih sta toka večja od toka I0 = 30 mA, ki ga še dovoljujemo.

Neposredni dotik v primeru, ko je ozemljeno zvezdišče in se dotaknemo enega faznega vodnika:


35

CB

B ta

UI

lR R

Dobljene vrednosti so različne in samo v primeru, ko so tla zelo dobro izolirana, je tok manjši od 30 mA.

Druge nevarnosti predstavljajo neposredni dotik vodnikov, kadar je izolirano zvezdišče in steče tok zaradi kapacitivnosti omrežja do zemlje (pri višjih frekvencah!), okvare izolacije, prehajanje toka skozi ozemljitev, inducirane napetosti (visoke frekvence in visokonapetostni vodi!), preboj pri zelo visoki napetosti in zaostala napetost (npr. kondenzatorji in transformatorji po izklopu naprave).

Pri varovanju uporabljamo tudi izenačevanje potencialov, pri čemer povežemo različne naprave in napeljave (npr. priključno omarico, glavni zaščitni vodnik, toplovodno inštalacijo, radiatorje med seboj).

Zaščito pred električnim udarom delimo v tri osnovne skupine:

ZAŠČITA PRED ELEKTRIČNIM UDAROM

ZAŠČITA PREDNEPOSREDNIM DOTIKOM: Z IZOLACIJO,

Z OKROVI,

S PREGRADAMI,

S FI-ZAŠČITNIMI STIKALI,

ZAŠČITA PREDPOSREDNIM DOTIKOM: Z ODKLOPOM,

Z DODATNO IZOLACIJO,

Z ELEKTRIČNO LOČITVIJO,

DODATNA ZAŠČITA: UPORABA VARNOSTNE MALE

NAPETOSTI,

UPORABA ZAŠČITNE MALENAPETOSTI,

Z OMEJITVIJO ENERGIJE INTOKA.

Govorimo o treh stopnjah zaščite: zapščita pred neposrednim dotikom (zaščita pred vsemi deli naprave, ki so v času delovanja pod napetostjo), zaščita pred posrednim dotikom (varuje v primeru, ko nastopi napaka) in dodatna zaščita (FI-zaščitna stikala).

Podrobneje si oglejmo nekatere vrste zaščit. Na naslednji sliki vidimo osnovni princip zaščite pred neposrednim dotikom z izolacijo, s katero preprečimo, da bi v primeru okvare (kratkega stika med okrovom naprave in motorjem) tok lahko stekel preko človeka.

F1

N

M

Slika 34: Zaščita z zaščitno izolacijo


36

Zaščito pred neposrednim dotikom naredimo z dodatno izolacijo ali z s posebnim zaščitnim pokrovom (kanali za polaganje kablov, ...). Dotik lahko preprečimo tudi z ustreznim odmikom naprav iz dosega rok (z ograjo, z zapiranjem v omaro ali z ustrezno oddaljenostjo možnih kontaktnih površin).

Slika 35: Zaščite pred neposrednim dotikom

Zaščito pred posrednim dotikom lahko izvedemo s pomočjo izenačevanja potencialov, kar naredimo tako, da povežemo zaščitne vodnike različnih porabnikov na skupni zaščitni vodnik. Zaščito omogočajo neprevodna tla in galvanska ločitev s pomočjo ločilnega transformatorja.

Slika 36: Zaščita pri posrednem dotiku

Zaščito z malo napetostjo uporabljamo kadar obstaja nevarnost, da bi tok stekel preko človeškega telesa (pri delu v vlažnih prostorih, ipd.).


37

220 V

24 ali 42 V

F1

N

Slika 37: Zaščita z zaščitno malo napetostjo

Slika 38: Izvedba zaščitne male napetosti in funkcijske male napetosti

Pomembna je tudi zaščita z električno ločitvijo, pri čemer preprečimo v primeru okvare direktno povezavo naprav z električnim omrežjem. To naredimo z ločilnim transformatorjem, s čimer galvansko ločimo napajanje od aparata.

220 V

220 V

F1

N

Slika 39: Zaščita z električno ločitvijo


38

Glede na izvedbo zaščit pred električnim udarom delimo električne naprave v tri razrede:

I. Poleg osnovne izolacije morajo biti vključeni dodatni zaščitni ukrepi: prevodni deli

so povezani na zaščitni vodnik v inštalaciji. Oznaka: . V to skupino spadajo električne naprave s kovinskim ohišjem (npr. elektromotorji).

II. Poleg osnovne izolacije je izvedena še dvojna ali ojačitvena izolacija. Oznaka: . V to skupino spadajo električne naprave s plastičnim ohišjem (npr. električni gospodinjski aparati).

III. Uporaba varnostne male napetosti (npr. ročne električne svetilke). Oznaka: .

Ozemljitvene vodnike je potrebno pravilno načrtovati.

Oglejmo si dva primera zaščite z ozemljitvenim vodnikom: zaščito s posebnim ozemljilom in zaščito s skupnim ozemljilom.

Zaščita s posebnim ozemljilom

Vsi kovinski deli, ki niso pod napetostjo v normalnem obratovanju so galvansko povezani z zemljo preko ozemljila. V primeru okvare steče tok (Iok) s faznega vodnika preko ohišja do zemlje (Rz) in naprej preko obratovalne ozemljitve (Rob) in nevtralne točke transformatorja spet do faznega vodnika.

RzRob

Iok

L1

N

L3

L2

Slika 40: Zaščitna ozemljitev s posebnim ozemljilom

Da je varovalni ukrep učinkovit, mora biti izpolnjen naslednji pogoj: padec napetosti, ki ga povzroča tok okvare na upornosti zaščitne ozemljitve, ne sme biti večji od dopustne napetosti dotika 65 V. Pogoj je izpolnjen, kadar sta upornosti ozemljila (Rz) in obratovalnega ozemljila dovolj majhni.

Ωdopz

n

UR

k I

Ωdopob

n max

UR

k I

Pri tem upoštevamo naslednje podatke: dopustna napetost dotika Udop (Udop = 65 V), nazivni tok varovalke In in faktor izklopnega toka k in nazivni tok varovalke največjega porabnika v omrežju Inmax. Potrebni faktor izklopnega toka k za varovalke ali instalacijski odklopnik je za hitre varovalke 3,5 za odklopnike 2,5 in za zaščitna stikala 1,25. Običajno uporabimo že izračunane vrednosti.


39

Tabela 5: Upornosti ozemljil glede na nazivni tok varovalk pri k = 3,5 za hitre varovalke

In [A] 6 10 16 20 25 35

Rz [] 3.9 1.86 1.16 0.93 0.74 0.53

Zaščita s skupnim ozemljilom

Za skupinsko ozemljitev se uporablja razvejana vodovodna mreža in kovinski plašči kablov nizko napetostnega omrežja ali posebej vkopan železni pocinkani trak (valjanec). Ob preboju izolacije bodo toki okvare stekli od faznega vodnika preko ohišja porabnika na skupno ozemljilo, nato v zvezdišče transformatorja in nazadnje v fazni vodnik. Tok okvare mora biti dovolj velik, da povzroči hitro pregoretje varovalk poškodovanega porabnika in tako prepreči zadrževanje previsoke napetosti dotika.

Pri pravilni izvedbi tega varovalnega ukrepa je omejena upornost zanke z:

Ωfza

n

UR

k I

,

kjer je upornost zanke (Rza), fazna napetost (Uf), nazivni tok varovalke (In) in faktor izklopnega toka (k).

L1

N

L3

L2

Slika 41: Zaščitna ozemljitev s skupnim ozemljilom

Upornost zanke je treba temeljito izmeriti, preden začne naprava obratovati. Če je upornost zanke prevelika za nekatere močnejše varovalke, je treba uporabiti drug varnosti ukrep, npr. napetostno zaščitno stikalo.

Pri uporabi vodovodnega omrežja za skupno ozemljilo moramo paziti na možnost, da se ozemljitev prekine z vgrajenimi izolirnimi vložki ali plastičnimi cevmi. Pri zaščitni ozemljitvi s skupnim ozemljilom je postavljena zahteva, da skupna upornost ozemljila ne presega vrednosti 2 , s čemer preprečimo, da bi ob zemeljskem stiku ene faze dobila druga fazna vodnika večje napetosti kot 250 V proti zemlji.

Pravilna povezava kovinskih ohišij z zaščitnimi ozemljili izvedemo preko zaščitnih vodnikov. Vsakega porabnika vežemo preko zaščitnega vodnika na zaščitno ozemljitev.


40

Zaščitni vodniki in ozemljitveni vodi morajo biti stalno položeni, razen pri prenosnih porabnikih, ki morajo imeti v priključnem vodu poseben vodnik - zaščitni vodnik.

Zaščitni vodnik in ozemljitvene vode je potrebno pravilno dimenzionirati. Tehnični predpisi za izvajanje električnih instalacij v zgradbah predpisujejo minimalne dopustne prereze zaščitnih bakrenih vodnikov.

Z obema načinoma zaščitne ozemljitve ne moremo preprečiti visoke napetosti dotika, ampak le omejujemo čas trajanja. Čas trajanja visoke napetosti dotika je odvisen od časa pregoretja varovalke ali odklopa odklopnika in lahko znaša v neugodnih razmerah tudi do 10 sekund.

Ničenje

Pogosto srečamo ničenje ko varovalni ukrep. Pri ničenju kovinska ohišja in ostale prevodne dele porabnika, ki niso v času obratovanja pod napetostjo, galvansko povežemo z nevtralnim vodnikom omrežja. Pri ničenju uporabljamo nevtralni vodnik kot povratni vodnik ta toke okvare (Iok). Zavarovanje pred previsoko napetostjo dotika dosežemo, ko varovalka pregori zaradi prehoda toka okvare prek varovalke varovanega porabnika. Pri ničenju je tok okvare hkrati tudi tok enofaznega kratkega stika, njegova velikost pa je odvisna od fazne napetosti in skupne upornosti tokokroga (upornost zanke). Ničenje lahko uporabimo, če je zvezdišče transformatorja ozemljeno.

Rz

Rob

Iok

L1

N

L3

L2

Slika 42: Ničenje

Za ničenje morajo biti izpolnjeni določeni pogoji.

Prvi pogoj ničenja - kadar nastane kratek stik med fazo in nevtralnim vodnikom na katerem koli mestu omrežja, mora biti tok okvare (Iok) večji ali enak izklopilnemu toku najbližje varovalke. Zato prereze vodnikov dimenzioniramo tako, da je:

Aok nI k I

pri tem je upornost zanke:

Ωfza

n

UR

k I

Iz tega pogoja opazimo omejen učinek ničenja pri večjih razdaljah (tokokrogi) od transformatorske postaje do potrošnika. Zato so podane mejne dolžine vodnikov, pri katerih še lahko uporabimo ničenje v omrežjih do 400 V.


41

Drugi pogoj ničenja - če v ničenem omrežju pride do stika enega vodnika z zemljo, bo stekel po zemlji prek obratovalnega ozemljila tok zemeljskega stika in bo tako dobil napetost, za katero moramo zagotoviti, da bo manjša od 65 V. Zaradi tega zahtevamo, da je upornost obratovalne ozemljitve (Roz) vedno:

. 2ΩozR

Zaradi možnosti, da pride do prekinitve ničelnega vodnika, mora biti nevtralni vodnik ozemljen na koncu vsakega odcepnega omrežja. Pri nadzemnih vodih mora biti nevtralni vodnik ozemljen vsakih 200 m. Skupna upornost ozemljitve skupine med seboj najbližjih ozemljitev odcepov ne sme biti večja od 5 .

Tretji pogoj ničenja - pomembno je medsebojno razmerje prereza nevtralnega in faznega vodnika, ker je od tega odvisno, kakšna napetost se bo pojavila v nevtralnem vodniku v primeru okvare ničenega omrežja. Pri bakrenih izoliranih vodnikih in kablih sta prereza enaka do 16 mm2, pri nadzemnih vodih pa do 50 mm2. Če so prerezi faznih vodnikov večji od navedenih, potem ima lahko nevtralni vodnik dve stopnji manjši prerez iz vrste standardnih prerezov za vodnike.

Zahtevamo, da je nevtralni vodnik enako izoliran kot fazni vodnik, razlika je le v barvi vodnikov. Za označevanje nevtralnega vodnika je predpisana svetlo modra barva.

Četrti pogoj ničenja - nevtralni vodnik mora biti v vsej dolžini mehanično in električno neprekinjena celota. Nikjer ne sme biti varovan z varovalkami ali odklopniki. Nevtralniega vodnika ne izklapljamo.

Poleg opisanega postopka poznamo še ničenje s posebnim zaščitnim vodnikom.

Kratek stik

Povečanje jakosti toka v vodniku povzroči segrevanje vodnika, ki narašča kvadratično glede na jakost toka. Posledica dviga temperature je hitrejše staranje izolacije. Kratek stik nastane zaradi preobremenitve ali stika golih vodnikov različnega potenciala pri porabnikih, pri proizvajalcih električnega toka ali pa na prenosnih vodih. Mesto kratkega stika označimo na shemi s puščico. Upornost tokokroga se bistveno zmanjša, hkrati pa steče bistveno večji tok. Zaradi hkratnega povečanja temperature je lahko proizvedena toplota tako velika, da pride do požara.

R

Slika 43: Kratek stik (označitev)


42

Primer: Skupina žarnic (svetilka) ima upornost R = 300 in je oddaljena 30 m od glavnih dovodnih vodnikov omrežja s stalno napetostjo 220 V. Prerez bakrenega vodnika je 1,5 mm2. Zaradi slabe izolacije nastane kratek stik ob priključku porabnika. Izračunajmo tok kratkega stika in njegovo moč!

Upornost dovodnih vodnikov izračunamo s pomočjo specifične upornosti (= 0,018 · 10-6 m).

2

2

2 2 30m 0 018 Ωmm 0 72Ω1 5mm m

l ,R ,A ,

Zaradi omrežne napetosti U = 220 V, bo skozi skupino žarnic tekel tok:

220 V 731,5mA

300 0 72 ΩI

,

Že od prej vemo, da je prerez 1,5 mm2 dovolj velik za tako majhen tok, saj bi brez škode prenesel tudi tok velikosti 16 A.

Če se dovodni žici ob porabniku dotakneta, ni med njima praktično nobene upornosti. Stalna napetost požene skozi obe žici tok kratkega stika:

220 305 5A0 72k

UI ,R ,

Kratkostična moč, ki nastopi zaradi kratkostičnega toka Ik:

2 2341 3 0 7 67 kWk kP I R , ,

Tako velika toplota povzroči, da se stopi žica z izolacijo vred. Do takega toka praktično ne more priti, saj nismo upoštevali v izračunu oddaljenosti od elektrarne in upornosti povezovalnih vodnikov do nje.

Da bi preprečili posledice kratkega stika uporabljamo varovalne naprave. Na izbranem mestu namenoma zmanjšamo prereze vodnikov, tako da se pri prevelikem toku ta mesta raztalijo in s tem prekinejo električni tokokrog. Opisali smo princip delovanja taljivih varovalk.

Nizkonapetostne taljive varovalke

Nizkonapetostne taljive varovalke uporabljamo za varovanje vodnikov, kablov in nparav pred različnimi mejami termične obremenitve.

Slika 44: Taljive varovalke


43

Varovalke so sestavljene iz podstavka, varovalnega vložka, kape varovalke in velikostnega vložka (preprečuje vstavitev varovalke napačnega velikostnega razreda). V zadnjem času jih nadomeščamo z drugimi vrstami varovalk.

Inštalacijski odklopniki

Inštalacijski odklopniki (avtomatske varovalke) so enopolni stikalni aparati, sestavljeni iz bimetalnega in elektromagnetnega sprožnika. Bimetalni sprožnik odklopi v primeru preobremenilnega toka, elektromagnetni pa v primeru nastanka kratkega stika. Oba povzročita izklop odklopnika, ki ga ponovno vklopimo z ročnim stikalom. Uporabljamo jih predvsem v stanovanjih in poslovnih prostorih.

Slika 45: Princip delovanja bimetalnega releja

V bimetalnem sprožniku se bimetalni trak zaradi segrevanja (s tokom) upogne in odklopi kontakt. Pri elektromagnetnem sprožniku izkoriščamo delovanje magnetnih sil, ki nastanejo zaradi kratkega stika.

Stikala in odklopniki

Stikala in odklopnike uporabljamo za predvsem ročno vklapljanje in izklapljanje električnih naprav pod obremenitvijo. V stikalnih aparatih uporabljamo naslednje sprožnike:

- termični preobremenitveni sprožnik (bimetalni sprožnik za zaščito pred preobremenitvenimi tokovi),

- magnetni kratkostični sprožnik (zaščita pred kratkostičnimi tokovi):

- primarni nadtokovni sprožniki (se napajajo iz glavnega tokokroga mehanskega sitkalnega aparata in so grajeni za manjše nazivne tokove),

- sekundarni nadtokovni sprožniki,

- podnapetostni sprožnik (ščiti trifazne naprave pred dvofaznim obratovanjem, kadar izpade ena faza),

- napetostni sprožnik (vzbuja ga napetostni vir in je namenjen odpiranju mehanskega sitkalnega aparata).

Razlika med zaščitnimi stikali in odklopniki je predvsem v njihovi vzdržljivosti proti učinkom kratkostičnih tokov. Kadar uporabimo stikala, moramo uporabiti dodatno še ustrezno varovalko.


44

FI-zaščitna stikala

FI-zaščitna stikala so namenjena zaščiti pred električnim udarom. So tokovna zaščitna stikala, ki jih sproži tok, ki steče od faznega na zaščitni vodnik ali po kakšni drugi poti v zemljo. Uporabljamo jih v stanovanjskih, poslovnih in drugih prostorih.

Sestavljena so iz diferenčnega transformatorja, kontaktnega dela in vklopno-izklopnega mehanizma z elektromagnetnim sprožnikom.

Pri normalnem obratovanju mora biti vsota tokov enaka 0. Kadar pride do okvare, steče okvarni tok mimo tokovnega stikala in vsota tokov ni več enaka 0. Diferenčni tok inducira napetost v diferenčnem transformatorju in elektromagnetni sprožnik izklopi stikalo.

Stikalo ne varuje pred kratkostičnimi tokovi, saj ti tokovi (npr. med faznim vodnikom in nevtralnim vodnikom ali med večimi faznimi vodniki) ne povzročijo diferenčnega toka. Zaradi tega moramo v taki inštalaciji uporabiti še varovalke ali inštalacijske odklopnike ali odklopnike. Stikala lahko odklapljajo z različno selektivnostjo, kar moramo upoštevati ob izgradnji inštalacije.

Nazivni tokovi (In): 6, 8, 10, 13, 16, 20, 25, 32, ... A

Diferenčni tokovi (In): 6, 10, 30, 100, ... mA

Izklopni časi:okrog 30 ms

Podobno delujejo tudi napetostna zaščitna stikala, ki imajo namesto diferenčnega transformatorja, ki zaznava razliko med tokovi, napetostni rele (odklopnik). Ob previsoki napetosti odklopnik odklopi kontakt v 0.1 s. Napetostno zaščitno stikalo zahteva, da moramo povezati zaščitni vodnik preko releja na pomožno ozemljitev.

Poznamo tudi DI-zaščitna stikala, ki imajo večjo občutljivost. Za svoje delovanje potrebujejo napajalno napetost, zato jih uporabljamo bolj izjemoma.

Slika 46: FI-zaščitno stikalo


45

Slika 47: Shema FI-zaščitnega stikala

Zaščita pred udarom strele

Direktni udar strele v objekt rešimo s strelovodno inštalacijo, vendar pa ta zaščita ni popolna, saj se pojavijo še sekundarne posledice udara strele, ki jih moramo rešiti z dodatnimi zaščitami. Pri atmosferski razelektritvi med dvema različnima potencialnima ploskvama (oblakoma), ki predstavljata ogromen kondenzator. Preboj povzroči izjemno močan tokovni udar (od neakj 10 kA do 200 kA), zaradi katerega nastane v zelo kratkem času (cca. 30 s) izjemno močno magnetno polje H. Tokovi preko ohmskih upornosti in magnetno polje preko induktivnosti sistemov ustvarijo izjemno močne napetostne sunke, ki so lahko nekaj tisočkrat večji od izolacijske sposobnosti naprav, kaj šele od njihovih nazivnih napetosti.

Električni tok, ki ga povzroči atmosferska praznitev se preko mrež električnega, telefonskega, plinskega, vodovodnega in drugih povezav razširi tudi na bližnje sosednje objekte, kjer prav tako povzroči poškodbe in uničenje opreme. Posledice udara strele oziroma električnega toka zaradi izpraznitvenega naboja oblaka lahko vplivajo na druge objekte preko prostora, saj se elektromagnetni vplivi širijo z ustvarjanjem protinaboja na kovinskih masah ali pa z induciranjem napetosti v zankah, ki jih oklepa magnetno polje, ki nastane zaradi močnega spreminjanja razelektritvenega toka. Prenapetostni vpliv je torej posledica ohmskih, induktivnih in kapacitivnih povezav. V praksi se je izkazalo, da se vplivi udara strele širijo v prostorskem radiju do 1,5 km od centra udara, ki pa je lahko v objektu ali med oblaki. Če so objekti med seboj povezani z mrežami, je vpliv opaziti na večji razdalji.


46

Slika 48: Udar strele in učinki

Zaščitni ukrepi

Da bi se pravilno zaščitili pred škodljivimi in uničujočimi pojavi se v mednarodnih predpisih pojavljajo zahteve po zunanji zaščiti proti streli, ki zajemajo zaščito zgradb proti ognju, meanskim poškodbam, poškodbam električnih inštalacij (osnovni evropski standard ENV 61024: 1. del):

- Za zunanje nizkonapetostne proste vode uporabljamo odvodnike razreda A (IEC 99.1), ki jih večinoma vgrajujejo elektrodistribucijska podjetja.

- Za zaščito pred direktnimi udari strele vgrajujemo v distribucijske omarice odvodnike razreda B, ki preprečujejo vdor direktnega ali delnega udara strele v notranjost stavbe.

- Prenapetosne odvodnike, ki sledijo razredu B je možno na krajših vodih (7 m) zaščititi s premostitveno tuljavo.

- Odvodnike razreda C vgrajujemo kot prenapetostno zaščito v notranje napeljave (običajno: razdelilne omarice).

- Naslednja stopnja zaščite tik pred ščiteno napravo so zaščitni odvodniki razreda D; najpogostejša oblika je vmesnik, ki ga montiramo direktno na nizkonapetostno mrežo.

- Zaščitni element VTD je vgrajen v samo ščiteno napravo.

Vse energetske prenapetostne zaščite uporabljamo tudi v telekomunikacijah in informatiki.


47

Slika 49: Varovanje v objektih

Prenapetostni Odvodniki strele in Prenapetostni odvodniki Prenapetostni odvodniki odvodniki prenapetostni odvodniki in vmesniki v ščitenih napravah

Slika 50: Primer: vrste prenapetostnih zaščit

Električna omrežja Martina Leš, Elektrotehnika

48

3. Električna omrežja

Električna mreža je sistem vodov, opremljen z vsemi potrebnimi napravami. Namenjena je prenosu električne energije od elektrarne do mesta potrošnje.

Pri nas imamo sistem f = 50 Hz in napetosti 220 in 380 V, po standardih IEC pa bomo prešli v prihodnjih letih na 230 in 400 V napetosti.

Razvoj električnih mrež

Razvoj električnih mrež je tesno povezan z razvojem elektrarn in s problemom napajanja porabnikov. Omenimo lahko nekaj točk v razvoju električnih mrež:

- l. 1882 je zgradil Edison v New Yorku prvo elektrarno,

- v letih med 1880 in 82 so bili izdelani prvi transformatorji,

- 1892 oljni transformator,

- 1887 prvi generator in zatem še 3-fazni motor 3-fazne izmenične napetosti,

- 1910 daljnovodi napetosti 110 kV.

Vrste električnih mrež

Električna omrežja razlikujemo po izvedbi, vrsti toka, napetosti in obliki ter frekvenci. Po izvedbi jih delimo na prostozračna omrežja (daljnovodi) in na kabelska omrežja.

Pri omrežju, ki poteka na prostem - daljnovod, je potrebno upoštevati razen električne varnosti še določeno mehansko trdnost. Projektant mora daljnovod projektirati glede na mehanske lastnosti vodnikov, temperaturne spremembe, upoštevati morajo sile vetra in zaradi njega nastala lastna nihanja, sile med vodniki zaradi električnega in magnetnega polja, itn. Vodniki morajo biti tako napeti, da v njih vlada dopustna natezna napetost tudi v neugodnih obratovalnih pogojih (dodatne obremenitve naprimer zaradi snega, ledu, in ostanejo vedno medsebojno oz. od tal oddaljeni v skladu s tehniškimi predpisi (velikost in konstrukcija stebrov).

Kabelska omrežja so sicer dražja od zračnih vodov, vendar jih iz estetskih in varnostnih razlogov vse več uporabljamo. Običajno jih polagamo v zemljo, lahko pa tudi v posebne kabelske kanale ali prosto po zraku na stebrih. Ker so po montaži večkrat težko dostopna, morajo biti ustrezno varovani pred mehanskimi in kemičnimi vplivi ter vlago.

Po vrsti toka delimo mreže na mreže za enosmerni tok (sestavljata jih dva vodnika), mrežo za izmenični tok (trifazne mreže z ničelnim vodnikom ali brez njega).

Danes uporabljamo v elektroenergetiki izključno sistem konstantne napetosti, kar pomeni, da vzdržujemo konstantno napetost, spremembam obremenitve pa se prilagajamo s spremembami toka.

Za vsako omrežje je značilna nazivna napetost, od katere so odvisne različne lastnosti omrežja (električna trdnost izolacije), med drugim tudi najvišja obratovalna napetost, ki v normalnem obratovanju ne sme biti prekoračena. Po nazivnih napetostih ločimo omrežja nizkih, srednjih, visokih in najvišjih napetosti. Zgornje meje ter napetosti leže pri 1 kV (nizke), 35 kV (srednje), 275 kV (visoke) in trenutno približno 1300 kV (najvišje napetosti).


49

Po obliki ločimo odprte mreže in zankaste mreže. Pri odprtih mrežah dovajamo električno energijo le z ene strani. Takšna mreža je enostavna in poceni, vendar z majhno obratovalno vrednostjo. V primeru izpada napajalne točke ostanejo vsi potrošniki brez dovoda električne energije.

1 2 3 4 5 6 7 8

Slika 51: Odprte mreže

12

3 4 5 6

87

Slika 52: Zankaste mreže

V drugem primeru napajamo potrošnika z dveh ali več strani. Pri izpadu ene strani dobijo potrošniki električno energijo z druge strani. Obratovalna vrednost teh mrež je večja od prej omenjenih.

Po funkciji ločimo omrežja na prenosna (transportna) in na razdelilna (distribucijska) omrežja.

Mesta in večja naselja oskrbujemo z električno energijo preko prenosnega omrežja ter napajalne transformatorske postaje (ene ali več), kjer izvedemo transformacijo 110/20(10) kV. Distribucijski (napajalni) vodi prenašajo električno energijo od prehodnih ali končnih transformatorskih postaj do stanovanjskih blokov oz. določenih mest v naselju. Tam se ponovno izvede transformacija 20(10)/0,4(0,231) kV ter preko nizko napetostnih (NN) razdelilnih vodov napaja posamezne NN potrošnike.

G10...27 kV 110...380 kV 6...36 kV 380 V

Prosti vodniki

Slika 53: Prenosno omrežje - primer


50

Standardna frekvenca električnega omrežja

Nazivna frekvenca električnega omrežja pri nas je 50 Hz. Pri normalnem obratovanju elektroenergetskega sistema sme znašati odstopanje od nazivne vrednosti v času 15 minut ± 0,1 Hz, če se izvaja avtomatska regulacija frekvence in moči v električnem omrežju. Če poteka regulacija ročno, lahko to odstopanje znaša ± 0,2 Hz. V izjemnih primerih (višja sila) pa se sme nazivna frekvenca električnega omrežja zmanjšati do 49,5 Hz. V tem primeru je potrebno zregulirati na prej omejeno odstopanje najkasneje v eni uri.

Krmiljenje in regulacije Martina Leš, Elektrotehnika

Razsvetljava

Svetloba

Svetloba je elektromagnetno valovanje. Posamezne barve zavzemajo naslednje intervale valovnih dolžin. Vrsto svetlobe razdelimo glede na valovne dolžine svetlobe.

10-16 10-14 10-12 10-10 10-8 10-6 10-4 10-2 100 102 104 106 [m]

kozmična sevanja žarki rentgen optičnosevanje

radar TV tehnični enosmernitokovi

100 200 300 400 500 600 700 800 106

vidnoobmočje

[nm]

Slika 54: Območja valovnih dolžin

Nastanek svetlobe

Svetloba nastane zaradi termičnega in zaradi luminiscentnega sevanja. Termično sevanje je posledica visoke temperature in ga fizikalno razložimo na podlagi kvantne teorije sevanja črnega telesa po Planckovem zakonu:

( )0

5, 2ckM t c eλ π λ

−

= ⋅ ⋅ −

1

-2 4

oziroma po Stefan-Boltzmanovem zakonu, pri katerem upoštevamo vse dolžine valovanj:

4 8, kjer je 5,66 10 Wm KeM Tσ σ− −

= = ⋅ .

Z luminiscentno svetlobo označujemo vso svetlobo, ki ne nastane zaradi termičnih procesov. Razlikuje se predvsem glede načina sproščanja energije črnega telesa. Fizikalno ga definiramo kot pojav, ko snov oddaja elektromagnetno sevanje, katerega jakost je za izbrane valovne dolžine in manjša spektralna področja večja od termičnega valovanja pri isti temperaturi izbrane snovi.

Pod vplivom električnega polja se prično prosti elektroni in ioni gibati, posledica trkov pa je vzbujanje atomov. Pri tem pride do nastanka (izsevanja) fotonov, katerih energija in dolžina valovanja sta točno določena s snovjo (samo ena spektralna črta!). Posebno področje predstavljajo snovi, pri katerih dobimo področje vidnega spektra in pojav imenujemo fotoluminiscenca. Izrabljamo ga pri fluorescentnih ceveh (neonske žarnice).

51


Tabela 6: Vrsta svetlobe

Vrsta svetlobe

Valovna dolžina [nm]

Ime (oznaka) Opis

100 – 280 UVC Povzroča pordečitev kože, je pa škodljivo očem in povzroča vnetje očesne veznice. Od 250 – 265 nm ga uporabljamo za razkuževanje prostorov.

280 – 315 UVB Povzroča pordečitev kože (erythem) in pigmentacijo kože, kakor tudi tvorjenje vitamina D2.

Ultravijolična svetloba

315 – 400 UVA Vzpodbuja luminiscenco, fotobiološke in fotokemične procese. Povzroča pigmentacije kože, vendar brez vnetja.

400 430 vijoličasta

430 480 modra

480 505 modro zelenkasta

505 530 zelena

530 560 zeleno rumena

560 590 rumena

590 620 oranžna

Vidna svetloba

(barve)

620 760 rdeča

Ločimo:

- monokromatsko svetlobo, - sestavljeno svetlobo.

780 – 1400 IRA

1400 – 3000 IRB

Infrardeča svetloba

3000 – 106 IRC

Koža občuti sevanje kot toploto, za oko pa je nevidno.

Svetlobo razlagamo kot svetlobno sevanje s hitrostjo širjenja c 3 108 ms-1, kakor tudi s pomočjo kvantne teorije, kjer predstavimo svetlobo z delci – s fotoni.

Oko ni enakomerno občutljivo na svetlobo vseh valovnih dolžin. Najobčutljivejše je na zeleno rumeno barvo svetlobo valovne dolžine 555 nm.

Človeško oko je različno občutljivo na različne barve tudi pri nočni svetlobi, ko prevzamejo glavni del naloge palčke, in pri dnevni svetlobi, ko prevzamejo glavni del čepki.

52


400 450 500 550 600 650 700 7500

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0.8

0.9

1

[nm]

V( )

Slika 55: Relativna svetlobna občutljivost za dnevni (----) in nočni vid (- - -)

Vpliv svetlobe na človeka

Elementarne vidne funkcije, kot naprimer ostrina vida, adaptacija, akomodacija, kontrastna občutljivost, hitrost opazovanja in globinski vid, so odvisne od nivoja osvetljenosti. Te funkcije dosežejo največjo vrednost pri 10.000 lx.

Osvetljenost vpliva na aktivnost in dobro počutje človeka.

Fotometrija

Da bi lahko merili svetlobo oziroma primerjali svetila in njihove učinke, oporabljamo naslednje osnovne veličine in enote:

svetlobni tok,

svetilnost,

osvetljenost,

svetlost.

Svetlobni tok je celotna oddana moč sevanja svetlobnega vira, ki jo človeško oko ovrednoti kot svetlobo. Svetlobni tok je določen kot kvocient množina svetlobe v času sevanja.

[ ]lmQt

Φ=

En lumen je svetlobni tok, ki ga seva točkovni vir svetlobe svetilnosti 1 cd (candele) v enoti prostorskega kota 1 sr (steradian) enakomerno v vse smeri. Svetilnost predstavlja merilo za vrednost svetlobe, ki seva v določeni smeri. Svetilnost (svetlobnega vira v določeni smeri) je razmerje med svetlobnim tokom, ki ga vir v dani smeri seva v element prostorskega kota in elementom prostorskega kota:

[ ]cdIω

Φ=

53


Enota svetilnosti je candela (cd). Candela je svetilnost, ki jo seva sevalni vir v določeni smeri s frekvenco 540 1012 Hz in z jakostjo sevanja v smeri steradiana 1/683 W.

Prostorski kot je del prostora, ki ga oklepa plašč stožčastega ali piramidastega izseka krogle s polmerom r. Velikost prostorskega kota opišemo s površino svetlobne ploskve, ki leži na površini krogle, v katere središču se nahaja točkasti vir svetlobe, in kvadratom polmera krogle:

[ ]2 srSr

ω= ,

kar znaša za celotno kroglo:

[ ]2

2 2

4 4 srS rr r

π

ω π= = = .

Osvetljenost je merilo za intenzivnost svetlobe, ki pada na določeno površino. To je gostota svetlobnega toka, ki pada na ploskev:

[ ]E Φ= lx

A

Enota osveljenosti je lux (lx). En lux je osvetljenost površine 1 m2, na katero pada enakomerno porazdeljen svetlobni tok enega lumna. Izraz za osveljenost lahko zapišemo tudi v naslednji obliki:

[ ]2 2 lxI IEA r r

ω

ω

Φ ⋅= = =

⋅

Osvetljenost je mogoče izračunati v vsaki izbrani točki ravnine.

h

I

EHE

EV Slika 56: Vpad svetlobe na ravnino

Osvetljenost v določeni točki je mogoče glede na položaj osnovne ravnine izraziti kot horizontalno ali vertikalno osvetljenost (EH ,EV ).

54


Glede na sliko je horizontalna osvetljenost definirana z enačbo

2HIE E cos cosrα

α α= ⋅ = .

V praksi pogosto namesto oddaljenosti r uporabljajo kar samo višino h, saj med njima obstaja povezava:

hrcosα

=

Enačba za izračun osvetljenosti EH na osnovi višine h ima naslednjo obliko:

32H

IE coshα

α= ⋅

PRIMER:

Osvetljenost ploskve, ki jo osvetljuje točkasti vir svetlobe, oddaljen 1m, znaša 100 lx. Kolikšna bo osvetljenost te ploskve, če točkasti vir svetlobe prestavimo na dvakratno razdaljo od ploskve?

2 21

2 2

100 1 100 cd100 25 lx2

I E rIEr

= ⋅ = ⋅ =

= = =

Osvetljenost pade na četrtino!

Osvetljenost z naravno svetlobo v luxih je predstavljena v naslednji tabeli.

Tabela 7: Različne osvetlitve

Okolje Osvetljenost [lx]

na prostem pri polni luni 0,5

v sobi podnevi 300

na prostem ob oblačnem vremenu

1000

na prostem ob sončnem vremenu

100000

Svetlost je edina svetlobno tehnična veličina, ki jo človeško oko zaznava neposredno. Predstavlja merilo za sijavost, to je za svetlobni vtis o bolj ali manj svetli, svetleči ali osvetljeni površini. Definirana je z enačbo:

( )2I IL cd / mA A cosα

= =⋅

Ena candela na kvadratni meter je definirana kot svetlost homogenega vira z ravno površino, ki seva s svetilnostjo ene candele pravokotno na to površino.

55


Tabela 8: Svetlost svetil

Svetilo Svetlost [cd/m2]

mesec (0,02-0,05) 10-3

sonce v zenitu (1650-22500) 10-3

žarnica z žarilno nitko (45-60) 10-3

Svetlobni izkoristek je razmerje med oddajanim svetlobnim tokom in prejemano močjo:

[lm/W]P

ςΦ

=

Recipročna vrednost svetlobnega izkoristka je specifična poraba:

[lm/WPΨ=

Φ]

Primer svetlobnih izkoristkov nekaterih seval (mejne vrednosti):

- žarnice z žarilno nitko – vakuumske 8 lm/W

- fluorescenčne sijalke (cevi) 75 lm/W

- sijalke na natrijevo paro – nizkotlačne 170 lm/W

Izkoristek razsvetljave je razmerje med koristnim svetlobnim tokom k, padajočim na delovno ravnino, in celotnim svetlobnim tokom c svetila:

[ ]k

c

%ηΦ

=Φ

Potrebni svetlobni tok na neki ploskvi določimo s produktom potrebne osvetljenosti E in površino delovne ravnine S, pri čemer upoštevamo še izkoristek razsvetljave:

[ ]lmE Sη

⋅Φ=

Izkoristek razsvetljave je odvisen predvsem od naslednjih dejavnikov: načina razsvetljave, oblike in kvalitete svetilke, odbojnosti sten in stropa, višine (razdalje) svetilke nad delovno ravnino, izkoristka prostora (razmerja med dimenzijami v prostoru). Način razsvetljave je zelo pomemben faktor pri določanju izkoristka, zato lahko le-tega približno določimo na osnovi izbranega načina razvetljave.

Tabela 9: Izkoristek glede na način razsvetljave

Vrsta razsvetljave Izkoristek

direktna razsvetljava 0,45-0,60

pretežno indirektna razsvetljava 0,35-0,50

indirektna razsvetljava 0,25-0,35

56


Svetlobni viri

Električne svetlobne vire delimo glede na način nastajanja svetlobe v dve skupini:

svetlobni viri z žarilno nitko (žarnice) - termična sevala, pri katerih oddaja svetlobo žarilna volframova nitka, ki jo električni tok segreva do žarenja

svetlobni viri na razelektrenje (sijalke) - so viri, ki oddajajo svetlobo ob razelektrenju v plinu, kovinski pari ali zmesi več plinov in par.

Žarnice

Izvore svetlobe z žarilno nitko razdelimo v dve osnovni skupini:

- žarnice (vakuum ali različni plini in pare),

- halogenske žarnice (plin za polnjenje in halogeni elementi).

Svetlobo ustvarjajo s termičnim sevanjem žareče volframove nitke. Višja kot je temperatura žarenja, tem večji je svetlobni izkoristek izvora in tem večji je svetlobni tok izvora. Ker pa pri visokih tempeaturah volframova nitka prehitro razpada (izpareva) jo namestimo v stekleni balon, v katerem je vakum, pri žarnicah za večje moči pa so baloni napolnjeni z inertnim (nevtralnim in neaktivnim) plinom: argon, dušik, krypton, ... Ti plini še dodatno zmanjšujejo izparevanje volframa vendar povečujejo toplotno sevanje. Žarilne nitke so debelejše pri večji moči in pri nižjih napetostih.

Take žarnice sevajo energijo od dolgovalovne ultravijolične svetlobe (UVA) preko območja optičnega sevanja do infrardeče svetlobe (IRB). Samo manjši delež dovedene energije se prevori v sevanje vidne svetlobe (5 – 15 %). Spekter svetlobe je zvezen in ima svoj maksimum pri rdeči barvi (svetlobo imenujemo zato topla svetloba).

Halogenske žarnice imajo v cevi iz kvarčnega stekla volfranmovo nitko, plin za polnjenje in zelo malo halogenih elementov (jod in brom). Zaradi halogenih elementov nastane t.i. halogeno-volframov krožni proces, pri čemer se izpareni volfram vrača nazaj na žarilo nitko. S tem se bistveno poveča življenjska doba žarnice in zmanjšuje izguba svetlobnega toka. Uporabljamo jih predvsem v reflektorjih ali pa kot nizkonapetostne halogenske žarnice (Un = 6 – 24 V).

Obratovalne značilnosti svetlobnih virov na razelektrenje

To so izvori svetlobe, ki oddajajo svetlobo zaradi razelektrenja plina, kovinskih par ali zmesi večih plinov in kovinskih par. Do praznjenja pride pri visoki napetosti, ko se tvorijo in gibljejo električno nabiti delci (elektroni in ioni). Zaradi tega nastane ionizacija in atomi plinov in kovinskih par se vzbudijo. Pri tem se sprošča elektromagnetna energija v obliki spektra. Značilen je črtast spekter, ki je odvisen od plinov oziroma par.

Delimo jih na fluorescentne cevi, visokotlačna (živosrebrne pare) svetila, visokotlačna kovin-sko-halogena svetila in natrijeva svetila.

Pri nekaterih izvorih lahko nastopi visokoenergetski del spektra v UV področju spektra. Pri takih uporabljamo dodatno luminiscentne snovi (npr. fluorescentni prah), ki pretvarjajo UV svetlobo v vidno svetlobo in s tem dopolnjujejo črtast spekter tako, da postane deloma zvezen.

57


Ti izvori svetlobe potrebujejo za svoj zagon naravo za stabilizacijo toka praznjenja izvora, saj bi se v nasprotnem primeru tok stalno povečeval vse do uničenja elektrode izvora.

V praksi uporabljamo za krmilne naprave: dušilke, kondenzatorje, upore, VF krmiljenje (> 20 kHz), transformatorje s stresanim poljem in posebne transformatorske krmilne naprave (za obratovanje pri enosmerni napetosti). Krmilne naprave so na različne načine vezane s svetlobnim virom (induktivna, kapacitivna, kompenzirana, duo (dvojna) in tandem vezava). Za svetlobne vire na razelektrenje je značilno, da pri vžigu potrebujejo višjo napetost kot med obratovanjem.

Slika 57: Primer svetlobnega vira na razelektrenje s potrebnimi krmilnimi napravami

Te vrste svetil potrebujejo tudi naprave za vžig: to so posebne naprave, ki dajejo same zase ali skupaj s predstikalno napravo napetostne konice (impulze). Poznamo: starterje, ogrevne transformatorje, varčne transformatorje, vžigne elektrode, igniterje (vžigne naprave) itd.

Prednosti svetlobnih virov na razelektrenje pred viri z žarilno nitko

- višji svetlobni izkoristek (lm/W),

- večja ekonomičnost,

- daljša življenjska doba.

Svetilke

Svetilke so naprave, ki porazdeljujejo, filtrirajo in spreminjajo svetlobo virov ter vsebujejo potrebne dele za njihovo pritrditev, nošenje in zaščito kakor tudi za priključitev na električno omrežje. Svetilke morajo zadovoljiti svetlobno-tehnične, mehanske, električne in oblikovne zahteve.

Razdelimo jih lahko na osnovi različnih kriterijev glede na:

1. vrsto svetlobnega vira (svetilke za žarnice z nitko, za fluorescenčne cevi),

2. porazdelitev svetlobnega toka (direktne, pretežno direktne, enakomerne itd.),

3. porazdeltev svetilnosti (svetilke z ozkim ali širokim sevanjem, sevanjem navzgor ali navzdol, sevanjem na vse strani itd.),

4. področje uporabe (svetilke za notranjo in zunanjo razsvetljavo),

5. izvedbo (odprte, zaprte, reflektorske),

6. način montaže (vgrajene stropne, viseče, zidne itd.),

7. vrsto zaščite (električna ali mehanska zaščita).

58


Vrsta razsvetljave glede na delovni prostor

Zahteve glede osvetljenosti so v glavnem odvisne od vrste dela v nekem prostoru. Pri razsvetljavi notranjih prostorov z umetno svetlobo moramo upoštevati predvsem naslednje faktorje kvalitete razsvetljave:

1. nivo osvetljenosti:

- minimalna srednja osvetljenost,

- nazivna osvetljenost

2. kontrast,

3. barva svetlobe,

4. stopnja barvne reprodukcije,

5. razred bleščanja,

6. vpadni kot in porazdelitev svetlobe.

Nivo osvetljenosti

Za opravljanje del kake dejavnosti in za izvrševanje vidnih nalog je potreben določen nivo osvetljenosti - E (lx). Slednji je odvisen od značaja del in od značaja vidnih nalog, ki so s to dejavnostjo povezana. V notranji razsvetljavi ločimo tri osnovna območja nivojev osvetljenosti.

Tabela 10: Območja nivojev osvetljenosti

Osvetljenost Vrsta prostora

20 - 200 lx za splošno razsvetljavo v prehodnih in malo uporabnih prostorih,

200 - 2000 lx za splošno razsvetljavo v delovnih prostorih,

2000 - 20 000 lx za dodatno razsvetljavo delovnih mest pri izredno zahtevnih vidnih nalogah.

Kontrast

To je razlika v osvetljenosti med ozadjem in predmeti. Zaradi psiholoških in fizioloških vidikov so kontrasti pomembni in različni glede na različno delo.

Barva svetlobe

Barve oziroma njihove temperature vplivajo na psihofizične lastnosti ljudi: prostor lahko postane prijetnejši in harmoničen ali obratno.

59


Zaradi lažje primerjave barvnih lastnosti so svetlobni viri, kar zadeva njihove barvne temparature, razdeljeni na tri osnovne skupine barvne svetlobe in sicer na svetlobne vire:

- tople barve,

- bele barve,

- barve dnevne svetlobe.

Vsaka skupina barve svetlobe ima določeno območje barvne temperature, ki ga definira tako imenovana karakteristična barvna temperatura.

Tabela 11: Karakteristična barvna temperatura

Osnovna skupina barve svetlobe Karakteristična barvna temperatura

topla barva 3000 K

bela barva 4000 K

barva dnevne svetlobe 6000 K

Barvna reprodukcija

Označevanje učinka svetlobnega vira na barvni videz predmetov, ki jih vir osvetljuje, imenujemo barvna reprodukcija. Na splošno vzeto, označuje barvna reprodukcija zvezo med reproducirano barvo in naravno barvo, kar izrazimo s splošnim indeksom barvne reprodukcije Ra. Čim višja je vrednost indeksa Ra, tem boljša je barvna reprodukcija svetlobnega vira.

Tabela 12: Stopnja barvne reprodukcije

Stopnja barvne reprodukcije

Območje indeksa Ra [%]

1 80 - 100

2 70 - 84

3 40 - 69

4 40

Razred bleščanja

Bleščanje je lahko direktno (kadaj je svetloba svetila bistveno večja od splošne osvetljenosti prostora) in indirektno (zaradi odsevov npr. steklenih ali gladkih površin).

Razred bleščanja je namenjen kontroli znosnosti bleščanja po metodi mejnih krivulj svetlosti. Kadar pri kakem prostoru ali delu razred bleščanja ni naveden, se znosnost bleščanja ne kontrolira. Priporočilo navaja 2 razreda:

- razred bleščanja 1 velja za težke vidne naloge (višje zahteve v zvezi z omejitvijo bleščanja)

- razred 2 pa velja za lažje vidne naloge in zato dopušča višje svetlosti svetilk.

60


4. Krmiljenje in regulacije

Uvod

Osnovna naloga regulacijskih sistemov je, da omogočajo v izbranem sistemu vzdrževati želeno vrednost neke veličine. Regulacijske sisteme uporabljamo praktično na vsakem koraku: nastavljanje temperature v hladilniku, polnjenje WC-kotlička, regulacija temperature vode (centralno ogrevanje, bojler, ...), regulacija osvetljenosti, števila obratov motorjev,…

Zgodovina

Ena prvih izvedba regulacij je bila narejena že pred več kot 100 leti za centrifugalni parni stroj, ki ga je izdelal James Watt že leta 1788.

Regulacija hitrosti vrtenja je narejena z uporabo centrifugalne sile: s pomočjo uporabe mehanizma na vrhu. Zaradi povečanja hitrosti vrtenja se krogli dvigujeta in se oddaljujeta, kar povzroči zapiranje ventila (zmanjšanje dovoda pare). Ko se hitrost zmanjša, se ventil spet odpre.

Slika 58: Centrifugalni parni stroj

Osnovni pojmi pri regulacijah in krmiljenju

Pri regulacijah se v tehniki srečujemo z mnogimi pojmi: proces, sistem, regulator, krmilnik, vhod, izhod, referenca, krmiljena veličina, krmilna veličina, ...

Sistem sestavlja več medsebojno povezanih enot z namenom, da bi služil določenemu namenu. Regulacijski sistemi so tako sistemi, ki jih uporabljamo za reguliranje izbranih veličin.

Regulacijski sistem predstavlja več komponent, ki morajo zagotavljati izbrano obnašanje sistema. Sistem lahko predstavimo z blokom, ki ga sestavlja proces, vhodi in izhodi.

PROCESizhodvhod

Slika 59: Sistem

Proces je enota, ki jo želimo regulirati.

Želena vrednost ali referencaje vrednost, na katero želimo, da se nastavi izhod regulacijskega sistema. To je vhod regulacijskega sistema.

61


Dejanska vrednost ali izhod ali regulirana (krmiljena) veličina je vrednost, na katero se regulacijski sistem dejansko nastavi.

Regulacijsko odstopanje ali regulacijski pogrešek je razlika med želeno in dejansko vrednostjo.

Krmiljenje procesov

Procesom s krmilniki pravijo tudi odprtozančni regulacijski sistemi, saj v njih poteka krmiljenje le glede na vhodni signal – referenco – in brez povratne informacije o vrednostih izbrane krmiljene veličine.

Predstavljeni siststem (slika 60) predstavlja tak regulacijski sistem. Proces se odziva na izbrani vhodni signal, zato to imenujemo tudi odziv sistema na vhodni signal. Da bi dosegli želeni odziv, moramo uporabiti krmilnik (npr. elektronsko vezje, motor, ...), katerega naloga je, da zagotavlja izbrani potek krmiljene veličine glede na vhodni signal.

KRMILNIK PROCESreferenca

krmiljenaveličina

Slika 60: Krmiljenje (odprtozančna regulacija)

Primer:

Na sliki je prikazan preprost sistem za krmiljenje hitosti vrtenja plošče vrtljive mize. Na enosmerno napetost (baterijo) je priklopljen ojačevalnik in nanj še motor. Motor spreminja električno energijo v mehansko in miza se vrti glede na napetost, s katero vzbujamo motor.

baterija

enosmerniojačevalnik

hitrost vrtenja

vrtljiva miza

enosmernimotor

AKTUATOR(enosmerni motor)

PROCES(vrtljiva miza)

dejanska hitrostKRMILNA NAPRAVA

(ojačevalnik)

Slika 61: Primer krmiljenja

Primer:

Imamo vezje, ki ga sestavljata žarnica in potenciometer. Z nastavitvijo lege potenciometra lahko nastavimo želeno jakost sevanja žarnice. Če ne bi bili zadovoljni z osvetljenostjo prostora in bi popravljali lego potenciometra glede na osvetljenost, bi že izvedli zaprtozančno regulacijo, s tem pa bi sami postali del regulacijske zanke.

62


Regulacijski sistemi

Podobno kot prej lahko imenujemo regulacijske sisteme povratnozančni regulacijski sistemi, saj vsebujejo glede na procese s krmilniki še povratno zanko, namesto o krmilnikih pa sedaj govorimo o regulatorjih. Regulator v regulacijski zanki zagotavlja sledenje želeni vrednosti glede na odstopanje od referenčne vrednosti.

PRIMERJAVA REGULATOR PROCES

MERJENJE

pogrešek(odstopanje)

regulirnaveličina

reguliranaveličina

referenca

Slika 62: Regulacije (s povratno zanko)

Primer

Enak primer kot na sliki 61 si oglejmo sedaj še kot povratnozančni regulacijski sistem. Sistemu dodamo še merilnik vrtljajev. Hitrost vrtenja primerjamo z želeno vrednostjo in glede na razliko med želeno in dejansko vrednostjo spreminjamo napetost motorja, ki poganja mizo.

baterija

enosmerniojačevalnik

hitrost vrtenja

vrtljiva miza

enosmernimotor

+nastavitev

hitrostitahogenerator

(merilnik hitrosti)

želena hitrost(napetost)

AKTUATOR(enosmerni motor)

PROCES(vrtljiva miza)

dejanska hitrostKRMILNA NAPRAVA

(ojačevalnik)

SENZOR(tahogenerator)

Slika 63: Zaprtozančna regulacija hitrosti vrtenja mize

Regulacijske sisteme predstavimo tudi nekoliko drugače in pri tem upoštevamo še motnje.

63


REGULATOR PROCES

MERITEV

želenavrednost

yž(t)

motnja d(t)dejanskavrednost

y(t)

_

_izhodregulatorja

pogrešek,odstopanje

(t)

(negativna) povratna zanka ym(t)

Slika 64: Regulacijski sistem z metnjami in oznake

Preprost model, ki opisuje regulacijski sistem z motnjami je učenje. Učitelj predstavlja regulator, učenec pa proces. Načrtovano znanje je predpostavljeno v učnem načrtu ali v katalogih znanja, znanje, ki ga ima učenec v nekem trenutku pa je izhod regulacijskega sistema. Na učenca vplivajo še motnje – v našem primeru jih lahko imenujemo kar motivacija. Pridobljeno znanje ovrednotimo z ocenjevanjem in ga slednjič primerjamo z načrtovanim znanjem, pri čemer je lahko razlika med načrtovanim in dejanskim znanjem lahko le večja ali enaka 0 (pri tehniških sistemih pa je lahko tudi negativna!).

UČITELJ UČENEC

OCENJEVANJE

načrtovanoznanje

motivacija

znanje

_

_

Slika 65: Regulacijski sistem

Regulacijski sistemi so pomembni zaradi dveh točk:

- omogočajo zmanjševanje in tudi odpravljanje vpliva motenj na regulirani signal

- in opravljajo funkcijo sledenja reguliranega signala za želenim signalom.

- Za regulacijske sisteme zahtevamo, da so stabilni in da je regulacijsko odstopanje po določenem času (zaradi postavitve na izbrano vrednost) znotraj zahtevanih meja (toleranc).

yž(t)

y(t)

dejanska vrednost y(t)

čas nastavitve naželeno vredost

Slika 66: Želena in dejanska vrednost

64


Regulatorji

Regulator v regulacijski zanki zagotavlja sledenje želeni vrednosti glede na odstopanje od referenčne vrednosti s primerno dinamiko. Hkrati zagotavlja stabilnost in zmanjšuje (ali odpravlja) vpliv motenj.

Modeliranje in simulacija

Matematično modeliranje procesov je opis fizikalnih zakonitosti z enačbami. Običajno proces opišemo z diferencialnimi enačbami, ki jih zaradi lažjega reševanja preoblikujemo v sistem diferencialnih enačb prvega reda. Take sisteme enačb je mogoče po ustaljenih metodah reševati ali tudi simulirati poteke posameznih veličin.

Zaradi uporabe računalnikov moramo pri reševanju diferencialnih enačb in simulacijah uporabljati numerične integracijske metode. S tem govorimo o novih pojmih: diskretnih regulacijskih sistemih in času tipanja, saj moramo vse signale v sistemu predstaviti diskretno (v izbranih trenutkih).

0 2 4 6 8 100

1

2

3

4

5

6

7

t [s]

x(t)

Primeri regulacijskih sistemov

65

Viri Martina Leš, Pedagoška fakulteta Maribor

65

5. Viri [1.] Branko D. Popović: Osnovi Elektrotehnike I, II, III, Građevinska knjiga, Beograd, 1990

[2.] Gerhard Brechmann s soavtorji: Elektrotehniški priročnik, Viharnik, Ljubljana, 1994

[3.] Ivan Ravnikar: Električne inštalacije, Tehniška založba Slovenije, Ljubljana, 1996

[4.] Martin Zorič: Električni elementi elektroenergetskih sistemov, Elektro-Slovenija, 1998

[5.] Martin Zorič: Osnove Elektrotehnike I, II, Tehniška fakulteta, Maribor, 1990

[6.] Peter Podlipnik, Anton Čop: Svetlotehnički priručnik, Elektrokovina – Maribor, ČGP Delo, Ljubljana

[7.] Svetlobni viri in predstikalne naprave, Lichtkomerz AG, Vaduz, Grafoplast, Zagreb, 1996

[8.] Führer A., Heidemann K., Nerreter W.: Grundgebiete der Elektrotechnik, München; Wien: Hanser, 1988

[9.] K. Jezernik: Regulacije 1, Fakulteta za elektrotehniko, računalništvo in informatiko, Maribor

[10.] B. Zupančič: Zvezni regulacijski sistemi I, Fakulteta za elektrotehniko in računalništvo, 1995

[11.] R. C. Dorf, R. H. Bishop: Modern control systems, Addison-Wesley, 1998

Kazalo Martina Leš, Elektrotehnika

Kazalo 1. REALNI ELEMENTI.................................................................................................................. 1

REALNI NAPETOSTNI VIR ................................................................................................................. 1 Pretvorba realnega napetostnega vira v ekvivalentni tokovni vir ............................................ 2 Uporaba pretvorbe realnega napetostnega vira v ekvivalentni tokovni vir ............................. 2

ELEKTROKEMIČNI VIRI ENOSMERNE NAPETOSTI.............................................................................. 4 Elektroliti in napetostna lestvica kovin .................................................................................... 5 Akumulatorji............................................................................................................................. 7 Svinčev akumulator .................................................................................................................. 8 Izkoristek .................................................................................................................................. 9

REALNI OHMSKI UPOR ................................................................................................................... 10 Temperaturna odvisnost ohmske upornosti ............................................................................ 10 Frekvenčna odvisnost ohmskega upora.................................................................................. 11

REALNI KONDENZATOR................................................................................................................. 12 Polarizacija dielektrika in dielektrične izgube ....................................................................... 12

REALNA TULJAVA ......................................................................................................................... 14 Realna tuljava z nemagnetnim jedrom ................................................................................... 14 Vrtinčni toki v magnetnih jedrih............................................................................................. 15 Histerezne izgube v železnih jedrih......................................................................................... 16 Skupne izgube v železnem jedru ............................................................................................. 17 Nadomestna vezava za idealizirano tuljavo z železnim jedrom............................................. 18 Realna tuljava z železnim jedrom ........................................................................................... 19 Delitev magnetnih materialov ................................................................................................ 20

2. ELEKTRIČNE INŠTALACIJE................................. ERROR! BOOKMARK NOT DEFINED.

ELEKTRIČNA OPREMA PRI INŠTALACIJAH................................. ERROR! BOOKMARK NOT DEFINED. VRSTE ELEKTRIČNIH INSTALACIJ ............................................. ERROR! BOOKMARK NOT DEFINED. STANDARDI IN PREDPISI .......................................................... ERROR! BOOKMARK NOT DEFINED. ELEKTROINSTALACIJSKI MATERIALI ........................................ ERROR! BOOKMARK NOT DEFINED. VODNIKI PRI ELEKTRIČNIH INŠTALACIJAH ............................... ERROR! BOOKMARK NOT DEFINED. PRIBOR ZA MONTAŽO CEVI IN PRITRDILNI MATERIAL............... ERROR! BOOKMARK NOT DEFINED. VTIČNO-SPOJNE NAPRAVE....................................................... ERROR! BOOKMARK NOT DEFINED. VTIČNO-SPOJNE NAPRAVE ZA INSTALACIJE V ZGRADBAH ........ ERROR! BOOKMARK NOT DEFINED.

Vtično-spojne naprave za industrijo..........................................Error! Bookmark not defined. Inštalacije v stanovanjskih zgradbah ........................................Error! Bookmark not defined. Inštalacije v poslovnih prostorih ...............................................Error! Bookmark not defined. Inštalacije v objektih s specifičnimi pogoji................................Error! Bookmark not defined.

INŠTALACIJE TELEKOMUNIKACIJSKIH NAPRAV ........................ ERROR! BOOKMARK NOT DEFINED. RAZDELILNE IN STIKALNE NAPRAVE ZA STANOVANJSKE OBJEKTE............ ERROR! BOOKMARK NOT DEFINED.

Priključek na zunanje omrežje...................................................Error! Bookmark not defined. Razdelilniki................................................................................Error! Bookmark not defined.

DIMENZIONIRANJE VODNIKOV IN IZRAČUNAVANJE PREREZA VODNIKA .... ERROR! BOOKMARK NOT DEFINED.

Termično dimenzioniranje vodnikov za notranje instalacije .....Error! Bookmark not defined. Električno dimenzioniranje .......................................................Error! Bookmark not defined. Mehansko dimenzioniranje........................................................Error! Bookmark not defined.

3. VAROVANJE PRED UČINKI ELEKTRIČNEGA TOKA ................................................... 34

Zaščita s posebnim ozemljilom............................................................................................... 38 Zaščita s skupnim ozemljilom................................................................................................. 39 Ničenje.................................................................................................................................... 40 Kratek stik............................................................................................................................... 41 Nizkonapetostne taljive varovalke .......................................................................................... 42 Inštalacijski odklopniki........................................................................................................... 43 Stikala in odklopniki............................................................................................................... 43

66

Kazalo Martina Leš, Elektrotehnika

FI-zaščitna stikala .................................................................................................................. 44 ZAŠČITA PRED UDAROM STRELE.................................................................................................... 45

Zaščitni ukrepi ........................................................................................................................ 46

4. ELEKTRIČNA OMREŽJA ...................................................................................................... 48

Razvoj električnih mrež .......................................................................................................... 48 Vrste električnih mrež............................................................................................................. 48 Standardna frekvenca električnega omrežja .......................................................................... 50

5. RAZSVETLJAVA....................................................... ERROR! BOOKMARK NOT DEFINED.

SVETLOBA............................................................................... ERROR! BOOKMARK NOT DEFINED. Nastanek svetlobe ......................................................................Error! Bookmark not defined. Vpliv svetlobe na človeka ..........................................................Error! Bookmark not defined.

FOTOMETRIJA ......................................................................... ERROR! BOOKMARK NOT DEFINED. Svetlobni viri..............................................................................Error! Bookmark not defined.

ŽARNICE ................................................................................. ERROR! BOOKMARK NOT DEFINED. Žarnice ......................................................................................Error! Bookmark not defined. Halogenske žarnice ...................................................................Error! Bookmark not defined. Obratovalne značilnosti svetlobnih virov na razelektrenje .......Error! Bookmark not defined. Predstikalne in druge naprave ..................................................Error! Bookmark not defined.

SVETILKE ................................................................................ ERROR! BOOKMARK NOT DEFINED. KVALITETA RAZSVETLJENOSTI PROSTOROV ............................ ERROR! BOOKMARK NOT DEFINED. LASERJI IN LASERSKA SVETLOBA ............................................ ERROR! BOOKMARK NOT DEFINED. OPTIČNI INŠTRUMENTI ............................................................ ERROR! BOOKMARK NOT DEFINED.

6. KRMILJENJE IN REGULACIJE ........................................................................................... 51

UVOD............................................................................................................................................ 61 ZGODOVINA .................................................................................................................................. 61 OSNOVNI POJMI PRI REGULACIJAH IN KRMILJENJU......................................................................... 61 KRMILJENJE PROCESOV................................................................................................................. 62 REGULACIJSKI SISTEMI.................................................................................................................. 63

Regulatorji.............................................................................................................................. 65 MODELIRANJE IN SIMULACIJA ....................................................................................................... 65 PRIMERI REGULACIJSKIH SISTEMOV .............................................................................................. 65

7. VIRI............................................................................................................................................. 65

67

elektrotehnika les

Documents