SlideShare a Scribd company logo

Slusarz 722[03] o1.06_u

•
•
Emotka
Emotka

Rozpoznawanie elementów obwodów elektrycznych i elektronicznych

Education
1 of 53
Download to read offline
„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego” MINISTERSTWO EDUKACJI NARODOWEJ Grzegorz Śmigielski Rozpoznawanie elementów obwodów elektrycznych i elektronicznych 722[03].O1.06 Poradnik dla ucznia Wydawca Instytut Technologii Eksploatacji – Państwowy Instytut Badawczy Radom 2007
„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego” 1 Recenzenci: mgr inż. Regina Mroczek mgr inż. Łucja Zielińska Opracowanie redakcyjne: mgr inż. Grzegorz Śmigielski Konsultacja: mgr inż. Andrzej Zych Poradnik stanowi obudowę dydaktyczną programu jednostki modułowej 722[03].O1.06 „Rozpoznawanie elementów obwodów elektrycznych i elektronicznych”, zawartego w modułowym programie nauczania dla zawodu ślusarz. Wydawca Instytut Technologii Eksploatacji – Państwowy Instytut Badawczy w Radomiu, 2007
„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego” 2 SPIS TREŚCI 1. Wprowadzenie 3 2. Wymagania wstępne 5 3. Cele kształcenia 6 4. Materiał nauczania 7 4.1. Podstawowe zjawiska i prawa elektrotechniki. Materiały stosowane w elektrotechnice 7 4.1.1. Materiał nauczania 7 4.1.2. Pytania sprawdzające 15 4.1.3. Ćwiczenia 16 4.1.4. Sprawdzian postępów 17 4.2. Podstawowe elementy elektryczne i elektroniczne, ich zastosowanie oraz symbole 18 4.2.1. Materiał nauczania 18 4.2.2. Pytania sprawdzające 31 4.2.3. Ćwiczenia 31 4.2.4. Sprawdzian postępów 32 4.3. Podstawowe pomiary wielkości elektrycznych 33 4.3.1. Materiał nauczania 33 4.3.2. Pytania sprawdzające 34 4.3.3. Ćwiczenia 34 4.3.4. Sprawdzian postępów 36 4.4. Zasady bezpiecznej pracy przy elementach i urządzeniach elektrycznych 37 4.4.1. Materiał nauczania 37 4.4.2. Pytania sprawdzające 44 4.4.3. Ćwiczenia 44 4.4.4. Sprawdzian postępów 46 5. Sprawdzian osiągnięć 47 6. Literatura 52
„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego” 3 1. WPROWADZENIE Poradnik będzie Ci pomocny w przyswajaniu wiadomości i umiejętności o rozróżnianiu elementów i układów elektrycznych. W poradniku zamieszczono: − wymagania wstępne, wykaz umiejętności, jakie powinieneś mieć już ukształtowane, abyś bez problemów mógł korzystać z poradnika, − cele kształcenia, wykaz umiejętności, jakie ukształtujesz podczas pracy z poradnikiem, − materiał nauczania, tj. wiadomości teoretyczne niezbędne do opanowania treści jednostki modułowej, − zestaw pytań przydatny do sprawdzenia, czy już opanowałeś określone treści, − ćwiczenia pomogą Ci zweryfikować wiadomości teoretyczne oraz ukształtować umiejętności praktyczne, − sprawdzian osiągnięć, przykładowy zestaw zadań i pytań – pozytywny wynik sprawdzianu potwierdzi, że dobrze pracowałeś podczas zajęć i że nabyłeś niezbędne wiadomości i umiejętności z zakresu tej jednostki modułowej, − literaturę uzupełniającą. Poradnik ten ma być przewodnikiem, który wprowadzi Cię w tematykę jednostki modułowej oraz określi jej zakres i wskaże szczegółowe treści, z którymi powinieneś się zapoznać. Poradnik nie zastępuje podręczników, katalogów i literatury specjalistycznej. Materiał nauczania został podzielony na części, które umożliwią Ci stopniowe zdobywanie nowych wiadomości i umiejętności związanych z zakresem tematycznym niniejszego poradnika. Kolejno zostały zaprezentowane: − podstawowe zjawiska i prawa elektrotechniki oraz materiały stosowane w elektrotechnice, − podstawowe elementy elektryczne i elektroniczne, ich zastosowanie oraz symbole, − podstawowe pomiary wielkości elektrycznych. Końcową część materiału nauczania poświęcono na prezentację zasad bezpiecznej pracy przy elementach i urządzeniach elektrycznych. Przykładowe ćwiczenia pozwolą Ci ugruntować nabytą wiedzę. Na końcu każdego rozdziału znajdują się pytania sprawdzające. Pozwolą Ci one zweryfikować wiedzę. Jeżeli okaże się, że czegoś jeszcze nie pamiętasz lub nie rozumiesz, zawsze możesz wrócić do „Materiału nauczania” i tam znaleźć odpowiedź na pytania, które sprawiły Ci kłopot. Przykładowy sprawdzian osiągnięć może okazać się świetnym treningiem przed zaplanowanym przez nauczyciela sprawdzianem. W razie jakichkolwiek wątpliwości zwróć się o pomoc do nauczyciela.
„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego” 4 722[03].O1 Techniczne podstawy ślusarstwa 722[03].O1.01 Przestrzeganie przepisów bezpieczeństwa i higieny pracy, ochrony przeciwpożarowej i ochrony środowiska 722[03].O1.02 Posługiwanie się dokumentacją techniczną 722[03].O1.03 Wykonywanie pomiarów warsztatowych 722[03].O1.04 Rozpoznawanie materiałów konstrukcyjnych, narzędziowych i eksploatacyjnych 722[03].O1.05 Rozpoznawanie, elementów maszyn i mechanizmów 722[03].O1.06 Rozpoznawanie elementów obwodów elektrycznych i elektronicznych Schemat układu jednostek modułowych
„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego” 5 2. WYMAGANIA WSTĘPNE Przystępując do realizacji programu jednostki modułowej powinieneś umieć: − opisywać sposób postępowania podczas wypadku przy pracy, − redagować zgodnie z instrukcją przeciwpożarową w przypadku zagrożen, − rozpoznawać materiały konstrukcyjne, narzędziowe i eksploatacyjne, − korzystać z norm rysunku technicznego, − wyszukiwać informacji w Polskich Normach, − wyjaśniać pojęcie mierzenia i sprawdzania, − rozróżniać metody pomiarowe, − klasyfikować przyrządy pomiarowe, − czytać dokumentację techniczną, − korzystać z różnych źródeł informacji.
„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego” 6 3. CELE KSZTAŁCENIA W wyniku realizacji programu jednostki modułowej powinieneś umieć: − określić podstawowe wielkości charakteryzujące energię elektryczną, − rozróżnić materiały przewodzące, półprzewodzące (półprzewodniki), izolacyjne, magnetyczne, konstrukcyjne oraz wskazać ich zastosowanie, − wyjaśnić zjawisko powstawania prądu elektrycznego, − rozróżnić źródła i rodzaje prądu elektrycznego, − zastosować prawo Ohma i I i II prawo Kirchhoffa do obliczeń prostych obwodów elektrycznych, − połączyć źródła prądu i rezystory w obwodach elektrycznych prądu stałego, − rozróżnić podstawowe elementy obwodu elektrycznego, − obliczyć moc i zużytą energię na podstawie danych znamionowych odbiornika, − wyjaśnić zjawiska występujące w polu magnetycznym, − określić różnice między prądem stałym i przemiennym, − rozróżnić elementy instalacji elektrycznej, − rozróżnić połączenia odbiorników w trójkąt i gwiazdę w obwodach prądu trójfazowego, − rozróżnić poszczególne rodzaje maszyn elektrycznych, − rozróżnić przyrządy pomiarowe, ich symbole i oznaczenia, − włączyć przyrządy pomiarowe w obwód elektryczny, − wykonać pomiar napięcia, natężenia prądu, mocy i rezystancji, − rozróżnić podstawowe elementy elektroniczne, − odczytać schematy prostych układów elektrycznych i elektronicznych, − przewidzieć zagrożenia i ich skutki podczas pracy urządzeń elektrycznych, − udzielić pierwszej pomocy w przypadku porażenia prądem elektrycznym, − zastosować środki ochrony od porażeń prądem elektrycznym, − posłużyć się literaturą techniczną z uwzględnieniem norm, katalogów, poradników w celu doskonalenia i aktualizacji wiedzy, − zastosować przepisy bhp i ochrony ppoż. podczas wykonywania pomiarów.
„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego” 7 4. MATERIAŁ NAUCZANIA 4.1. Podstawowe zjawiska i prawa elektrotechniki. Materiały stosowane w elektrotechnice 4.1.1. Materiał nauczania Niektóre cząstki elementarne (na przykład elektrony i protony) wytwarzają wokół siebie pole elektomagnetyczne, które objawia się poprzez istnienie między nimi sił przyciągających lub odpychających. Niektóre zjawiska elektryczne obserwowano już w czasach przedhistorycznych. Do takich zjawisk należy zaliczyć uderzenia piorunów, które napawały ludzi strachem i były niemożliwe do zbadania. Starożytni Grecy poznali pierwsze zjawiska elektrostatyki. Zauważyli, że pocierając bursztyn kawałkiem futra, nadają temu kamieniowi zdolność przyciągania drobnych i lekkich przedmiotów, takich jak pyłki czy włosy. Dalszy rozwój nauki nastąpił dopiero w XVII w. kiedy to Stephen Grey podzielił wszystkie substancje na przewodniki i izolatory. Wkrótce badania nad elektrostatyką doprowadziły do określenia pojęcia prądu elektrycznego. Prąd elektryczny jest to uporządkowany (skierowany) ruch ładunków elektrycznych. Wielkością opisującą przepływ prądu elektrycznego jest natężenie prądu elektrycznego, które oznacza się je literą I. Jednostką natężenia prądu elektrycznego w układzie SI jest amper [A]. Bardzo często zamiast natężenie prądu elektrycznego mówi się prąd elektryczny. Prąd elektryczny płynący przewodach opisuje się podając gęstość prądu J [A/mm2 ] opisujący przepływ ładunku przez jednostkową powierzchnię. Ruch ładunku jest wywołany przyłożonym napięciem elektrycznym. Nośnikami prądu elektrycznego mogą być elektrony, jony bądź dziury, czyli puste miejsca po elektronach. W metalach swobodnie przemieszczają się jedynie elektrony, w półprzewodnikach nośnikami prądu są elektrony i dziury. W rozrzedzonych gazach nośnikami ładunku elektrycznego są elektrony i jony. Napięcie elektryczne określane jest jako różnica potencjałów elektrycznych między dwoma punktami obwodu elektrycznego lub pola elektrycznego. W przypadku źródła napięcia elektrycznego jego najważniejszym parametrem jest określenie zdolności źródła energii elektrycznej do wykonania określonej pracy. Jednostką napięcia jest Volt [V]. Z czasem udało się ustalić i opisać najważniejsze prawa rządzące elektrycznością. Przyczynili się do tego m.in. Georg Ohm, Gustav Kirchhoff, James Clerk Maxwell i inni. Georg Ohm zdefiniował, że natężenie prądu w obwodzie jest wprost proporcjonalny do przyłożonego napięcia, a odwrotnie proporcjonalny do rezystancji danego obwodu. Gustav Kirchhoff zdefiniował dwa prawa. Pierwsze prawo: „dla każdego węzła obwodu elektrycznego suma geometryczna prądów dopływających do węzła jest równa sumie prądów odpływających z węzła”. R U I =
„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego” 8 Rys. 1. Wycięty fragment obwodu elektrycznego – węzeł Dla węzła przedstawionego na rys. 1 zgodnie z i prawem Kirchhoffa możemy zapisać: Drugie prawo Kirchhoffa dotyczy bilansu napięć w oczku obwodu elektrycznego i sformułowane jest następująco: w dowolnym oczku obwodu elektrycznego suma napięć źródłowych oraz suma spadków napięć na odbiornikach rozpatrywanego oczka jest równa zeru. dla oczka z rys. 2 możemy zapisać: E1 – E2 – E3 – U1 + U2 + U3 – U4 = 0 korzystając z prawa Ohma uzależniamy spadki napięcia od wielkości przepływających prądów: U1 = I1 · R1 i dalej: U2 = I2 · R2 U3 = I3 · R3 U4 = I4 · R4 po podstawieniu otrzymujemy: E1 – E2 – E3 – ( I1 · R1 + I2 · R2 + I3 · R3 – I4 · R4) = 0 Rys. 2. Wycięte oczko obwodu elektrycznego [14, s. 97] Na rys. 2 przedstawiono oczko pewnego obwodu elektrycznego mające cztery gałęzie. Przyjmujemy pewien zwrot obiegowy oczka, oznaczony strzałką umieszczoną wewnątrz oczka. Idąc kolejno od węzła i, zgodnie z przyjętym zwrotem obiegowym oczka, podstawiamy pod znak sumy w równaniu napięcia źródłowe z odpowiednim znakiem, jeżeli strzałka zwrotu napięcia źródłowego jest zgodna ze zwrotem obiegowym oczka, to napięcie źródłowe bierzemy ze znakiem plus (+), jeżeli zaś przeciwna to ze znakiem minus (–). Jeżeli prąd elektryczny w czasie nie ulega zmianie, to prąd taki nazywamy prądem stałym. Do oznaczenia prądu stałego stosujemy wielką literę alfabetu I. Przebieg prądu stałego przedstawiono na rys. 3b. I2 I3 I4 I5 I1 54321 IIIII +=++ E2 E1 R2 R1 R4 ΔU2 E3 ΔU1 ΔU3 I1 I4 I3 I2 R2 ΔU4
„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego” 9 a. t [s] i [A] b. t [s] I [A] Rys. 3. Przebiegi prądów w czasie: a) zmiennego, b) stałego Jeżeli prąd elektryczny w czasie, zmienia swoją wartość i kierunek w sposób periodyczny – okresowy, to prąd taki nazywamy prądem przemiennym. Wartości prądu w określonej chwili nazywamy wartością chwilową prądu. Do oznaczania wartości chwilowej prądu zmiennego stosujemy małą literę alfabetu i. Przykładowy przebieg prąd przemiennego przedstawiono na rys. 3a. U podstaw działania silnika elektrycznego leży zjawisko powstawania siły elektrodynamicznej. W zależności od kierunku prądu płynącego w przewodniku jest on wypychany lub wciągany do wnętrza pola wytwarzanego przez magnes. Siłą odpowiedzialną za ruch przewodnika jest siła elektrodynamiczna. Przesuwając magnes wewnątrz cewki możesz obserwować wychylenie wskazówki amperomierza podłączonego do uzwojeń cewki (rys. 4). Wskazówka wychyla się tym bardziej, im szybciej porusza się magnes. Rys. 4. Indukowanie się siły elektromotorycznej w wyniku wsuwanie i wysuwanie się elektromagnesu do zwojnicy, Pole magnetyczne każdorazowo próbuje przeciwstawić się ruchowi magnesu. Do określania kierunku prądu indukcyjnego stosuje się regułę Lentza, która mówi, że prąd indukcyjny ma zawsze taki kierunek, że wytworzone przez niego pole magnetyczne przeciwdziała przyczynie, która go wytworzyła. Napięcie w cewce powstaje przy każdej zmianie pola magnetycznego, również wtedy, gdy to uzwojenia cewki będą się przesuwały względem nieruchomego pola magnetycznego. ts ts N S
„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego” 10 21 111 RRRzas += Wartość tego napięcia zależy od prędkości, z jaką przesuwa się przewodnik, długości jego części, która znajduje się w polu magnetycznym i wartości indukcji magnetycznej tego pola. Prąd w przewodzie nie płynie, ponieważ obwód nie jest zamknięty. Elementy obwodu elektrycznego są zaopatrzone w końcówki lub zaciski, za pomocą których mogą być dowolnie łączone w obwodzie elektrycznym. Połączenie szeregowe elementów obwodu jest to takie ich połączenie, przy którym przez każdy z nich płynie ten sam prąd. W szereg można łączyć zarówno źródła napięcia jak i rezystory. Rys. 5. Połączenie szeregowe trzech rezystorów Polega ono na połączeniu dowolnej końcówki pierwszego rezystora z jedną końcówką następnego, drugiej końcówki następnego z jedną końcówką trzeciego itd., jak pokazano na rys. 5. Jeżeli wolne końcówki pierwszego i ostatniego rezystora połączymy ze źródłem napięcia, to przez cały układ szeregowy będzie płynął ten sam prąd I. Rezystancja zastępcza przedstawionego układu wynosi Rzas = R1 + R2 + R3. Spadki napięcia na poszczególnych rezystorach są proporcjonalne do wielkości poszczególnych rezystancji. Rys. 6. Układ trzech rezystorów połączonych równolegle Połączeniem równoległym kilku gałęzi w obwodzie elektrycznym nazywamy takie połączenie, przy którym na końcach tych gałęzi istnieje wspólne napięcie, tzn. że wszystkie pierwsze końcówki elementów zwarte są ze sobą, podobnie jak drugie końcówki wszystkich elementów połączonych równolegle (rys. 6). Rezystancja zastępcza dwóch rezystorów połączonych równolegle wynosi: Natomiast rezystancja zastępcza lub 21 21 RR RR Rzas + • = trzech rezystorów połączonych równolegle (rys. 6) jest równa: Moc i energia Prąd płynący przez odbiornik powoduje wydzielanie się określonej mocy. Jej wielkość jest proporcjonalna do wielkości przyłożonego napięcia i wielkości przepływającego prądu. Tak więc moc P wydzielana w odbiorniku np. w żarówce jest równa: P = U·I 321 1111 RRRRzas ++= R1 R2 R3 ΔU1 ΔU2 ΔU3 A B C D R1 R2 R3 I1 I2 I3
„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego” 11 Korzystając z prawa Ohma: Otrzymujemy: lub Jednostką mocy jest Wat [W]. Jeden wat określa moc, jaka wydzieli się w elemencie rezystywnym, jeśli przyłożymy do tego elementu napięcie równe 1 V i przez ten element przepływa prąd o natężeniu 1 A: Każdy odbiornik powinien być użytkowany przy jego napięciu znamionowym, które oznaczamy przez Un. W przypadku gdy do odbiornika podłączone jest napięcie inne niż nominalne, istnieje bardzo wysokiej prawdopodobieństwo uszkodzenia odbiornika, lub może to doprowadzić do powstania zagrożenia dla zdrowia i życia osób obsługujących dany odbiornik. Wpływ napięcia na pracę odbiornika objaśnię na przykładzie żarówki. Trwałość żarówki przy napięciu znamionowym wynosi około 1000 godzin pracy. Podwyższenie napięcia o 5% skraca czas jej użytkowania prawie o 45%, natomiast podanie napięcia dwukrotnie większego od Un spowoduje przepalenie jej włókna w ciągu niespełna 10 minut. Napięcie pracy poniżej wartości znamionowej też nie jest korzystne, bo zwiększa się wprawdzie trwałość, ale za to maleje skuteczność świetlna żarówki. Zapamiętaj: Przed włączeniem odbiornika do sieci energetycznej, albo przy kupnie odbiornika, sprawdź czy jego napięcie znamionowe zgadza się z napięciem sieci. Napięcie znamionowe i moc znamionowa są podawane na tabliczkach znamionowych przytwierdzonych trwale do odbiornika. Niekiedy podaje się jeszcze prąd znamionowy. Dane znamionowe żarówek umieszcza się na ich bańkach szklanych. Przykład Oblicz jaką moc powinien mieć rezystor o rezystancji R = 20 Ω, by mógł długotrwale przez niego płynąc prąd i = 0,5 A. Obliczamy: P = I2 · R = (0,5 A)2 · 20 Ω = (0,25 · 20)W = 5 W Energia zużywana przez dowolną liczbę odbiorników jest równa sumie energii zużywanej przez poszczególne odbiorniki, bez względu na to, czy wszystkie są w danym przedziale czasu użytkowane jednocześnie, czy z przerwami. Energię pobieraną przez odbiorniki w celach rozliczeniowych mierzymy na ogół w kilowatogodzinach (kWh) lub megawatogodzinach (MWh). Energia zużywana przez odbiornik zależy od jego mocy i od czasu użytkowania Korzystając z definicji mocy: Otrzymujemy: Przykład Oblicz jaki jest koszt eksploatacji całodobowej odbiornika o mocy P = 2,5 kW przez 22 dni. Przyjmij, że 1 kWh kosztuje s = 0,50 zł. Obliczamy: liczba godzin eksploatacji odbiornika: t = 24 h · 22 dni = 528 h energia pobierana przez 528 godzin: W = P[kW] · t[h] = 2,5 kW· 528 h = 1320 kW R U P 2 = RIU ⋅= RIP ⋅= 2 tPW ⋅= IUP ⋅= tIUW ⋅⋅=
„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego” 12 zatem koszt eksploatacji odbiornika K wynosi: K = W[kWh] ·s[zł] = 1320 kW ·528 h = 660 zł Materiały stosowane w elektrotechnice Przewodnik elektryczny jest to substancja, która dobrze przewodzi prąd elektryczny, a przewodzenie prądu ma charakter elektronowy. Przewodniki zbudowane są z atomów, od których łatwo odrywają się elektrony walencyjne (jeden, lub więcej), które z kolei tworzą wewnątrz przewodnika tzw. gaz elektronowy. Elektrony te, nie są związane z konkretnym jonem dodatnim i mogą się swobodnie poruszać. Izolator elektryczny, czyli dielektryk, jest to substancja, w której praktycznie nie ma elektrycznych ładunków swobodnych, w wyniku czego ona nie przewodzi prądu elektrycznego. W dielektrykach ładunki związane mogą wykonywać jedynie ograniczone ruchy względem położenia równowagi, ruchy te decydują o własnościach elektrycznych dielektryka. Elektryczność jest wygodną i stosunkowo tanią formą energii, którą stosunkowo łatwo jest przesyłać, bez której współczesna ludzka cywilizacja nie mogłaby istnieć. Jednym z głównych zadań obwodu elektrycznego jest przekazywanie energii elektrycznej ze źródeł energii do odbiorników. Przewodniki znajdują szerokie zastosowanie do wykonywania elementów urządzeń elektrycznych. Do najpopularniejszych przewodników należą: − aluminium – kruche, dobre jako przewodnik, ma korzystny stosunek przewodnictwa do ceny oraz masy przewodu, powszechnie stosowane w energetyce, łatwo ulega utlenianiu przez co stosowane jest jako przewodnik przedewszystkim w linii napowietrznych. Aluminium inaczej zwane glin jest trzecim, najpowszechniej występującym pierwiastkiem na powierzchni ziemi. W stanie czystym powoli utlenia się na powietrzu, ulegając pasywacji. Reaguje z wrzącą wodą wypierając z niej wodór i przechodząc w wodorotlenek. Podgrzewany reaguje z tlenem obecnym w powietrzu tworząc tlenek. Aluminium łatwo rozpuszcza się w mocnych zasadach, takich jak NaOH lub KOH) wypierając wodór i przechodząc w tetrahydroksyglinian: Ze względu na swoje właściwości, takie jak mała gęstość i odporność na korozję, stopy glinu z miedzią i molibdenem zwane duraluminium znalazły wiele zastosowań i są używane do wyrobu szerokiej grupy produktów – od puszek do napojów, przewodów elektrycznych aż po części statków kosmicznych. Czysty, krystaliczny glin jest kruchy i łamliwy. Sproszkowany glin używany jest także w hutnictwie do otrzymywania metali z ich tlenków w procesie aluminotermii. Charakteryzuje się on następującymi parametrami: temperaturą topnienia wynoszącą 660,32°C, temperaturą wrzenia 2519°C oraz rezystywnością ok. 110 ÷ 130 · 10–3 (Ω·m)/mm2 , − miedź – droższa od aluminium, bardzo dobra jako przewodnik, odporna na przełamanie, łatwa w lutowaniu, stosowana w instalacjach oraz w urządzeniach elektrycznych. Miedź występuje w naturze w postaci rud oraz w postaci czystej jako minerał. Głównym źródłem tego metalu są minerały: siarczki i węglany. Miedź metaliczna po wytopie i oczyszczeniu jest czerwono–brązowym, miękkim metalem o bardzo dobrym przewodnictwie cieplnym i elektrycznym. Nie ulega na powietrzu korozji, ale reaguje z zawartym w powietrzu dwutlenkiem węgla pokrywając się charakterystyczną zieloną patyną. W środowisku o dużym stężeniu dwutlenku siarki zamiast zielonej patyny pojawia się czarny nalot siarczku miedzi. Miedź jest dodawana do wielu stopów, zarówno do stali jaki i do stopów aluminium. Jest też dodawana do srebra i złota poprawiając znacznie ich własności mechaniczne. Miedź z cyną, cynkiem, molibdenem i innymi metalami przejściowymi tworzy cały zestaw stopów zwanych ogólnie brązami. Najbardziej znane z nich to: udający złoto tombak i posiadający bardzo dobre własności
„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego” 13 mechaniczne oraz znaczną odporność na korozję mosiądz. Stopy miedzi stosuje się do wyrobu kosztownej armatury, elementów precyzyjnych urządzeń mechanicznych i w jubilerstwie. Charakteryzuje się następującymi właściwościami: gęstość wynosi 8920 kg/m3 , kolor żółto czerwonawy, temperatura topnienia 1084°C, temperatura wrzenia 2567°C, − złoto – własności elektryczne dobre, duża odporność na korozję, ale cena warunkuje stosowanie jedynie do układów mikroprocesorowych oraz na powierzchni styków. Złoto jest to pierwiastek chemiczny, który występuje w skorupie ziemskiej w nieznacznej ilości. Występuje w postaci pytek, blaszek, brył (samorodków) oraz drobnego pyłu. Charakteryzuje się ono brakiem łupliwości, silnym metalicznym połyskiem oraz żółtobiałą lub żółtopomarańczową barwą. Ze względu na niewielkie ilości oraz wykorzystywanie go do wyrobu precjozów jubilerskich oraz przedmiotów ozdobnych. Ceny tego pierwiastka są bardzo wysokie. Jest ono kowalne, giętkie, strugalne, nieprzezroczyste, ciągliwe (z 1 g złota można uzyskać drucik o dł. 160 m). Jest bardzo dobrym przewodnikiem ciepła i elektryczności. Ma zastosowanie w elektronice (do wyrobu złączy) oraz do „złocenia” innych metali w celu eliminacji korozji, − srebro – niemal idealny przewodnik, ma najmniejszy opór elektryczny, jednak jest droższe od miedzi i aluminium, technicznie czyste lub w postaci stopów stosowane powszechnie na styki elektryczne w łącznikach elektrycznych. Srebro jest to pierwiastek chemiczny z grupy metali przejściowych w układzie okresowym. Jest zaliczany do metali szlachetnych, w przyrodzie występuje w stanie rodzimym oraz w licznych związkach chemicznych. Srebro jest miękkie, ciągliwe i kowalne umożliwiając łatwe formowanie go w różne kształty oraz wyciąganie w cienkie druty i folie, dlatego już od starożytności używane do wyrobu biżuterii i ozdób. W powietrzu na powierzchni stopniowo matowieje wskutek powstawania na powierzchni metalu cienkiej i czarnej warstwy siarczku srebra. Charakteryzuje się następującymi parametrami: kolor srebrzysto biały, temperatura topnienia 961°C, temperatura wrzenia wynosi 2162°C, − grafit – miękki przewodnik, stosowany wszędzie tam, gdzie trzeba doprowadzić napięcie do części wirujących (szczotki), − żelazo – tańsze od aluminium, ale posiada gorsze własności elektryczne, kruche i nieodporne na korozję, obecnie nie stosowane. Żelazo jest przewodnikiem, jednak ze względu na stosunkowo dużą rezystywność nie znalazł on szerokiego w elektrotechnice do budowy przewodów, lecz bardzo często stosuje się je do budowy konstrukcji wsporczych w urządzeniach elektrycznych. Ze względu na wysoką temperaturę topnienia żelazo stosuje się do elementów instalacji odgromowych tj. do budowy zwodów oraz uziomów ochronnych, − stal – własności podobne do żelaza, stosowane na elementy przewodzące aparatów elektrycznych, wymagające równocześnie dużej wytrzymałości mechanicznej. Inną grupą materiałów niezmiernie ważną w elektrotechnice są dielektryki czyli izolatory elektryczne. Dielektryki są to substancje, w których praktycznie nie ma elektrycznych ładunków swobodnych w wyniku czego nie przewodzą one prądu elektrycznego. W dielektrykach ładunki związane mogą wykonywać ograniczone względem położenia równowagi ruchy, ruchy te decydują o własnościach elektrycznych dielektryka. Jeżeli w polu elektrycznym (elektrostatycznym) znajdzie się przewodnik (w którym nie płynie prąd elektryczny), to ładunki swobodne przesuną się tak, że wewnątrz ciała nie będzie pola elektrycznego. W dielektryku ładunki nie mogą się swobodnie przesuwać, ale może dojść do przesunięcia się ładunków elektrycznych dodatnich względem ujemnych (powstaną dipole elektryczne). Zjawisko to nazywamy polaryzacją dielektryka. W praktyce nie istnieją idealne dielektryki, te rzeczywiste charakteryzują się rezystancjami rzędu GΩ (gigaom, 1 GΩ = 109
„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego” 14 Ω). W wyniku tego, w każdym dielektryku występują tzw. straty dielektryczne, co z kolei powoduje np. straty mocy podczas przesyłu energii elektrycznej. Straty te są tym wyższe im wyższe jest napięcie. Dodatkowym problemem jest to, że dla każdego rzeczywistego dielektryka istnieje pewne napięcie przebicia, powyżej którego przez dielektryk płynie prąd, co oznacza jego trwałe uszkodzenie. Do grupy podstawowych izolatorów zaliczamy: szkło, porcelana, specjalną gumę, pewne rodzaje tworzyw sztucznych, suche drewno, olej transformatorowy, suche powietrze i próżnia. Ciekawostką jest, że czysta chemicznie woda, tzn. wolna od soli mineralnych i bakterii woda też jest dobrym izolatorem. Natomiast woda zanieczyszczona zaliczana jest do przewodników. − szkło jest to amorficzne ciało stałe będące przechłodzoną cieczą. Ze szkła wykonuje się często izolatory niskiego napięcia stosowane w sieciach niskiego napięcia. Najpowszechniejsze szkło to materiał otrzymywany w wyniku stopienia tlenku krzemu (krzemionka, SiO2) z różnymi dodatkami, a następnie szybkiego ochłodzenia tak, aby nie doszło do pełnej krystalizacji krzemionki. Surowcem do produkcji tradycyjnego szkła jest piasek kwarcowy (SiO2) oraz dodatki, najczęściej: węglan sodu (Na2CO3) i węglan wapnia (CaCO3), topniki: tlenki boru i ołowiu (B2O3, PbO) oraz barwniki. Surowce są mieszane, topione w piecu (tzw. wannie szklarskiej) w temperaturze 1400÷1500°C, po czym formowane w wyroby przed pełnym skrzepnięciem. Szkło charakteryzuje się następującymi parametrami: gęstość szkła budowlanego 2400÷2600 kg/m3 , wytrzymałość na zginanie 30÷50 MPa, wytrzymałość na ściskanie 800÷1000 MPa, − porcelana jest wykorzystywana do produkcji koralików izolacyjnych do izolowania elementów grzejnych oraz izolatorów średniego i wysokiego napięcia. Izolatory porcelanowe, które stosowane są na zewnątrz, pokrywa się je warstwą szkliwa, która utrudnia osadzanie się na nim zanieczyszczeń. Porcelana jest wytwarzana z mieszanki glinki kaolinowej ze skaleniem i kwarcem poprzez wypalanie uformowanych wyrobów w temperaturze od 920÷980°C (wyroby nieszkliwione, tzw. biskwit) aż do 1280÷1460°C (wyroby szkliwione). Charakteryzuje się niską nasiąkliwością, bardzo dobrymi właściwościami dielektrycznymi, dużą wytrzymałością mechaniczną, wysoką odpornością na działanie czynników chemicznych i nieprzepuszczalnością dla cieczy i gazów. W technice używana jako materiał na nisko– i wysokonapięciowe izolatory i sprzęt laboratoryjny, oraz jako wyroby gospodarstwa domowego. Rozróżnia się ceramikę twardą (o składzie: 40÷60% kaolinu, 20÷30% skalenia, 20÷30% kwarcu) i miękką (25÷40% kaolinu, 25÷40% skalenia, 30÷45% kwarcu). Jako materiał izolacyjny w przemyśla elektrotechnicznym stosujemy gumę twardą, − guma to bardzo rozciągliwy materiał, elastomer chemicznie zbudowany z poliolefin, które są w stosunkowo niewielkim stopniu usieciowane w procesie wulkanizacji. W przemyśle, terminem „guma” obejmuje się czasami w uproszczeniu wszystkie rodzaje stałych elastomerów. Guma nie jest odporna na wysoką temperaturę i pali się wydzielając czarny, gryzący dym. Jest nieprzepuszczalna dla wody. Guma może być elastyczna w zakresie temperatur od –60 do 220°C. Jednak w praktyce poszczególne gatunki gumy spełniają ten wymóg tylko w niewielkim zakresie temperatur. Oznacza to, że w zależności od przewidywanej temperatury pracy urządzenia należy zmieniać rodzaj zastosowanej gumy. Przykładem mogą być tutaj letnie i zimowe opony samochodowe. Każdy gatunek gumy otrzymuje się z kauczuku poprzez wulkanizację, − tworzywa sztuczne są to materiały zastępujące tradycyjne materiały takie jak drewno, ceramika, kauczuk naturalny, oraz stanowiące grupę zupełnie nowych materiałów, które nie mają swoich naturalnych odpowiedników. W skład tworzyw sztucznych wchodzą oprócz polimerów także plastyfikatory (zmiękczacze), wypełniacze (zmieniające właściwości mechaniczne oraz potaniające produkt końcowy) oraz substancje barwiące.
„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego” 15 Tworzywa sztuczne od strony użytkowej można podzielić na: − duromery – twarde, trudnotopliwe o wysokiej odporności mechanicznej służące jako materiały konstrukcyjne – inaczej nazywane sztucznymi metalami. Niektóre duromery zastępują też materiały ceramiczne, − plastomery – popularnie zwane termoplastami mniej sztywne od duromerów ale łatwotopliwe i zwykle rozpuszczalne – dzięki ich topliwości można je przetwarzać poprzez topienie i wtryskiwanie do form lub wytłaczanie, dzięki czemu można z nich uzyskać bardzo skomplikowane kształty. Stosowane są zamiast drewna i niekiedy zamiast metalu, np. jako obudowy do maszyn i urządzeń, elementy wyposażenia domowego, − elastomery – tworzywa, które można rozciągać i ściskać, w wyniku rozciągania lub ściskania elastomery zmieniają znacznie swój kształt ale po odjęciu siły wracają do poprzednich wymiarów. Elastomery zastąpiły prawie całkowicie kauczuk naturalny, ale znalazły też szereg nowych zastosowań niedostępnych dla zwykłego kauczuku. Rys. 7. Oznaczenie graficzne różnego rodzaju tworzyw sztucznych a) poli (tereftalan etylenu), b) polietylen (wysokiej gęstości), c) polichlorek winylu, d) polietylen (niskiej gęstości), e) polipropylen, f) polistyren [16] 4.1.2. Pytania sprawdzające Odpowiadając na pytania, sprawdzisz, czy jesteś przygotowany do wykonania ćwiczeń. 1. Co to jest prąd elektryczny? 2. Jakie znasz materiały przewodzące prąd elektryczny? 3. Jakimi właściwościami charakteryzują się dielektryki? 4. Jakie znasz rodzaje tworzyw sztucznych wykorzystywanych w elektrotechnice? 5. Czym różni się połączenie szeregowe od połączenia równoległego dwóch elementów obwodu elektrycznego? 6. Jak brzmią: prawo Ohma oraz I i II prawo Kirchoffa? 7. Jaka jest rezystancja zastępcza dwóch rezystorów połączonych równolegle?
„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego” 16 4.1.3. Ćwiczenia Ćwiczenie 1 Na stole roboczym masz cztery jednakowe rezystory. Rezystancja każdego z nich jest równa 1000 Ω. Wyznacz rezystancję zastępczą układów jakie powstaną po połączeniu dwóch, trzech i czterech rezystorów połączonych szeregowo oraz dwóch, trzech i czterech rezystorów połączonych równolegle. Określ jak zmienia się rezystancja zastępcza układów połączonych szeregowo i równolegle przy zwiększaniu ilości połączonych rezystorów. Sposób wykonania ćwiczenia Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś: 1) obliczyć rezystancję zastępczą dla układu dwóch rezystorów połączonych szeregowo, 2) obliczyć rezystancję zastępczą dla układu trzech rezystorów połączonych szeregowo, 3) obliczyć rezystancję zastępczą dla układu czterech rezystorów połączonych szeregowo, 4) zapisać wyniki otrzymane wyniki, porównać je, określić, w jaki sposób zmienia się rezystancja zastępcza, 5) obliczyć rezystancję zastępczą dla układu dwóch rezystorów połączonych równolegle, 6) obliczyć rezystancję zastępczą dla układu trzech rezystorów połączonych równolegle, 7) obliczyć rezystancję zastępczą dla układu czterech rezystorów połączonych równolegle, 8) zapisać wyniki otrzymane wyniki, porównać je, określić, w jaki sposób zmienia się rezystancja zastępcza. Wyposażenie stanowiska pracy: − przybory do pisania, zeszyt, − kalkulator. Ćwiczenie 2 Do zacisków zasilacza, o znamionowym napięciu 24 V podłączono dwa rezystory połączone szeregowo (pierwszy o rezystancji 150 Ω drugi o rezystancji 30 Ω). Wyznacz prąd jaki będzie płynął przez te rezystory. Połącz układ, sprawdź czy wyliczone wartości są zgodne z wynikami odczytanymi na miernikach. Sposób wykonania ćwiczenia Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś: 1) narysować schemat układu, 2) obliczyć rezystancję zastępczą dwóch rezystorów połączonych szeregowo, 3) obliczyć prąd jaki popłynie przez rezystory, 4) połączyć układ, uruchomić, ustawić napięcie na zasilaczu, odczytaj wynik z amperomierza, 5) porównać obliczone wyniki z wynikami odczytanymi z amperomierza. Wyposażenie stanowiska pracy: − przybory do pisania, zeszyt, − zasilacz DC 30 V, rezystory o danych rezystancjach, amperomierz DC 2A, − przewody łączeniowe, − kalkulator.
„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego” 17 Ćwiczenie 3 Na stole znajdują się próbki metali (co najmniej 4 próbki) oraz pomieszane kartki z ich nazwami. Przyporządkuj do każdej próbki kartkę z właściwą nazwą. Określ symbole chemiczne tych metali. Sposób wykonania ćwiczenia Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś: 1) obejrzeć próbki, sprawdź ich kolor, plastyczność, twardość, ciężar, 2) przyporządkuj do każdej próbki kartki z nazwami, 3) uzasadnij swoje decyzje zapisując na kartce charakterystyczne cechy, każdego metalu, 4) określ na podstawie tablicy Mendelejewa symbole tych metali, 5) porównaj wyniki z opisem przekazanym przez nauczyciela. Wyposażenie stanowiska pracy: − pojemniki z próbkami metali, − karty charakterystyki danych próbek z określoną nazwą (do porównania wyników), − kowadełko, młotek ok. 100 g, rysik, waga, suwmiarka, − komputer z dostępem do Internetu lub tablice Mendelejewa w wersji drukowanej. 4.1.4. Sprawdzian postępów Czy potrafisz: Tak Nie 1) zinterpretować podstawowe prawa elektrotechniki?   2) rozpoznać szeregowe i równoległe połączenia elementów?   3) rozpoznać przewodniki?   4) wyznaczyć rezystancję zastępczą rezystorów połączonych szeregowo i równolegle?   5) określić właściwości dielektryków?   6) zdefiniować: pojęcia prąd elektryczny i napięcie elektryczne?   7) zatosować prawa Ohma i Kirchhoffa do wyznaczania prądów i spadków napięć w prostych obwodach elektrycznych?  
„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego” 18 4.2. Podstawowe elementy elektryczne i elektroniczne, ich zastosowanie oraz symbole 4.2.1. Materiał nauczania Instalacje elektryczne Instalacja elektroenergetyczna służy do doprowadzenia energii elektrycznej z sieci elektroenergetycznej do odbiorników (silników, urządzeń grzejnych, źródeł świata itp.). Rys. 8. Schematy zasilania odbiorników jednofazowych (gniazda wtyczkowego ze stykiem ochronnym) w instalacji: a) dwuprzewodowej z sieci czteroprzewodowej, b) trójprzewodowej z sieci czteroprzewodowej, c) trójprzewodowej z sieci pięcioprzewodowej [3, s. 76] Do budowy instalacji elektrycznych należy stosować przewody, których napięcie przebicia jest wyższe od przyłożonego napięcia. Przewody elektryczne oznacza się za omocą ciągu liter i cyfr. Podstawowe oznaczenie określa sposób w jaki wykonany jest element przewodzący: − litera D oznacza, że element przewodzący wykonany w formie jednorodnego drutu, − litera L oznacza, że elementem przewodzącym jest linka składająca się z kilku skręconych ze sobą drutów. Pierwsza litera stojąca za literami L lub D określa materiał z jakiego wykonana została iolacja: − litera Y oznacza izolację wykonaną z polwinitu, − litera X oznacza izolację wykonaną z polietylenu, − litera G oznacza izolację wykonaną z gumy. Jeżeli z lewej strony liter L lub D stoją: − litera A – oznacza że element przewodzący wykonany jest z aluminium, − litera F – oznacza, że element przewodzacy wykonany jest ze stali, − jeżeli nie ma liter A lub F oznacza że przewód wykonany jest z miedzi. Przed literami określającymi materiał, z jakiego wykonany jest element przewodzący wstawia się litery określające materiał z jakiej wykonano powłokę (zewnętrzną warstwę izolacyjną): − litera Y oznacza izolację wykonaną z polwinitu, − litera X oznacza izolację wykonaną z polietylenu, − litera G oznacza izolację wykonaną z gumy. Na końcu umieszcza się litery określające przekrój przewodu: p – przewód płaski, o – przewód okrągły. Przy łączeniu przewodów i wykonywaniu odgałęzień przewody instalacyjne wprowadza się do puszek lub gniazd odgałęźnych. W instalacjach wtynkowych wykonanych przewodami
„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego” 19 wtynkowymi (DYt, ADYt, FDYt) i kabelkowymi (YDYp, YADYp) mogą być stosowane puszki z zaciskami i szczękami stykowymi nadające się zarówno do wykonywania odgałęzień, jak i umieszczania łączników oraz gniazd wtykowych. W trakcie wykonywania montażu instalacji należy zadbać o zabezpieczenie przewodów przed uszkodzeniem izolacji w wyniku ocierania się przewodu o krawędzie obudowy. Dodatkowo ważne jest również to, by przez otwory, przez które wprowadza się przewody elektryczne do wnętrza urządzeń nie dostawała się woda ani zanieczyszczenia. W celu zapewnienia bezpiecznej i długiej eksploatacji instalacji i urządzeń elektrycznych niezbędne jest stosowanie właściwych zabezpieczeń, które zapewniać będą ich pracę w warunkach nominalnych. Do podstawowych zabezpieczeń zaliczyć należą: − zabezpieczenie nadprądowe (należy je stosować we wszystkich obwodach), − zabezpieczenie przeciwporażeniowe (należy je stosować w obwodach o napięciu niebezpiecznym). W zależności od warunków w jakich będą pracować urządzenia, należy odpowiednio dobrać rodzaje przewodów i osprzętu. Pierwszym istotnym kryterium będzie wartość prądu płynącego w obwodzie. Im prąd będzie większy tym większe muszą być przekroje przewodów, a styki i zaciski winny mieć większą powierzchnię. Również warunki zewnętrzne takie jak: temperatura, wilgotność, wyziewy chemiczne czy możliwość powstania uszkodzeń mechanicznych decydują o rodzaju przewodów, rodzaju osprzęt elektrycznego oraz o miejscu ich rozmieszczenia. W celu zapewnienia długiej eksploatacji urządzeń elektrycznych niezbędne jest stosowanie właściwych zabezpieczeń (bezpieczników), które zapewniać będą ich pracę w warunkach nominalnych. Do podstawowych zabezpieczeń zaliczyć należy: − zabezpieczenie nadprądowe (rys. 9) – zadaniem jego jest zabezpieczanie przed przeciążeniem, czyli wzrostem obciążenia maszyny powyżej wartości nominalnej, w przypadku gdy wartość prądu przez dłuższą chwilę przekracza wartość nominalną, następuje wyłączenie maszyny, − zabezpieczenie przed zwarciem w uzwojeniach maszyny – zabezpieczenie to chroni obwody zasilające przed zniszczeniem w wyniku przepływu prądu zwarcia, zabezpieczenie to działa w sposób natychmiastowy, w chwili pojawienia się prądu zwarcia, − zabezpieczenie przed zanikiem faz – stosowane w układach trójfazowych – ma za zadanie wyłączyć maszynę jeżeli zaniknie co najmniej 1 faza, lub pojawi się asymetria napięć zasilających poszczególne fazy, − zabezpieczenie temperaturowe – umieszczone w obudowie maszyny – bada temperaturę maszyny i w przypadku wzrostu temperatury powyżej wartość maksymalną, następuje wyłączenie obwodu zasilania. Wzrost temperatury może wystąpić w przypadku uszkodzenia łożysk maszyny lub jej przeciążenia. a) b) Rys. 9. Bezpieczniki nadprądowe, a) elementy składowe bezpiecznika instalacyjnego: od lewej główka bezpiecznika, wkładka kalibrująca, wkładka topikowa, b) bezpiecznik automatyczny typu S przystosowany do montażu na szynie DIN [17]
„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego” 20 Prądy nominalne zabezpieczeń maszyn są znormalizowane i tworzą typoszereg: 6 A, 10 A, 16 A, 20 A, 25 A, 32 A, 40 A, 50 A, 63 A, 80 A, 100 A, 125 A, 150 A, 180 A,…. . Wielkość zabezpieczenia nadprądowego zwłocznego winna być zawsze o ok. 20 % większa od prądu nominalnego maszyny. Zabezpieczenia przed zanikiem napięcia powinny wykrywać spadki napięcia na poziomie 10% poniżej wartości nominalnej danej maszyny. Oświetlenie i oprawy oświetleniowe Do podstawowych i najczęściej spotykanych odbiorników energii elektrycznej zaliczyć można źródła światła. Zależnie od sposobu przemiany energii elektrycznej w energię promienistą dzielimy źródła światła na: − temperaturowe, w których promieniowanie świetlne jest wywołane nagrzaniem ciała promieniującego do temperatury 2400 – 2900 K (żarówki), − wyładowcze, np. rtęciowe, w których przepływowi prądu w parach rtęci o średnim lub wysokim ciśnieniu towarzyszy emisja promieniowania świetlnego, do lamp wyładowczych należą też lampy sodowe, w których prąd przepływa w atmosferze par sodu, − wyładowcze fluorescencyjne, zwane świetlówkami, w których przy przepływie prądu przez rurę szklaną wypełnioną argonem i parami rtęci powstaje promieniowanie ultrafioletowe. Pobudza ono do promieniowania widzialnego substancje fluoryzujące, którymi jest powleczone wnętrze rury. Barwa światła zależy od składu substancji fluoryzującej. W handlu są świetlówki o świetle dziennym, białym i ciepłobiałym. Trwałość znamionowa żarówek wynosi 1000 h a lamp wyładowczych od 4000 do 6000 h, zależnie od typu lampy. Rys. 10. Budowa żarówki: 1 – bańka szklana, 2 – słupek szklany, 3 – żarnik, 4 – trzonek gwintowany [16] Budowę żarówki pokazano na rys. 10. Elementem wysyłającym promieniowanie świetlne jest żarnik wolframowy umieszczony wewnątrz bańki szklanej. Obecnie wytwarza się żarówki o poborze mocy do 5 W jako próżniowe, a od 40 W w górę jako gazowane, tj. napełnione gazem obojętnym (mieszaniną argonu i azotu lub czystym azotem). Trzonek standardowej, najczęściej spotykanych żarówek wykonany jest z metalowej gwintowanej łuski o średnicy 27 mm. Inne spotykane średnicy to 10 mm, 14 mm, 40 mm. Źródła światła umieszcza się w oprawach oświetleniowych, które służą do: − umocowania źródła światła i połączenia go z siecią zasilającą, − skierowania strumienia świetlnego w żądanym kierunku, − ochrony oczu przed olśnieniem,
„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego” 21 − ochrony źródła światła przed uszkodzeniem mechanicznym, − pyłem, wilgocią, przedostaniem się gazów wybuchowych itp., − podniesienia estetyki oświetlenia. Od sposobu wykorzystania strumienia świetlnego wychodzącego z oprawy zależy rodzaj oświetlenia. Najbardziej rozpowszechnione są dwa rodzaje oświetlenia. Oświetlenie bezpośrednie i rozproszone. O oświetleniu bezpośrednim (rys. 11a.) mówimy wtedy, gdy cały strumień świetlny wychodzący z oprawy lub przeważająca jego część pada bezpośrednio na oświetlaną powierzchnię. Oświetlenie takie stosuje się w halach fabrycznych i montażowych, sortowniach, gdy sufit i ściany wobec zabrudzenia bądź oszklenia nie mogą być wykorzystane do odbijania światła. a) b) c) Rys. 11. Rodzaje opraw oświetleniowych: a) oprawy bezpośrednie, światło bezpośrednio pada na obszar oświetlany, b) oprawa pośrednia, c) oprawa do oświetlania lokalnego – lampka stanowiskowa [17] Oświetlenie rozproszone, (rys. 11b) przy którym strumień świetlny pada na powierzchnię oświetlaną częściowo bezpośrednio, a częściowo po odbiciu od ścian i sufitu. Oświetlenie rozproszone jest przyjemne dla oka, rozjaśnia całe pomieszczenie i nie daje ostrych cieni. Stosowane jest w pomieszczeniach mieszkalnych i biurowych. Należy pamiętać, by do danej oprawy nie montować żródeł światła o większej mocy niż przewidział producent. Elementy grzejne Przemiana energii elektrycznej w ciepło wykazuje wiele zalet, które zadecydowały o rozwoju gałęzi elektrotechniki zwanej elektrotermią albo grzejnictwem elektrycznym. Przemiana ta odznacza się wyjątkową czystością, jest bowiem wolna od produktów spalania, które zanieczyszczają ogrzewany przedmiot, wchodząc z nim w reakcje chemiczne, oraz skażają naturalne środowisko człowieka. Z innych zalet można wymienić łatwość regulacji mocy, samoczynnej regulacji temperatury i możność osiągania bardzo wysokich temperatur. Grzejnictwo elektryczne znalazło szerokie zastosowanie zarówno w gospodarstwie domowym, jak też w wielu gałęziach przemysłu w procesach: − wytopu wysokowartościowych stali stopowych, − wytopu metali nieżelaznych, − produkcji aluminium, − obróbki cieplnej stali i inne. Przedmiot podlegający nagrzewaniu nazywamy wsadem i w zależności od sposobu nagrzewania wsadu rozróżniamy: − nagrzewanie oporowe (rezystancyjne), polegające na wydzielaniu się ciepła podczas przepływu prądu przez przeznaczone do tego celu elementy grzejne, od których ciepło przenosi się na wsad przez konwekcję i promieniowanie. − nagrzewanie elektrodowe, polegające na wydzielaniu się ciepła podczas przepływu prądu przez znajdujące się między elektrodami ciecze przewodzące (roztopione sole w tzw. piecach solnych). Celem może być albo nagrzewanie samej cieczy, albo pośrednie
„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego” 22 nagrzewanie wsadu zanurzonego w cieczy, np. przedmiotów stalowych przeznaczonych do obróbki cieplnej. − nagrzewanie indukcyjne, polegające na wykorzystaniu prądów wirowych indukowanych w przedmiotach metalowych. − nagrzewanie łukowa polegające na wykorzystaniu łuku elektrycznego jako źródła ciepła. Łuk może się utrzymywać między elektrodami a wsadem (nagrzewanie bezpośrednie) lub między samymi elektrodami, a wtedy wsad nagrzewa się pośrednio przez promieniowanie i konwekcję. W gospodarstwie domowym są używane: − płytki grzejne, zwane pospolicie kuchenkami elektrycznymi, − warniki, czyli bojlery, − piekarniki elektryczne, − elektryczne naczynia grzejne (czajniki, garnki, patelnie), − grzałki nurkowe do zanurzania w czystej wodzie przeznaczonej do zagotowania, − żelazka do prasowania, suszarki do włosów, poduszki elektryczne itd. a) b) Rys. 12. Różne rodzaje elementów grzejnych: a) grzałki rurkowe, b) grzałki płaskie [16] Przykładowym elementem grzejnym są płytki grzejne wykonane w postaci skrętek z drutu oporowego, przewleczonej przez otwory w koralikach ceramicznych i jest umieszczony na wkładce izolacyjnej, a następnie przykryty płytką żeliwną zaopatrzoną od spodu w odpowiednie rowki. Ze względów praktycznych i ekonomicznych stosuje się często w jednej płytce o mocy znamionowej 1200 W dwa elementy grzejne, np. 240 W i 960 W. Do szybkiego zagotowania potrawy włącza się oba elementy grzejne równolegle, a do podtrzymywania wrzenia – tylko element o poborze mocy 240 W. Transformatory Maszyny elektryczne możemy podzielić na dwie podstawowe grupy: maszyny wirujące i maszyny bezwirowe. Transformator przetwarza energię elektryczną zmieniając wartości napięć i prądów wyjściowych za pomocą pola elektromagnetycznego, bez udziału ruchu. Transformator ma rdzeń z blach elektromagnetycznych, tworzący obwód zamknięty dla strumienia magnetycznego dwóch lub większej liczby uzwojeń sprzężonych magnetycznie. Uzwojenia transformatora nie są zwykle połączone galwanicznie. Transformatory mają różne przeznaczenie. Transformator energetyczny służy do przetwarzania energii elektrycznej o jednym napięciu na energię elektryczną o innym napięciu. Oprócz zastosowań energetycznych buduje się różne transformatory specjalne, jak np. transformatory pomiarowe zwane przekładnikami, transformatory spawalnicze i prostownikowe, a także transformatory miniaturowe stosowane w układach elektroniki, automatyki i teletransmisji. Dwa uzwojenia transformatora nawinięte są na rdzeniu wykonanym z materiału ferromagnetycznego. Wobec tego przeważająca część strumienia magnetycznego tworzy
„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego” 23 strumień magnetyczny główny sprzężony z obydwoma uzwojeniami, natomiast strumień rozproszenia jest stosunkowo niewielki. Transformatory tego typu znalazły szerokie zastosowanie w różnych dziedzinach, a zwłaszcza w elektroenergetyce. z punktu widzenia budowy rdzenia rozróżnia się transformatory rdzeniowe oraz transformatory płaszczowe. c) Rys. 13. Konstrukcja transformatora: a) rdzeniowego, b) płaszczowego, c) widok transformator toroidalnego [17] Na rys. 13 przedstawiona jest konstrukcję transformatora rdzeniowego. W takim transformatorze istnieją dwie kolumny, na każdej znajduje się część uzwojeń napięcia pierwotnego i napięcia wtórnego. Obwód magnetyczny takiego rdzenia jest nierozgałęziony. Na rys. 13b przedstawiono konstrukcję rdzenia płaszczowego. Całe uzwojenie pierwotne i wtórne umieszczone jest na kolumnie środkowej. Obwód magnetyczny jest rozgałęziony. W obu wariantach konstrukcyjnych rdzeń wykonany jest z blach jednostronnie izolowanych. Pod względem sposobu chłodzenia rozróżnia się transformatory suche lub transformatory olejowe. Transformatory olejowe stosowane są przy dużych mocach, gdy naturalne odprowadzenie ciepła jest niewystarczające. Rdzeń stalowy wraz z uzwojeniami umieszcza się w kadzi z olejem. Różnorodność typów transformatorów mocy oraz zakresu ich przeznaczenia pociąga za sobą różnorodność konstrukcji. Zasada działania transformatora jest jednak zawsze taka sama. Uzwojenie transformatora, do którego doprowadzone jest źródło energii elektrycznej nazywamy uzwojeniem pierwotnym, natomiast uzwojenie, do którego dołączony jest odbiornik nazywamy uzwojeniem wtórnym. Napięcia i prądy związane z uzwojeniem pierwotnym nazywamy pierwotnymi, a związane z uzwojeniem wtórnym nazywamy wtórnymi. Wszystkie wielkości i parametry uzwojenia pierwotnego opatrujemy wskaźnikiem 1, a uzwojenia wtórnego – wskaźnikiem 2. Przekładnią transformatora ν nazywamy stosunek liczby zwojów uzwojenia pierwotnego z1, do liczby zwojów uzwojenia wtórnego z2 czyli 2 1 z z =ν Wielkość przekładni ma istotny wpływ na napięcie i prąd uzwojenia wtórnego. Ponieważ bez uwzględniania strat jakie powstają w rdzeniu oraz w uzwojeniach transformatora moc strony pierwotnej jest równa mocy elektrycznej strony wtórnej, stąd: 2211 iuiu ⋅=⋅ czyli: 1 2 2 1 i i u u = Zasadę działania transformatora wyjaśnimy na przykładzie transformatora dwuuzwojeniowego przedstawionego na rys. 14a. Do uzwojenia pierwotnego o liczbie zwojów z1 dołączone jest źródło napięcia sinusoidalnego u1. W uzwojeniu pierwotnym płynie prąd sinusoidalny o wartości i1. W wyniku przepływu tego prądu w przestrzeni otaczającej uzwojenie pierwotne, a więc w rdzeniu powstaje zmienny strumień magnetyczny Φg.
„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego” 24 Strumień główny kojarzy się z uzwojeniem wtórnym o liczbie zwojów z2 i indukuje w tym uzwojeniu napięcie indukcji wzajemnej. a) b) Rys. 14. Schemat budowy transformatora: a) jednofazowego, b) trójfazowego Jeżeli do uzwojenia wtórnego dołączony jest odbiornik Z1, to pod wpływem zaindukowanego w tym uzwojeniu napięcia popłynie prąd i2. Transformator trójfazowy zbudowany jako jedna jednostka. W trzech transformatorach jednofazowych, których rdzenie są złożone w symetryczną gwiazdę, a których uzwojenia są zasilane symetrycznym napięciem trójfazowym, suma wartości strumieni magnetycznych równa się zero. Można więc usunąć rdzeń środkowy. Jeżeli jeszcze pozostałe kolumny umieści się w jednej płaszczyźnie, to otrzyma się rdzeń transformatora trójfazowego jak na rysunku 14b. Maszyny prądu stałego Inną grupą maszyn elektrycznych są maszyny wirowe, w których jeden z elementów zasadniczych porusza się. Dalej zaś maszyny wirowe dzielą się na silniki prądu stałego i silniki prądu zmiennego. W maszynie prądu stałego wyróżnia się część nieruchomą, zwaną stojanem, oraz część ruchomą, nazywaną wirnikiem – silniki, lub twornikiem – prądnice. W prądnicy prądu stałego dokonuje się zamiana energii mechanicznej ruchu obrotowego wirnika na energię elektryczną. W wirującym uzwojeniu twornika w polu magnetycznym, indukuje się siła elektromotoryczna, której zwrot jest przemienny (zależy od kierunku przemieszczania się przewodu w polu magnetycznym). Siła elektromotoryczna (a tym samym i prąd), powstająca w tworniku jest sinusoidalna. Elementem prostowniczym, dającym w obwodzie zewnętrznym prądnicy napięcie o stałej biegunowości jest komutator. W silniku prądu stałego dokonuje się przemiana energii elektrycznej w energię mechaniczną ruchu obrotowego. Jeżeli uzwojenie wirnika, przez które płynie prąd elektryczny, znajdzie się w polu magnetycznym biegunów głównych, to będzie na nie działać siła, powodująca ruch o zwrocie określonym regułą lewej dłoni. W silniku komutator odgrywa rolę falownika, przetwarzającego prąd stały sieci zasilającej na prąd przemienny, płynący w uzwojeniach twornika. Ze względu na sposób wzbudzenia pola magnetycznego dzielą się na: − silnik prądu stałego obcowzbudny – silnik prądu stałego z magnesami trwałymi, którego budowę i działanie opisano powyżej lub z elektromagnesami, tj. z osobnym uzwojeniem wzbudzenia w stojanie zasilanym z oddzielnego źródła zasilania niż obwód twornika – stosowane głównie w napędach wymagających regulacji prędkości w szerokim zakresie obrotów, − silnik prądu stałego samowzbudny – silniki z elektromagnesem w stojanie mogą mieć połączone uzwojenia stojana i wirnika szeregowo, równolegle (bocznikowo) lub w sposób mieszany. Sposób podłączenia określa rodzaj silnika.
„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego” 25 Ze względu na sposób przyłączenia uzwojenia wzbudzenia silnika rozróżniamy silniki: − silnik szeregowy – o uzwojeniu wzbudzenia w stojanie połączonym szeregowo z uzwojeniem twornika. Charakteryzuje się dużą zależnością prędkości obrotowej od obciążenie. Zmniejszanie obciążenie powoduje wzrost prędkości obrotowej (teoretycznie do nieskończenie wielkiej) i grozi tzw. rozbieganiem, a w konsekwencji zniszczeniem silnika. Jest to jego poważna wada. Dlatego tego typu silników nie wolno włączać bez obciążenia. Stosowane są głównie w trakcji elektrycznej (napędy lokomotyw, tramwajów, trolejbusów) i pojazdach mechanicznych (wózki akumulatorowe, rozruszniki samochodów), w napędach dźwigów, wentylatorów itp. Ze względu na stosunkowo małe wymiary przy stosunkowo dużej mocy silniki te znalazł duże zastosowane w urządzeniach wymagających dużych prędkości obrotowych napędu, np. w odkurzaczach, elektronarzędziach, suszarkach, sokowirówkach, mikserach, pralkach itp., − silnik bocznikowy – o uzwojeniu wzbudzenia w stojanie przyłączonym równolegle z uzwojeniem twornika. Charakteryzuje się małą podatnością na zmianę prędkości obrotowej na skutek zmiany obciążenia. Stosowany głównie w napędach obrabiarek, pomp, dmuchaw, kompresorów. Rozwój techniki i powszechna miniaturyzacja sprawiają, produkowane są silniki o coraz mniejszej mocy i coraz mniejszych rozmiarów. Zgodnie z definicją silniki o mocy poniżej 750 W zaliczają się do grupy silnikow małej mocy. Mikrosilniki SA to silniki których moc znamionowa nie przekracza 10 W. Mikrosilniki są powszechne w urządzeniach codziennego użytku: komputer, drukarka, magnetofon, odtwarzacz CD, wieża Hi–Fi, magnetowid, kamera wideo, aparat fotograficzny, telefax, programator, elektryczna szczoteczka do zębów, zegarek, zabawki to tylko kilka przykładów. Prędkość obrotową silników prądu stałego reguluje się przez: − zmianę rezystancji obwodu twornika – włączenie rezystora dodatkowego (regulacja w dół, nieekonomiczna), − zmianę napięcia zasilającego twornik (regulacja w dół dla silników o jednej wartości napięcia, ekonomiczna), − zmianę strumienia głównego (regulacja w górę, ekonomiczna). W celu ułatwienia – ograniczenia prądu rozruch silników prądu stałego jest możliwy przez: − zmianę napięcia twornika od 0 do Un przy zasilaniu obwodu wzbudzenia U znamionowym, − włączenie rezystora (rozrusznika) w szereg z uzwojeniem twornika. Silniki indukcyjne Trójfazowe uzwojenie stojana o liczbie par biegunów równej p, zasilane z sieci trójfazowej, wytwarza wirujące pole magnetyczne kołowe.
„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego” 26 a) b) Rys. 15. Wygląd zewnętrzny maszyn wirujących:, a) silnik prądu stałego małej mocy, b) silnik indukcyjny prądu zmiennego [17] Wirujące pole „pociąga” za sobą uzwojenie wirnika, w którym płynie zaindukowany prąd. Wirnik nie może uzyskać prędkości pola magnetycznego, gdyż wtedy nie przecinałoby ono uzwojenia wirnika, a tym samym w wirniku nie indukowałby się prąd. Różnicę między prędkością wirowania pola stojana a prędkością wirnika, odniesioną do prędkości wirowania pola stojana nazywamy poślizgiem s. Ze względu na to, że omawiany silnik działa na zasadzie indukcji magnetycznej, a jego wirnik obraca się z prędkością mniejszą od synchronicznej, często nazywany jest silnik asynchroniczny indukcyjny. Tabliczkę zaciskową stojana silnika trójfazowego oraz sposób wykonywania połączeń jej zacisków przy łączeniu uzwojeń stojana w gwiazdę i trójkąt przedstawia Rys. 18. Rys. 16. Sposób przyłączenia uzwojeń fazowych silnika trójfazowego do zacisków tabliczki: a) oraz sposób połączeń zacisków na tabliczce przy skojarzeniu uzwojenia stojana: b) sposób połączeń zacisków w gwiazdę c) sposób połączeń zacisków w trójkącie [3] Prostowniki jednofazowe Najprostszym prostownikiem jest prostownik jednofazowy jednodiodowy. Pomimo prostoty takiego układu jest on bardzo rzadko stosowany z uwagi na występowanie dużego tętnienia napięcia wyjściowego (rys. 18a). Dodatkowo, energia dostarczana przez źródło wykorzystywana jest tylko przez pół okresu. Wprowadza to niesymetrię obciążenia, co jest niekorzystne dla sieci prądu przemiennego. Z powyższych powodów rozwiązanie stosowane tylko w układach niewielkiej mocy. Podstawowym układem prostownika dwupołówkowego jest układ dwudiodowy, przedstawiony na rysunku 17a. Dla „dodatnich” połówek prąd płynie przez górną diodę, dioda dolne jest spolaryzowana w kierunku zaporowym. Dla ujemnych połówek to dioda górna spolaryzowana jest zaporowo i przez nią prąd nie płynie. Natomiast prąd płynie przez diodę dolną. Kierunek płynącego prądu przez odbiornik nie zmienia się.
„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego” 27 a) b) Rys. 17. Schematy najpopularniejszych prostowników jednofazowych dwupulsowych, a) układ dwudiodowy, b) układ mostkowy (mostek Greatz’a) [16] a) b) Rys. 18. Przebiegi napięcia wyjściowego a) dla prostowników jednopołówkowych b) dla prostowników dwupołówkowych [16] Obecnie jednym z najczęściej stosowanych prostowników jednofazowych jest mostek Graetz'a (rys. 17b). Napięcie wejściowe jest napięciem przemiennym czyli zmienia swój kierunek na dodatni i ujemny, natomiast układ mostka jest tak skonstruowany, że napięcie wyjściowe jest jednokierunkowe – płynie tylko w kierunku dodatnim (rys. 18b). Napięcie wyjściowe prostownika jest jednokierukowe to jednak nie jest ono napięciem stałym i wykazuje znaczne tętnienie – dlatego też prostowniki najczęściej stosuje się z odpowiednimi filtrami dolnoprzepustowymi wygładzającymi przebieg. Oznaczenia elementów elektrycznych i elektronicznych Obwód elektryczny tworzą elementy połączone ze sobą w taki sposób, że istnieje co najmniej jedna droga zamknięta dla przepływu prądu. Odwzorowaniem graficznym obwodu jest schemat, na którym podany jest sposób połączenia elementów, a same elementy są przedstawione za pomocą znormalizowanych symboli graficznych. a) b) + – Rys. 19. Symbole graficzne źródeł: a) symbol ogólny źródła napięcia, b) symbol ogniwa i akumulatora Symbole źródeł napięcia zaprezentowano na rys. 19. Jeden z zacisków źródła napięcia stałego ma potencjał wyższy i jest to tzw. biegun dodatni, oznaczony (+), a drugi ma potencjał niższy i jest to tzw. biegun ujemny, oznaczony (–). Różnicę potencjałów pomiędzy zaciskami źródła napięcia w warunkach, gdy źródło to nie dostarcza energii elektrycznej, nazywamy siłą elektromotoryczną lub napięciem źródłowym i oznaczamy przez E. Biegunowość źródła oznaczamy za pomocą strzałki, której grot wskazuje biegun (+). U U t t
„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego” 28 Symbole tych elementów przedstawione są na rys. 20. Rys. 20. Symbole pasywnych elementów obwodu elektrycznego [5, str. 87] Elementami odbiorczymi, czyli pasywnymi są: − rezystory (oporniki), w których przy przepływie prądu zachodzi nieodwracalny proces przekształcenia energii elektrycznej w energię cieplną, − cewki i kondensatory, w których energia jest gromadzona odpowiednio w postaci energii pola magnetycznego cewki i energii pola elektrycznego kondensatora, − różnego rodzaju przetworniki energii elektrycznej w energię mechaniczną (silniki elektryczne, elektromagnesy, itp.). Jednym z głównych zadań obwodu elektrycznego jest przekazywanie energii elektrycznej ze źródeł energii do odbiorników do odbiorników takich jak grzejniki, żarówki, lampy wyładowcze w których energia elektryczna przemienia się w ciepło, a część zostaje wypromieniowana w postaci światła. Również często w układach elektrycznych i elektronicznych znajdziemy różnego rodzaju łączniki, styczniki oraz przekaźniki. Symbole tych elementów przedstawiono w tab 1. Tabela 1. Symbole graficzne elementów elektrycznych i elektronicznych Opis symbolu Symbol graficzny Wygląd elementów b[17] Rezystor (symbol ogólny) Kondensator o zmiennej pojemności Rezystor nastawny
„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego” 29 Stycznik 3 – biegunowy Bezpieczniki w 3 fazach układu 3 – fazowego Dzwonek Buczek Mikrofon Dioda półprzewodnikowa Tranzystor bipolarny npn Tranzystor bipolarny pnp Uzwojenia, cewki indukcyjne
„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego” 30 Głośnik Antena Wyświetlacz siedmiosegmentowy Rezonator kwarcowy Symbole graficzne niektórych elementów elektrycznych i elektronicznych zaprezentowano w tabeli 1. Bardzo często oprócz symboli elementów elektrycznych i elektronicznych stosowane są oznaczenia podzespołów, z których powstają urządzenia elektryczne i elektroniczne. Podzespoły takie na ogół reprezentowane są w formie prostokątów, z których po lewej stronie umieszcza się wejścia, natomiast po prawej wyjścia. Na prostokącie umieszcza się symbol funkcji, którą ten podzespół realizuje. Liczba wyprowadzeń (zarówno wejść i wyjść) umieszczanych na schemacie odpowiada zazwyczaj rzeczywistej ilości końcówek. Symbole podstawowych podzespołów zaprezentowano w tabeli 2. Tabela 2. Symbole graficzne podzespołów Również stosowne przepisy określają kolory określonych przewodów. i tak przewody oznacza się następującymi barwami: Przewody prądu przemiennego: − faza L1 – barwa żółta, Opis symbolu Symbol graficzny Opis symbolu Symbol graficzny Prostownik Moduł wyświetlacza Stabilizator Generator przebiegów prostokątnych Wzmacniacz Falownik
„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego” 31 − faza L2 – barwa zielona, − faza L3 – barwa fioletowa, − przewód neutralny N (zerowy) – barwa jasnoniebieska. Przewody prądu stałego: − biegun dodatni – barwa czerwona, − biegun ujemny – barwa ciemnoniebieska, − środkowy – barwa jasnoniebieska. Przewody uziemiające − uziemienia roboczego – barwa jasnoniebieska. Przewód uziemienia ochronnego (PE) powinien być oznaczony kombinacją barw zielonej i żółtej. 4.2.2. Pytania sprawdzające Odpowiadając na pytania, sprawdzisz, czy jesteś przygotowany do wykonania ćwiczeń. 1. Jakie znasz elementy pasywne obwodu elektrycznego? 2. Omów najczęściej występujące rodzaje prądów w obwodach elektrycznych? 3. Czym różni się silnik prądu stałego od silnika pradu zmiennego? 4. Jakie znasz rodzaje silników pradu stałego i w jaki sposób można je rozróżnić? 5. Co to jest napięcie znamionowe odbiornika? 6. Do czego służa prostowniki i jakie znasz ich rodzaje? 4.2.3. Ćwiczenia Ćwiczenie 1 Zaobserwuj wpływ napięcia zasilania mikrosilnika prądu stałego na jego prędkość obrotową. Sposób wykonania ćwiczenia Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś: 1) zapoznać się z instrukcją obsługi zasilacza, 2) odczytać napięcie znamionowe silniczka, ustawić tę wartość na zasilaczu, 3) podłączyć silniczek do zasilacza, 4) powoli obniżać napięcie obserwować prędkość obrotową. Wyposażenie stanowiska pracy: − zasilacz stabilizowany z regulacją napięcia, − mikrosilnik prądu stałego (np. wymontowany z zabawki). Ćwiczenie 2 Zmontuj układ prostownika jednofazowego dwupulsowego. Sprawdź jego działanie. Sposób wykonania ćwiczenia Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś: 1) wyszukać w przewodniku dla ucznia odpowiednie schematy, 2) wybrać dowolny układ prostownika spośród tych przedstawionych w poradniku, 3) na płytce uniwersalnej, połączyć układ zwracając uwagę na kierunek montażu diod,
„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego” 32 4) poprosić nauczyciela, by sprawdził poprawność montażu, 5) podłączyć zmontowany układ do transformatora, obniżającego napięcie, 6) poprosić nauczyciela, by pomógł za pomocą oscyloskopu zaobserwować kształt przebiegu na zaciskach transformatora oraz na wyjściu z prostownika, 7) porównać przebiegi z oscyloskopu, z tymi zamieszczonymi w poradniku. Wyposażenie stanowiska pracy: − stanowisko z wyprowadzonymi gniazdkami elektrycznymi, zabezpieczonymi przed zwarciami i przed porażeniami, − płytka uniwersalna, diody prostownicze, kilka różnych kompletów po 4 sztuki w komplecie, − przewody typy LY 1 mm2 , − zestaw narzędzi (lutownica, topnik, lutowie, szczypce płaskie, obcinaczki boczne, zaciskarka do końcówek, wkrętaki, itp.), − transformator z wyprowadzonym środkiem uzwojenia, − stanowisko do ćwiczeń wyposażone w gniazdo zasilające zabezpieczone nadprądowo (ok. 10 A oraz z zabezpieczeniem różnicowoprądowym), − oscyloskop z sondami. Ćwiczenie 3 Posortuj zgromadzone w pudełku elementy. Oddzielnie umieść bezpieczniki, oddzielnie łączniki, diody, itp. Do każdej grupy przyporządkuj odpowiedni symbol graficzny. Sposób wykonania ćwiczenia Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś: 1) z wybranego pudełka wyjąć przygotowane elementy, 2) dokonać szczegółowych oględzin, zwracając uwagę na materiał, z jakiego dany element jest wykonany, oraz jaką ma ilość wyprowadzeń, 3) zidentyfikować każdy element, przyporządkować mu odpowiedni symbol graficzny, 4) omówić w grupie lub na forum całej grupy, poszczególne element, wyjaśnić na podstawie jakich cech dany element rozpoznał. Wyposażenie stanowiska pracy: − pudełko różnych elementów, którym powinny być diody, tranzystory, łączniki różnego rodzaju, transformatory małej mocy, mikromaszyny, itp., − katalogi części elektronicznych. 4.2.4. Sprawdzian postępów Czy potrafisz: Tak Nie 1) określić cechy charakterystyczne przewodników?   2) rozróżniać elementy na schematach na podstawie symboli?   3) zidentyfikować elementy na podstawie wyglądu?   4) określić na podstawie kolorów funkcję poszczególnych żył w przewodach instalacji elektrycznej?   5) na podstawie tabliczek znamionowych i kostek zaciskowych rozróżniać silniki elektryczne?  
„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego” 33 4.3. Podstawowe pomiary wielkości elektrycznych 4.3.1. Materiał nauczania Do pomiaru wielkości elektrycznych stosowne są mierniki, najpopularniejsze to: magnetoelektryczne, elektromagnetyczne, elektrostatyczna i ferrodynamiczne. Pomiary prądu i napięcia Do pomiaru prądu używa się amperomierzy, do pomiaru napięć stosuje się woltomierze. Każdorazowo przed podłączeniem miernika sprawdzić czy jest on dostosowany do mierzonej wartości (zakres pomiarowy). Zakres pomiarowy miernika powinien być zawsze wiekszy o około 20% od maksymalnej spodziewanej wartości mierzonej. Istotnym w użytkowaniu mierników jest ich właściwe włączenie w badany obwód. By zmierzyć wielkość spadku napięcia na odbiorniku woltomierz włączamy równolegle, zgodnie z schematem przedstawionym poniżej. Rys. 21. Pomiar napięcia i prądu Rys. 22. Pomiar rezystancji omomierzem Amperomierz powinien być włączony szeregowo w gałąź w której mierzy prąd (rys. 22). Pomiary rezystancji Metoda odchyłowa bezpośrednia polega na zastosowaniu omomierza o odpowiednim zakresie pomiarowym (rys. 23). Najdokładniejszy pomiar omomierzem występuje wówczas, gdy wskazówka znajduje się pośrodku podziałki omomierza. Metoda techniczna polega na pomiarze napięcia i prądu za pomocą mierników wskazówkowych i obliczeniu rezystancji z prawa Ohma (rys. 24a). Rys. 23. Sposoby przyłączania mierników przy pomiarach rezystancji: a) układ do pomiaru małych rezystancji, b) układ do pomiaru dużych rezystancji A V Ω
„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego” 34 Tabela 4. Oznaczenia wskazujące warunki pracy ustrojów pomiarowych Oznaczenie Opis Oznaczenie Opis Miernik posiadający ekran elektrostatyczny Miernik posiadający ekran magnetyczny Miernik przeznaczony do wykonywania pomiarów dla prądu stałego Miernik przeznaczony do wykonywania pomiarów dla prądu zmiennego Miernik przeznaczony do wykonywania pomiarów dla prądów stałych i zmiennych Położenie poziome Położenie pionowe Położenie nominalne skośne, np. z kątem nachylenia 60 Próba napięciowa 500 V Próba napięciowa powyżej 500 V (np. 2 kV) Bez próby napięciowej Ustrój magnetoelektryczny z prostownikiem 4.3.2. Pytania sprawdzające Odpowiadając na pytania, sprawdzisz, czy jesteś przygotowany do wykonania ćwiczeń. 1. Jak działają mierniki magnetoelektryczne? 2. Jakie wielkości fizyczne mierzą amperomierze a jakie woltomierze? 3. W jaki sposób wyznacza się moc jaka wydziela się na odbiorniku? 4. W jaki sposób wyznacza się ilość zużytej energii? 4.3.3. Ćwiczenia Ćwiczenie 1 Oblicz jaki są koszty eksploatacji 1 żarówki o mocy 100 W przez cały rok, jeżeli świeci ona bez przerwy. Koszt jednej kWh należy przyjąć 40 gr. Sposób wykonania ćwiczenia Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś: 1) ustalić ile godzin trwa 1 rok kalendarzowy (zakładamy, że rok trwa 365 dni), 2) obliczyć ilość zużytej energii, 3) zamienić jednostkę na kWh, 4) określić koszt zużytej energii. Wyposażenie stanowiska pracy: − kalkulator, − zeszyt, − przybory do pisania, − literatura zgodna z punktem 6 poradnika dla ucznia.
„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego” 35 Ćwiczenie 2 Podczas pomiaru napięcia woltomierzem wychyłowym (np. ustrój elektromagnetyczny) wskazówka wychyliła się i wskazuje 24 działki. Woltomierz ten ma zakres pomiarowy 300 V, a cała skala podzielona jest na 30 działek. Wyznacz jaką wartość wskazuje miernik. Sposób wykonania ćwiczenia Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś: 1) wyznaczyć stałą miernika (podziel zakres pomiarowy przez ilość działek na skali), 2) obliczyć wskazanie miernika (pomnóż stała miernika przez ilość działek jaką wskazuje wskazówka, 3) zapisać wynik. Wyposażenie stanowiska pracy: − zeszyt, − przybory do pisania, − poradnik dla ucznia, − literatura. Ćwiczenie 3 Rozpoznaj zastosowane zabezpieczenia i ich rodzaje w dowolnej rozdzielni sieci zasilającej 400/230 V. Sposób wykonania ćwiczenia Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś: 1) wyszukać zabezpieczenia znajdujące się na tablicy, 2) wskazać zadania jakie realizują, 3) znaleźć na obudowach lub w katalogach parametry zabezpieczeń znajdujących się w rozdzielnicy. Wyposażenie stanowiska pracy: − tablica z zamontowanymi różnymi rodzajami zabezpieczeń nadprądowych, bezpieczników topikowych, wyłączników i zabezpieczeń różnicowoprądowych, − zeszyt, − przybory do pisania, − literatura. Ćwiczenie 4 Połącz układ zgodnie z przedstawionym poniżej rysunkiem do ćwiczenia 4. Dobierz odpowiednie zakresy mierników, jeżeli układ zasilany jest napięciem 24 V, a rezystancja rezystorów jest równa: R1 = 100 Ω, R2 = 100 Ω i R1 = 200 Ω. Zmierz jakie spadki napięć pojawią się na rezystorach oraz jakie prądy popłyną przez rezystory R1, R2 i R3.
„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego” 36 Rysunek do ćwiczenia 4 Sposób wykonania ćwiczenia Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś: 1) zapoznać się z instrukcją obsługi zasilacza woltomierzy i amperomierzy, 2) połączyć układ, 3) obliczyć wartości prądów płynących przez rezystory R1, R2 i R3 i spadków napięć jakie się na nich odłożą, 4) ustawić odpowiednie zakresy na miernikach, 5) poprosić nauczyciela, by sprawdził poprawność połączenia układu, 6) wykonać pomiary, 7) porównać wartości odczytane z mierników z wyliczonymi. Wyposażenie stanowiska pracy: − zestaw mierników (2 amperomierze, 2 woltomierze ponumerowane zgodnie z oznaczeniami na schemacie i odpowiednio dobranymi zakresami), − rezystory (R1 = 100 Ω, R2 = 100 Ω i R1 = 200 Ω - odpowiednio oznakowane), − zasilacz prądu stałego – o napięciu 24 V i obciążalności dostosowanej do rezystancji rezystorów, − przewody łączeniowe, − zeszyt, − przybory do pisania. 4.3.4. Sprawdzian postępów Czy potrafisz: Tak Nie 1) zmierzyć napięcie i prąd elektryczny miernikiem cyfrowym?   2) odczytać wskazanie w mierniku analogowym wychyłowym?   3) wyznaczyć moc dowolnego odbiornika elektrycznego?   4) zmierzyć ilość energii jaką zużywa w czasie dany odbiornik elektryczny?   5) skontrolować jakość podłączenia wtyczki przewodów wielożyłowych?   6) rozróżnić mierniki oraz określać ich warunki pracy?  
„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego” 37 4.4. Zasady bezpiecznej pracy przy elementach i urządzeniach elektrycznych 4.4.1. Materiał nauczania Porażenie prądem elektrycznym może nastąpić na skutek: − dotknięcia części znajdującej się stale pod napięciem, − dotknięcia części urządzeń, które znalazły się pod napięciem na skutek uszkodzenia izolacji (np. obudowa silnika), − przemieszczania się po podłożu na którym ponuja rózne potencjały. Rys. 24. Schemat obwodu porażeniowego przy dotknięciu przez człowieka przewodu jednej fazy w sieci z uziemionym punktem neutralnym (np. 230/400 V) Rc – rezystancje ciała ludzkiego, Ur, Ir, – napięcie i prąd rażenia [10] Skutki działania urazu elektrycznego na organizm ludzki zależą od: − rodzaju kontaktu z prądem elektrycznym, − rodzaju prądu, − wartości napięcia, − wartości prądu, − częstotliwości, − drogi przepływu prądu, − czasu przepływu prądu, − gęstości prądu, − rezystancji ciała ludzkiego. W trakcie rażenia organizmów, w zależności od wielkości i rodzaju prądu rażenia powstają następujące objawy: − skurcze mięśni, − poparzenia organów wewnętrznych, − dysocjacja płynów ustrojowych, − utrata równowagi i świadomości, − poparzenia skóry w wyniku działania łuku elektrycznego.
„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego” 38 Tabela 5. Tabela obrazująca objawy rażenia w zależności wielkości prądu rażenia Wartość skuteczna prądu Objawy 0–0,5 mA prąd niewyczuwalny 0,6–1,6 mA prąd wyraźnie wyczuwalny (swędzenie, łaskotanie) 1,6–3,5 mA cierpnięcie dłoni i przegubów, lekkie sztywnienie rąk 3,5–15 mA silnie sztywnienie rąk, ból przedramion, skurcze dłoni i drżenie rąk, przy wzroście wartości prądu coraz silniejsze skurcze mięśni palców i ramion, zaciskanie się rąk obejmujących przedmiot i niemożność samodzielnego oderwania się 15–25 mA nie kontrolowane skurcze, utrudniony oddech, wzrost ciśnienia krwi, prąd nie powoduje groźnych następstw przy czasie przepływu nie dłuższym niż kilkanaście sekund 25–50 mA bardzo silne skurcze mięśni rąk i klatki piersiowej, nieregularność pracy serca, przy dłuższym działaniu prądu w górnym zakresie – migotanie komór sercowych 50–70 mA migotanie komór sercowych, porażenie mięśni oddechowych, przy dłuższym działaniu śmierć przez uduszenie powyżej 70 mA przy dłuższym działaniu prądu o takim natężeniu następuje zatrzymanie funkcji życiowych Z przedstawionej powyżej tabeli widać wyraźnie, że rażenie prądem większym niż 25 mA powoduje powstanie realnego zagrożenia dla życia. W celu minimalizacji zagrożeń stosuje się dodatkowe środki ochrony: − ochrona przez zasilanie napięciem bezpiecznym, − ochrona podstawowa (ochrona przed dotykiem bezpośrednim), − ochrona przed dotykiem pośrednim. Tabela 6. Wartości napięć bezpiecznych Ul podano, przy czym oznaczono: W1 – warunki, w których rezystancja ciała ludzkiego mierzona w stosunku do ziemi wynosi co najmniej 1000 Ω, W2 – warunki, w których rezystancja ciała ludzkiego mierzona w stosunku do ziemi wynosi mniej niż 1000 Ω Napięcie bezpieczne UL, [V] Rodzaj prądu Warunki środowiskowe W1 Warunki środowiskowe W2 Przemienny ≤50 ≤25 Stały ≤120 ≤60 Skutki porażeń prądem możemy podzielić na dwie grupy. Do skutków bezpośrednich możemy zaliczyć skurcze mięśni, elektrolizę krwi, poparzenie organów wewnętrznych, utrata równowagi, zaburzenia w oddychaniu i akcji serca. Do skutków pośrednich należą udary mechaniczne spowodowane upadkiem ciężkich przedmiotów, poparzeniem skóry łukiem elektrycznym, olśnienie łukiem elektrycznym, złamania i rany spowodowane utratą równowagi bądź wykonywaniem nieskoordynowanych ruchów.
„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego” 39 Ochrona podstawowa Ochronę podstawową urządzeń elektroenergetycznych o napięciu do 1 kV (zabezpieczenie przed bezpośrednim dotykiem elementów przewodzących) uzyskujemy przez: − izolowanie przewodów, aparatów urządzeń itp., − stosowanie osłon, barier, ogrodzeń przenośnych uniemożliwiających przypadkowe dotknięcie części pod napięciem, stosowanie właściwych odstępów izolacyjnych, − umieszczenie części będących pod napięciem poza zasięgiem człowieka (np. przewody linii napowietrznych), − zabezpieczenie przewodów przed uszkodzeniami mechanicznymi. Ochrona dodatkowa Poniżej omówione zostaną tylko najczęściej występujące środki ochrony przed porażeniem. Uziemieniem nazywamy połączenia jakiejkolwiek części urządzenia elektrycznego z zakopanym w ziemi uziomem. Uziemienie jak wiemy cechuje rezystancja, zależna od wymiarów i ukształtowania uziomu oraz rodzaju gruntu. Rozróżniamy uziemienia: − ochronne, − robocze, − odgromowe. Uziemienie ochronne polega na połączeniu części przewodzących dostępnych (niebędących normalnie pod napięciem) z uziomem, powodujące w warunkach zakłóceniowych samoczynne odłączenie zasilania. W przypadku pojawienia się na elemencie chronionym napięcia przez przewód uziemiający popłynie prąd, który spowoduje zadziałanie zabezpieczenia nadprądowego. Uziemienie robocze służy do połączenia punktów gwiazdowych transformatorów i przekładników napięciowych z ziemią w celu zapewnienia odpowiednich rozkładów napięć w warunkach roboczych oraz umożliwienia przepływu prądu między punktem neutralnym a ziemią. Wartość rezystancji uziemienia roboczego nie powinna przekraczać 5 Ω. Uziemienie odgromowe łączy instalacje odgromowe i odgromniki z ziemią. Zadaniem tego uziemienia jest odprowadzenie ładunku elektrycznego ze zwodów po zaistnieniu wyładowania atmosferycznego. Zerowanie polega na bezpośrednim (metalicznym) połączeniu części przewodzących urządzeń elektrycznych z uziemionym przewodem ochronnym. W przypadku powstania awarii, gdy na częściach chronionych pojawi się napięcie przez bezpiecznik nadprądowy oraz przewód zerujący płynie bardzo duży prąd zwarciowy. Ten prąd w określonym krótkim czasie spowoduje zadziałanie zabezpieczenia nadprądowego – czyli dany obwód zasilający uszkodzone urządzenie zostanie odłączony.
„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego” 40 Rys. 25. Schemat zerowania odbiornika trójfazowego i gniazda wtyczkowego Rr – uziemienie robocze punktu neutralnego transformatora,, Rd1 – dodatkowe uziemienie robocze przewodu neutralnego, N – przewód neutralny, PEN – przewód ochronno – neutralny [10] Jako zabezpieczenie nadprądowe stosuje się bezpieczniki topikowe i wyłączniki samoczynne z wyzwalaczami elektromagnesowymi oraz nadmiarowe wyłączniki instalacyjne. Aparaty te powinny być tak dobrane, aby w chwili zwarcia między przewodem fazowym a przewodami PE lub PEN, lub częściami objętymi ochroną, nastąpiło samoczynne szybkie odłączenie zasilania. Przy zastosowaniu zerowania w przewodzie N oraz PEN nie wolno umieszczać bezpiecznika lub łącznika. − wyłączniki różnicowo-prądowe reagują na wartość prądu upływu chronionego odbiornika lub grupy odbiorników. Mogą być stosowane we wszystkich układach sieciowych niezależnie od ich napięcia znamionowego. Rys. 26. Zastosowanie wyłącznika różnicowo–prądowego do ochrony grupy odbiorników Pk – przycisk kontrolny, Rd – rezystancja dodatkowa, z – zamek mechaniczny wyłącznika, CW – cewka wybijakowa, PE – przewód ochronny, I2 – prąd upływu [10] Zastosowanie wyłącznika przedstawiono na rys. 26. Podczas normalnej pracy instalacji, prąd upływu Iz jest bardzo mały, suma geometryczna prądów IL1, IL2, IL3, IN jest praktycznie równa zeru, a więc i strumień magnetyczny w rdzeniu wyłącznika praktycznie jest równy zeru. W razie pojawienia się prądu upływu Iz przy uszkodzeniu izolacji w rdzeniu pojawi się
„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego” 41 strumień magnetyczny zależny od prądu Iz, spowoduje zwolnienie zamka z i wyłączenie wyłącznika. Wyłącznik różnicowo prądowy powinien być tak dobrany i zainstalowany, aby: − wyłączał wszystkie przewody skrajne i przewód neutralny, − na obwód magnetyczny oddziaływały wszystkie prądy płynące w przewodach skrajnych i neutralnych obwod. Ratowanie porażonych prądem elektrycznym Istotą zagadnienia skutecznej pierwszej pomocy w wypadku rażenia prądem jest szybkie uwolnienie osoby porażonej spod napięcia przez: − wyłączenie napięcia właściwego obwodu elektrycznego, − odciągnięcie porażonego od urządzeń będących pod napięciem, − odizolowanie porażonego, uniemożliwiające przepływ prądu przez jego ciało. Przy uwalnianiu spod napięcia ratownik jest obowiązany dbać nie tylko o bezpieczeństwo porażonego, ale także o swoje. Przy uwalnianiu porażonego spod napięcia należy stosować jedną z następujących metod: − wyłączyć obwód wyłącznikiem, lub innym elementem zabezpieczającym, − wyjąć wtyczkę z gniazd, − odciągnięcie urządzeń będących pod napięciem (należy nałożyć rękawice i kalosze dielektryczne, a jeśli ich brak, korzystać należy z przypadkowych materiałów izolacyjnych), − odciągnąć rażonego z miejsca rażenia, za pomocą elementów izolacyjnych. W trakcie uwalniania porażonego nie wolno go bezpośrednio dotykać, gdyż istnieje realne niebezpieczeństwo porażenia ratownika. Rozpoznanie stanu zagrożenia porażonego jest czynnikiem bardzo istotnym, ponieważ na danych tego rozpoznania będzie się opierać wybór sposobu ratowania. Porażony może być przytomny lub nie przytomny. Osobie porażonej należy rozluźnić ubranie w okolicy szyi, klatki piersiowej, brzucha oraz ułożyć wygodnie porażonego tak, aby głowa była mocno odchylona do tyłu. Należy ustalić stan osoby porażonej: − jeżeli osoba jest przytomna należy natychmiast wezwać lekarza, i do czasu jego przyjazdu należy zapewnić komfort osobie poszkodowanej i regularnie monitorować stan zdrowia porażonego, − jeśli osoba porażona jest nieprzytomna, oddycha, wyczuwa się pracę serca to należy ją ułożyć na boku, rozluźnić ubranie, − jeśli serce pracuje, to sztuczne oddychanie polega na wdmuchiwaniu z częstotliwością 12 razy na minutę powietrza do ust porażonego, po wcześniejszym zatkaniu nosa, − jeśli osoba porażona jest nieprzytomna, nie oddycha, krążenie krwi jest zatrzymane, to należy zastosować sztuczną wentylację płuc i pośredni masaż serca. Objawy zatrzymania pracy serca są następujące: − brak przytomności, − brak tętna na dwóch tętnicach (szyjnej i udowej). Zmiany w mózgu występują już po 3 minutach od zatrzymania pracy serca, należy więc natychmiast podjąć zabieg sztucznego oddychania. Do metody, którą można stosować niemal w każdych warunkach, należy masaż serca i oddech zastępczy: − sposobem usta – usta, − sposobem usta – nos. Przy braku tętna, jeśli czynności podejmuje jeden ratownik, należy wykonać 3 oddechy i 15 ucisków dolnej części mostka tak, aby obniżył się on przy naciskaniu o 3÷5 cm. Jeśli
„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego” 42 obecnych jest dwóch ratowników, to jeden prowadzi sztuczne oddychanie, a drugi wykonuje po każdym oddechu 5 ucisków dolnej części mostka. Po przywróceniu krążenia (wystąpienie tętna, zwężenie źrenic, zmiana zabarwienia ciała) oraz regularnego oddechu, reanimację można przerwać. W przeciwnym razie akcję należy prowadzić aż do przybycia lekarza. Zgon może stwierdzić jedynie lekarz. Kontrola lekarska osoby porażonej jest niezbędna w każdym wypadku porażenia napięciem, nawet jeśli osoba porażona nie utraciła przytomności. W organizmie człowieka, pod wpływem przebytego działania prądu elektrycznego mogą bowiem wystąpić niekorzystne zmiany, objawiające się po pewnym czasie od momentu porażenia. Opieka lekarska jest niezbędna również w wypadku pośredniego działania prądu (oparzenia, zwichnięcia i złamania, rany, uszkodzenia narządu słuchu, wzroku itp.). Procedura postępowania w przypadku porażenia prądem elektrycznym Pierwszą czynność jaką należy wykonać należy uwolnić porażonego spod działania prądu elektrycznego przez natychmiastowe wyłączenie napięcia we właściwym obwodzie elektrycznym i jak najszybciej przystąpić do diagnozy stanu porażonego. W przypadku zaniku funkcji życiowych należy bezzwłocznie rozpocząć akcję reanimacyjną. Jednocześnie należy wezwać pogotowie lub starać się, jeżeli są do tego warunki, przewieźć porażonego do szpitala. Jeżeli porażony jest nieprzytomny należy położyć go na wznak, odchylić głowę ku tyłowi i rozpiąć bieliznę pod szyją oraz w pasie aby umożliwić swobodny ruch klatki piersiowej. W razie potrzeby oczyścić górne drogi oddechowe przy pomocy chusteczki owiniętej na palcu. Zatkanie dróg oddechowych uniemożliwia dostawanie się powietrza do płuc. Wykonywanie sztucznego oddychania sposobem „usta – usta” W przypadku zaniku oddechu zaleca się stosować sztuczne oddychanie metodą „usta – usta” ponieważ ta metoda zapewnia drożność dróg oddechowych, więc do pluć dostaje się dużo powietrza. Jeśli ratujący odczuwa wstręt do bezpośredniego kontaktu z ustami porażonego, może po ich oczyszczaniu położyć na ustach ratowanego chusteczkę lub rękaw koszuli z otworem o średnicy 3 cm i przezeń wykonywać sztuczne oddychanie. Klęknąć za głową porażonego po prawej lub lewej stronie, odgiąć głowę jak najbardziej ku tyłowi (często wystarcza to do przywrócenia drożności oddechowej), następnie oburącz uchwycić żuchwę z boków, odciągnąć najpierw ku klatce piersiowej, a potem do przodu. Wdech – ratujący nabiera powietrza do pluć, obejmuje szczelnie swymi ustami usta porażonego i wdmuchuje powietrze do jego płuc: zatykając nos porażonego własnym policzkiem lub palcami drugiej ręki. Jednocześnie należy obserwować czy klatka piersiowa ratowanego unosi się (co świadczy o wdmuchiwaniu powietrza do płuc). Jeśli ratujący musi używać znacznego nadciśnienia a klatka piersiowa nie unosi się – oznacza to niedrożność oddechową (np. zapadnięcie się języka lub opadnięcie żuchwy). Wydech – ratujący odrywa usta od ust porażonego, klatka piersiowa zapada się i następuje samoistny wydech, a ratujący wciąga powietrze do następnego sztucznego wdechu. Wciągu jednej minuty należy wyko Zasady obowiązujące ratownika przy wykonywaniu sztucznego oddychania 1. Podstawowym warunkiem powodzenia sztucznego oddychania niezależnie od zastosowanej metody jest całkowita drożność oddechowa, o czym świadczy cichy szmer, słyszalny przy zbliżeniu ucha do ust i nosa ratowanego. Oddech rzężący świadczy o zmniejszeniu drożności oddechowej.
„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego” 43 2. W razie zauważenia zanikania oddechu należy ponownie przystąpić do sztucznego oddychania. Trzeba liczyć się z tym, że takie zaburzenia mogą nawracać kilkakrotnie podczas akcji ratowniczej. Niekiedy dopiero po dłuższym czasie ratowania zjawia się normalny oddech, dlatego nie można odstępować od porażonego. 3. Porażonemu nie wolno podawać żadnych leków ani płynów doustnie, dopóki jest nieprzytomny. Nieprzytomnych, jeżeli nie wymagają sztucznego oddychania układać zawsze na boku, z twarzą skierowaną w bok i ku dołowi. 4. W razie wymiotów należy ułożyć głowę porażonego niżej od tułowia, skręcając ją w bok i oczyścić jamę ustną. 5. Kiedy ratowany odzyska przytomność, można podawać łyżeczkami mocną herbatę lub kawę. 6. W przypadku porażenia na wysokości ratujący powinien rozpocząć sztuczna oddychanie zaraz po osiągnięciu porażonego i prowadzić je nadal w czasie sprowadzania porażonego na dół (metoda „usta–usta”). 7. Jeżeli nastąpiło porażenie prądem o napięciu powyżej 1000 V lecz porażony nie utracił przytomności, to mimo wszystko należy zawieźć go do szpitala. 8. Po udzieleniu pierwszej pomocy trzeba porażonego ciepło okryć, obłożyć butelkami z ciepłą wodą lub termoforami i oddać pod opiekę lekarską. Wykonanie pośredniego masażu serca i sztucznego oddychania 1. Porażonego ułożyć jak do sztucznego oddychania. Podłoże musi być twarde. 2. Ratujący klęka za głową porażonego jak przy sztucznym oddychaniu „usta–usta”. Nadgarstek rozwartej lewej ręki kładzie na mostku porażonego (w dolnej 1/3 jego części). Lewa ręka styka się z mostkiem tylko nadgarstkiem. 3. Prawą rękę ułożyć na lewej i teraz dodając ciężar własnego ciała wykonywać krótkie, mocne uciśnięcia mostka (nie uginając łokci) w kierunku kręgosłupa. Po każdym uciśnięciu zwalniać nacisk. Czynność tę powtarzać ok. 60–80 razy na minutę. 4. Po wykonaniu każdych 5 uciśnięć serca wykonać jeden sztuczny oddech „usta–usta”. Jeżeli jest dwóch ratujących jeden wykonuje masaż serca, a drugi sztuczne oddychanie, na przemian 5 pchnięć i 1 oddech. 5. Jedynie połączenie obu metod ratowania tj. sztucznego oddychania i pośredniego masażu serca, może przywrócić życie porażonemu, u którego stwierdzono zatrzymania krążenia. Objawem powrotu samodzielnego krążenia jest utrzymywanie się tętna po zaprzestaniu masażu serca. 6. Przywrócona akcja serca może znów ustać więc ponownie należy wykonywać masaż serca, aż do osiągnięcia stałej poprawy. Pomoc w przypadku obrażeń towarzyszących porażeniu prądem 1. Rany: a) ran nie wolno dotykać brudnymi rękami. Skórę wokół rany obmyć spirytusem, jodyną lub czystą wodą i nałożyć opatrunek z jałowej gazy, b) w razie krwawienia nałożyć na ranę opatrunek uciskowy (gaza i bandaż). 2. Krwotok z kończyn: a) unieść kończynę do góry, owinąć wężem gumowym, paskiem lub sznurkiem lak silnie, aby kończyna była blada (siny kolor świadczy o przekrwieniu, co może doprowadzić do wykrwawienia), b) opaska uciskowa może być założona najdłużej 2 godziny, c) ranę opatrzyć jak podano wyżej. d) wąż gumowy przed założeniem należy rozciągnąć, e) używając paska czy sznurka, kończynę należy owinąć nimi kilkakrotnie,
„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego” 44 f) podkładając warstwę waty lub podobnego materiału. 3. Oparzenia: a) na miejsce oparzone nałożyć jałowy opatrunek, b) pęcherzy nie przekłuwać. c) przy oparzaniu gałki ocznej założyć okład z roztworu kwasu bornego (1 łyżeczka na szklankę wody) lub mocnej herbaty, przewieźć poszkodowanego do szpitala. 4. Złamania: a) w przypadku złamania kości długich (udowej, podudzia, ramieniowej) lub przedramienia należy założyć łupkę lub zaimprowizowaną szynę, dłuższą od złamanej kości. Końce łupki muszą wystawać poza stawy złamanej kości, b) w przypadku złamania kręgosłupa lub miednicy należy porażonego ułożyć i transportować na twardym podłożu (sztywne nosze, deska, drzwi), c) w przypadku złamania obojczyka przybandażować rękę do tułowia, d) w przypadku złamania żeber bandażować klatkę piersiową na wydechu, 5. Zwichnięcia a) przy zwichnięciach należy unieruchomić staw przy pomocy łupki w ten sposób, aby łupka obejmowała przynajmniej połowę długości kości tworzących staw. 4.4.2. Pytania sprawdzające Odpowiadając na pytania, sprawdzisz, czy jesteś przygotowany do wykonania ćwiczeń. 1. Jakie są możliwe następstwa porażenia prądem elektrycznym? 2. Jakie środki techniczne stosuje się by ograniczyć możliwość oraz następstwa porażenia prądem elektrycznym? 3. Kto powinien udzielać pomocy osobie poszkodowanej? 4. Jakie czynniki mają wpływ na wielkość skutków rażenia prądem? 4.4.3. Ćwiczenia Ćwiczenie 1 Omów procedurę sztucznego oddychania oraz masażu serca. Wykonaj próbę akcji reanimacyjnej na fantomie. Sposób wykonania ćwiczenia Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś: 1) omówić procedurę sprawdzania stanu zdrowia osoby rażonej, 2) przygotować fantom do akcji reanimacyjnej, 3) rozpocząć akcję reanimacyjną, dbając o właściwy stosunek ilości ucisków klatki piersiowej do ilości wdechów – należy zasymulować akcję, w której jest tylko jeden ratownik, prowadzić należy akcję przez ok. 5 minut. 4) rozpocząć akcję reanimacyjną, dbając o właściwy stosunek ilości ucisków klatki piersiowej do ilości wdechów – symuluj akcję, w której jest dwóch ratownik, prowadź akcję przez ok. 5 minut. Wyposażenie stanowiska pracy: − fantom do treningów sztucznego oddychania i masażu serca, − literatura wymieniona w punkcie 6 poradnika dla ucznia.
Slusarz 722[03] o1.06_u
Slusarz 722[03] o1.06_u
Slusarz 722[03] o1.06_u
Slusarz 722[03] o1.06_u
Slusarz 722[03] o1.06_u
Slusarz 722[03] o1.06_u
Slusarz 722[03] o1.06_u
Slusarz 722[03] o1.06_u

Recommended

Slusarz 722[03] o1.05_u
Slusarz 722[03] o1.05_uSlusarz 722[03] o1.05_u
Slusarz 722[03] o1.05_uEmotka
 
Technik.mechatronik 311[50] o1.04_u
Technik.mechatronik 311[50] o1.04_uTechnik.mechatronik 311[50] o1.04_u
Technik.mechatronik 311[50] o1.04_uKubaSroka
 
Technik.mechatronik 311[50] o1.05_u
Technik.mechatronik 311[50] o1.05_uTechnik.mechatronik 311[50] o1.05_u
Technik.mechatronik 311[50] o1.05_uKubaSroka
 
Technik.mechatronik 311[50] z1.01_u
Technik.mechatronik 311[50] z1.01_uTechnik.mechatronik 311[50] z1.01_u
Technik.mechatronik 311[50] z1.01_uKubaSroka
 
Technik.mechatronik 311[50] o1.08_u
Technik.mechatronik 311[50] o1.08_uTechnik.mechatronik 311[50] o1.08_u
Technik.mechatronik 311[50] o1.08_uKubaSroka
 
Technik.mechatronik 311[50] o2.03_u
Technik.mechatronik 311[50] o2.03_uTechnik.mechatronik 311[50] o2.03_u
Technik.mechatronik 311[50] o2.03_uKubaSroka
 
Technik.mechatronik 311[50] o1.03_u
Technik.mechatronik 311[50] o1.03_uTechnik.mechatronik 311[50] o1.03_u
Technik.mechatronik 311[50] o1.03_uKubaSroka
 
Technik.mechatronik 311[50] o1.01_u
Technik.mechatronik 311[50] o1.01_uTechnik.mechatronik 311[50] o1.01_u
Technik.mechatronik 311[50] o1.01_uKubaSroka
 

Recommended

Slusarz 722[03] o1.05_u
Slusarz 722[03] o1.05_uSlusarz 722[03] o1.05_u
Slusarz 722[03] o1.05_uEmotka
 
Technik.mechatronik 311[50] o1.04_u
Technik.mechatronik 311[50] o1.04_uTechnik.mechatronik 311[50] o1.04_u
Technik.mechatronik 311[50] o1.04_uKubaSroka
 
Technik.mechatronik 311[50] o1.05_u
Technik.mechatronik 311[50] o1.05_uTechnik.mechatronik 311[50] o1.05_u
Technik.mechatronik 311[50] o1.05_uKubaSroka
 
Technik.mechatronik 311[50] z1.01_u
Technik.mechatronik 311[50] z1.01_uTechnik.mechatronik 311[50] z1.01_u
Technik.mechatronik 311[50] z1.01_uKubaSroka
 
Technik.mechatronik 311[50] o1.08_u
Technik.mechatronik 311[50] o1.08_uTechnik.mechatronik 311[50] o1.08_u
Technik.mechatronik 311[50] o1.08_uKubaSroka
 
Technik.mechatronik 311[50] o2.03_u
Technik.mechatronik 311[50] o2.03_uTechnik.mechatronik 311[50] o2.03_u
Technik.mechatronik 311[50] o2.03_uKubaSroka
 
Technik.mechatronik 311[50] o1.03_u
Technik.mechatronik 311[50] o1.03_uTechnik.mechatronik 311[50] o1.03_u
Technik.mechatronik 311[50] o1.03_uKubaSroka
 
Technik.mechatronik 311[50] o1.01_u
Technik.mechatronik 311[50] o1.01_uTechnik.mechatronik 311[50] o1.01_u
Technik.mechatronik 311[50] o1.01_uKubaSroka
 
Technik.mechatronik 311[50] o1.06_u
Technik.mechatronik 311[50] o1.06_uTechnik.mechatronik 311[50] o1.06_u
Technik.mechatronik 311[50] o1.06_uKubaSroka
 
Lakiernik 714[03] l1.04_u
Lakiernik 714[03] l1.04_uLakiernik 714[03] l1.04_u
Lakiernik 714[03] l1.04_uSzymon Konkol - Publikacje Cyfrowe
 
Technik.mechatronik 311[50] o2.04_u
Technik.mechatronik 311[50] o2.04_uTechnik.mechatronik 311[50] o2.04_u
Technik.mechatronik 311[50] o2.04_uKubaSroka
 
Slusarz 722[03] z3.01_u
Slusarz 722[03] z3.01_uSlusarz 722[03] z3.01_u
Slusarz 722[03] z3.01_uEmotka
 
Technik.mechatronik 311[50] o1.07_u
Technik.mechatronik 311[50] o1.07_uTechnik.mechatronik 311[50] o1.07_u
Technik.mechatronik 311[50] o1.07_uKubaSroka
 
23. Eksploatowanie transformatorów
23. Eksploatowanie transformatorów23. Eksploatowanie transformatorów
23. Eksploatowanie transformatorówLukas Pobocha
 
Technik.mechatronik 311[50] z1.02_u
Technik.mechatronik 311[50] z1.02_uTechnik.mechatronik 311[50] z1.02_u
Technik.mechatronik 311[50] z1.02_uKubaSroka
 
2. Obliczanie i pomiary parametrów obwodu prądu stałego
2. Obliczanie i pomiary parametrów obwodu prądu stałego2. Obliczanie i pomiary parametrów obwodu prądu stałego
2. Obliczanie i pomiary parametrów obwodu prądu stałegoLukas Pobocha
 
14. Wytwarzanie energii elektrycznej
14. Wytwarzanie energii elektrycznej14. Wytwarzanie energii elektrycznej
14. Wytwarzanie energii elektrycznejLukas Pobocha
 
9. Badanie układów elektrycznych i elektronicznych
9. Badanie układów elektrycznych i elektronicznych9. Badanie układów elektrycznych i elektronicznych
9. Badanie układów elektrycznych i elektronicznychAdam Osa
 
13. Wykonywanie obróbki cieplnej i cieplno-chemicznej
13. Wykonywanie obróbki cieplnej i cieplno-chemicznej13. Wykonywanie obróbki cieplnej i cieplno-chemicznej
13. Wykonywanie obróbki cieplnej i cieplno-chemicznejAdam Osa
 
25. Eksploatowanie układów napędowych z maszynami prądu przemiennego
25. Eksploatowanie układów napędowych z maszynami prądu przemiennego 25. Eksploatowanie układów napędowych z maszynami prądu przemiennego
25. Eksploatowanie układów napędowych z maszynami prądu przemiennego Lukas Pobocha
 
Lakiernik 714[03] l2.02_u
Lakiernik 714[03] l2.02_uLakiernik 714[03] l2.02_u
Lakiernik 714[03] l2.02_uSzymon Konkol - Publikacje Cyfrowe
 
Technik.elektryk 311[08] z2.03_u
Technik.elektryk 311[08] z2.03_uTechnik.elektryk 311[08] z2.03_u
Technik.elektryk 311[08] z2.03_uSzymon Konkol - Publikacje Cyfrowe
 
Technik.mechatronik 311[50] o2.01_u
Technik.mechatronik 311[50] o2.01_uTechnik.mechatronik 311[50] o2.01_u
Technik.mechatronik 311[50] o2.01_uKubaSroka
 
4. Obliczanie i pomiary parametrów obwodu prądu jednofazowego
4. Obliczanie i pomiary parametrów obwodu prądu jednofazowego4. Obliczanie i pomiary parametrów obwodu prądu jednofazowego
4. Obliczanie i pomiary parametrów obwodu prądu jednofazowegoLukas Pobocha
 
3. Rozpoznawanie zjawisk występujących w polu elektrycznym, magnetycznym i el...
3. Rozpoznawanie zjawisk występujących w polu elektrycznym, magnetycznym i el...3. Rozpoznawanie zjawisk występujących w polu elektrycznym, magnetycznym i el...
3. Rozpoznawanie zjawisk występujących w polu elektrycznym, magnetycznym i el...Lukas Pobocha
 
9. Posługiwanie się dokumentacją techniczną
9. Posługiwanie się dokumentacją techniczną9. Posługiwanie się dokumentacją techniczną
9. Posługiwanie się dokumentacją technicznąLukas Pobocha
 
19. Montowanie osprzętu w instalacjach elektrycznych
19. Montowanie osprzętu w instalacjach elektrycznych19. Montowanie osprzętu w instalacjach elektrycznych
19. Montowanie osprzętu w instalacjach elektrycznychLukas Pobocha
 
Technik.elektryk 311[08] z2.02_u
Technik.elektryk 311[08] z2.02_uTechnik.elektryk 311[08] z2.02_u
Technik.elektryk 311[08] z2.02_uSzymon Konkol - Publikacje Cyfrowe
 
9
99
9Emotka
 
9
99
9Muszex
 

More Related Content

What's hot

Technik.mechatronik 311[50] o1.06_u
Technik.mechatronik 311[50] o1.06_uTechnik.mechatronik 311[50] o1.06_u
Technik.mechatronik 311[50] o1.06_uKubaSroka
 
Technik.mechatronik 311[50] o2.04_u
Technik.mechatronik 311[50] o2.04_uTechnik.mechatronik 311[50] o2.04_u
Technik.mechatronik 311[50] o2.04_uKubaSroka
 
Slusarz 722[03] z3.01_u
Slusarz 722[03] z3.01_uSlusarz 722[03] z3.01_u
Slusarz 722[03] z3.01_uEmotka
 
Technik.mechatronik 311[50] o1.07_u
Technik.mechatronik 311[50] o1.07_uTechnik.mechatronik 311[50] o1.07_u
Technik.mechatronik 311[50] o1.07_uKubaSroka
 
23. Eksploatowanie transformatorów
23. Eksploatowanie transformatorów23. Eksploatowanie transformatorów
23. Eksploatowanie transformatorówLukas Pobocha
 
Technik.mechatronik 311[50] z1.02_u
Technik.mechatronik 311[50] z1.02_uTechnik.mechatronik 311[50] z1.02_u
Technik.mechatronik 311[50] z1.02_uKubaSroka
 
2. Obliczanie i pomiary parametrów obwodu prądu stałego
2. Obliczanie i pomiary parametrów obwodu prądu stałego2. Obliczanie i pomiary parametrów obwodu prądu stałego
2. Obliczanie i pomiary parametrów obwodu prądu stałegoLukas Pobocha
 
14. Wytwarzanie energii elektrycznej
14. Wytwarzanie energii elektrycznej14. Wytwarzanie energii elektrycznej
14. Wytwarzanie energii elektrycznejLukas Pobocha
 
9. Badanie układów elektrycznych i elektronicznych
9. Badanie układów elektrycznych i elektronicznych9. Badanie układów elektrycznych i elektronicznych
9. Badanie układów elektrycznych i elektronicznychAdam Osa
 
13. Wykonywanie obróbki cieplnej i cieplno-chemicznej
13. Wykonywanie obróbki cieplnej i cieplno-chemicznej13. Wykonywanie obróbki cieplnej i cieplno-chemicznej
13. Wykonywanie obróbki cieplnej i cieplno-chemicznejAdam Osa
 
25. Eksploatowanie układów napędowych z maszynami prądu przemiennego
25. Eksploatowanie układów napędowych z maszynami prądu przemiennego 25. Eksploatowanie układów napędowych z maszynami prądu przemiennego
25. Eksploatowanie układów napędowych z maszynami prądu przemiennego Lukas Pobocha
 
Technik.mechatronik 311[50] o2.01_u
Technik.mechatronik 311[50] o2.01_uTechnik.mechatronik 311[50] o2.01_u
Technik.mechatronik 311[50] o2.01_uKubaSroka
 
4. Obliczanie i pomiary parametrów obwodu prądu jednofazowego
4. Obliczanie i pomiary parametrów obwodu prądu jednofazowego4. Obliczanie i pomiary parametrów obwodu prądu jednofazowego
4. Obliczanie i pomiary parametrów obwodu prądu jednofazowegoLukas Pobocha
 
3. Rozpoznawanie zjawisk występujących w polu elektrycznym, magnetycznym i el...
3. Rozpoznawanie zjawisk występujących w polu elektrycznym, magnetycznym i el...3. Rozpoznawanie zjawisk występujących w polu elektrycznym, magnetycznym i el...
3. Rozpoznawanie zjawisk występujących w polu elektrycznym, magnetycznym i el...Lukas Pobocha
 
9. Posługiwanie się dokumentacją techniczną
9. Posługiwanie się dokumentacją techniczną9. Posługiwanie się dokumentacją techniczną
9. Posługiwanie się dokumentacją technicznąLukas Pobocha
 
19. Montowanie osprzętu w instalacjach elektrycznych
19. Montowanie osprzętu w instalacjach elektrycznych19. Montowanie osprzętu w instalacjach elektrycznych
19. Montowanie osprzętu w instalacjach elektrycznychLukas Pobocha
 

What's hot (20)

Technik.mechatronik 311[50] o1.06_u
Technik.mechatronik 311[50] o1.06_uTechnik.mechatronik 311[50] o1.06_u
Technik.mechatronik 311[50] o1.06_u
 
Lakiernik 714[03] l1.04_u
Lakiernik 714[03] l1.04_uLakiernik 714[03] l1.04_u
Lakiernik 714[03] l1.04_u
 
Technik.mechatronik 311[50] o2.04_u
Technik.mechatronik 311[50] o2.04_uTechnik.mechatronik 311[50] o2.04_u
Technik.mechatronik 311[50] o2.04_u
 
Slusarz 722[03] z3.01_u
Slusarz 722[03] z3.01_uSlusarz 722[03] z3.01_u
Slusarz 722[03] z3.01_u
 
Technik.mechatronik 311[50] o1.07_u
Technik.mechatronik 311[50] o1.07_uTechnik.mechatronik 311[50] o1.07_u
Technik.mechatronik 311[50] o1.07_u
 
23. Eksploatowanie transformatorów
23. Eksploatowanie transformatorów23. Eksploatowanie transformatorów
23. Eksploatowanie transformatorów
 
Technik.mechatronik 311[50] z1.02_u
Technik.mechatronik 311[50] z1.02_uTechnik.mechatronik 311[50] z1.02_u
Technik.mechatronik 311[50] z1.02_u
 
2. Obliczanie i pomiary parametrów obwodu prądu stałego
2. Obliczanie i pomiary parametrów obwodu prądu stałego2. Obliczanie i pomiary parametrów obwodu prądu stałego
2. Obliczanie i pomiary parametrów obwodu prądu stałego
 
14. Wytwarzanie energii elektrycznej
14. Wytwarzanie energii elektrycznej14. Wytwarzanie energii elektrycznej
14. Wytwarzanie energii elektrycznej
 
9. Badanie układów elektrycznych i elektronicznych
9. Badanie układów elektrycznych i elektronicznych9. Badanie układów elektrycznych i elektronicznych
9. Badanie układów elektrycznych i elektronicznych
 
13. Wykonywanie obróbki cieplnej i cieplno-chemicznej
13. Wykonywanie obróbki cieplnej i cieplno-chemicznej13. Wykonywanie obróbki cieplnej i cieplno-chemicznej
13. Wykonywanie obróbki cieplnej i cieplno-chemicznej
 
25. Eksploatowanie układów napędowych z maszynami prądu przemiennego
25. Eksploatowanie układów napędowych z maszynami prądu przemiennego 25. Eksploatowanie układów napędowych z maszynami prądu przemiennego
25. Eksploatowanie układów napędowych z maszynami prądu przemiennego
 
Lakiernik 714[03] l2.02_u
Lakiernik 714[03] l2.02_uLakiernik 714[03] l2.02_u
Lakiernik 714[03] l2.02_u
 
Technik.elektryk 311[08] z2.03_u
Technik.elektryk 311[08] z2.03_uTechnik.elektryk 311[08] z2.03_u
Technik.elektryk 311[08] z2.03_u
 
Technik.mechatronik 311[50] o2.01_u
Technik.mechatronik 311[50] o2.01_uTechnik.mechatronik 311[50] o2.01_u
Technik.mechatronik 311[50] o2.01_u
 
4. Obliczanie i pomiary parametrów obwodu prądu jednofazowego
4. Obliczanie i pomiary parametrów obwodu prądu jednofazowego4. Obliczanie i pomiary parametrów obwodu prądu jednofazowego
4. Obliczanie i pomiary parametrów obwodu prądu jednofazowego
 
3. Rozpoznawanie zjawisk występujących w polu elektrycznym, magnetycznym i el...
3. Rozpoznawanie zjawisk występujących w polu elektrycznym, magnetycznym i el...3. Rozpoznawanie zjawisk występujących w polu elektrycznym, magnetycznym i el...
3. Rozpoznawanie zjawisk występujących w polu elektrycznym, magnetycznym i el...
 
9. Posługiwanie się dokumentacją techniczną
9. Posługiwanie się dokumentacją techniczną9. Posługiwanie się dokumentacją techniczną
9. Posługiwanie się dokumentacją techniczną
 
19. Montowanie osprzętu w instalacjach elektrycznych
19. Montowanie osprzętu w instalacjach elektrycznych19. Montowanie osprzętu w instalacjach elektrycznych
19. Montowanie osprzętu w instalacjach elektrycznych
 
Technik.elektryk 311[08] z2.02_u
Technik.elektryk 311[08] z2.02_uTechnik.elektryk 311[08] z2.02_u
Technik.elektryk 311[08] z2.02_u
 

Similar to Slusarz 722[03] o1.06_u

Technik.teleinformatyk 312[02] o1.04_u
Technik.teleinformatyk 312[02] o1.04_uTechnik.teleinformatyk 312[02] o1.04_u
Technik.teleinformatyk 312[02] o1.04_uRzeźnik Sebastian
 
8. Wykorzystywanie elementów elektrycznych i energoelektrycznych do budowy pr...
8. Wykorzystywanie elementów elektrycznych i energoelektrycznych do budowy pr...8. Wykorzystywanie elementów elektrycznych i energoelektrycznych do budowy pr...
8. Wykorzystywanie elementów elektrycznych i energoelektrycznych do budowy pr...Lukas Pobocha
 
Technik.teleinformatyk 312[02] o1.03_u
Technik.teleinformatyk 312[02] o1.03_uTechnik.teleinformatyk 312[02] o1.03_u
Technik.teleinformatyk 312[02] o1.03_uRzeźnik Sebastian
 
25. Eksploatowanie oscyloskopów
25. Eksploatowanie oscyloskopów25. Eksploatowanie oscyloskopów
25. Eksploatowanie oscyloskopówLukas Pobocha
 
Technik.teleinformatyk 312[02] o1.05_u
Technik.teleinformatyk 312[02] o1.05_uTechnik.teleinformatyk 312[02] o1.05_u
Technik.teleinformatyk 312[02] o1.05_uRzeźnik Sebastian
 
16. Rozdzielanie energii elektrycznej
16. Rozdzielanie energii elektrycznej16. Rozdzielanie energii elektrycznej
16. Rozdzielanie energii elektrycznejLukas Pobocha
 
18. Dobieranie przewodów elektrycznych
18. Dobieranie przewodów elektrycznych18. Dobieranie przewodów elektrycznych
18. Dobieranie przewodów elektrycznychLukas Pobocha
 
4. Analizowanie działania oraz stosowanie podstawowych maszyn i urządzeń elek...
4. Analizowanie działania oraz stosowanie podstawowych maszyn i urządzeń elek...4. Analizowanie działania oraz stosowanie podstawowych maszyn i urządzeń elek...
4. Analizowanie działania oraz stosowanie podstawowych maszyn i urządzeń elek...Lukas Pobocha
 
3. Badanie obwodów prądu przemiennego
3. Badanie obwodów prądu przemiennego3. Badanie obwodów prądu przemiennego
3. Badanie obwodów prądu przemiennegoLukas Pobocha
 
3. Badanie obwodów prądu przemiennego
3. Badanie obwodów prądu przemiennego3. Badanie obwodów prądu przemiennego
3. Badanie obwodów prądu przemiennegoLukas Pobocha
 
3. Badanie obwodów prądu przemiennego
3. Badanie obwodów prądu przemiennego3. Badanie obwodów prądu przemiennego
3. Badanie obwodów prądu przemiennegoLukas Pobocha
 
12. Wykonywanie połączeń elektrycznych i mechanicznych
12. Wykonywanie połączeń elektrycznych i mechanicznych12. Wykonywanie połączeń elektrycznych i mechanicznych
12. Wykonywanie połączeń elektrycznych i mechanicznychLukas Pobocha
 
6. Obliczanie i pomiary parametrów obwodu prądu trójfazowego
6. Obliczanie i pomiary parametrów obwodu prądu trójfazowego6. Obliczanie i pomiary parametrów obwodu prądu trójfazowego
6. Obliczanie i pomiary parametrów obwodu prądu trójfazowegoLukas Pobocha
 
2. Badanie obwodów prądu stałego
2. Badanie obwodów prądu stałego2. Badanie obwodów prądu stałego
2. Badanie obwodów prądu stałegoLukas Pobocha
 

Similar to Slusarz 722[03] o1.06_u (20)

9
99
9
 
9
99
9
 
Technik.teleinformatyk 312[02] o1.04_u
Technik.teleinformatyk 312[02] o1.04_uTechnik.teleinformatyk 312[02] o1.04_u
Technik.teleinformatyk 312[02] o1.04_u
 
8. Wykorzystywanie elementów elektrycznych i energoelektrycznych do budowy pr...
8. Wykorzystywanie elementów elektrycznych i energoelektrycznych do budowy pr...8. Wykorzystywanie elementów elektrycznych i energoelektrycznych do budowy pr...
8. Wykorzystywanie elementów elektrycznych i energoelektrycznych do budowy pr...
 
Technik.teleinformatyk 312[02] o1.03_u
Technik.teleinformatyk 312[02] o1.03_uTechnik.teleinformatyk 312[02] o1.03_u
Technik.teleinformatyk 312[02] o1.03_u
 
25. Eksploatowanie oscyloskopów
25. Eksploatowanie oscyloskopów25. Eksploatowanie oscyloskopów
25. Eksploatowanie oscyloskopów
 
Technik.teleinformatyk 312[02] o1.05_u
Technik.teleinformatyk 312[02] o1.05_uTechnik.teleinformatyk 312[02] o1.05_u
Technik.teleinformatyk 312[02] o1.05_u
 
Technik.elektryk 311[08] z1.05_u
Technik.elektryk 311[08] z1.05_uTechnik.elektryk 311[08] z1.05_u
Technik.elektryk 311[08] z1.05_u
 
16. Rozdzielanie energii elektrycznej
16. Rozdzielanie energii elektrycznej16. Rozdzielanie energii elektrycznej
16. Rozdzielanie energii elektrycznej
 
18. Dobieranie przewodów elektrycznych
18. Dobieranie przewodów elektrycznych18. Dobieranie przewodów elektrycznych
18. Dobieranie przewodów elektrycznych
 
7
77
7
 
4. Analizowanie działania oraz stosowanie podstawowych maszyn i urządzeń elek...
4. Analizowanie działania oraz stosowanie podstawowych maszyn i urządzeń elek...4. Analizowanie działania oraz stosowanie podstawowych maszyn i urządzeń elek...
4. Analizowanie działania oraz stosowanie podstawowych maszyn i urządzeń elek...
 
3. Badanie obwodów prądu przemiennego
3. Badanie obwodów prądu przemiennego3. Badanie obwodów prądu przemiennego
3. Badanie obwodów prądu przemiennego
 
3. Badanie obwodów prądu przemiennego
3. Badanie obwodów prądu przemiennego3. Badanie obwodów prądu przemiennego
3. Badanie obwodów prądu przemiennego
 
3. Badanie obwodów prądu przemiennego
3. Badanie obwodów prądu przemiennego3. Badanie obwodów prądu przemiennego
3. Badanie obwodów prądu przemiennego
 
12. Wykonywanie połączeń elektrycznych i mechanicznych
12. Wykonywanie połączeń elektrycznych i mechanicznych12. Wykonywanie połączeń elektrycznych i mechanicznych
12. Wykonywanie połączeń elektrycznych i mechanicznych
 
Technik.elektryk 311[08] z1.01_u
Technik.elektryk 311[08] z1.01_uTechnik.elektryk 311[08] z1.01_u
Technik.elektryk 311[08] z1.01_u
 
Introligator 734[02] o1.04_u
Introligator 734[02] o1.04_uIntroligator 734[02] o1.04_u
Introligator 734[02] o1.04_u
 
6. Obliczanie i pomiary parametrów obwodu prądu trójfazowego
6. Obliczanie i pomiary parametrów obwodu prądu trójfazowego6. Obliczanie i pomiary parametrów obwodu prądu trójfazowego
6. Obliczanie i pomiary parametrów obwodu prądu trójfazowego
 
2. Badanie obwodów prądu stałego
2. Badanie obwodów prądu stałego2. Badanie obwodów prądu stałego
2. Badanie obwodów prądu stałego
 

More from Emotka

07 2.1 mbewtz_tresc
07 2.1 mbewtz_tresc07 2.1 mbewtz_tresc
07 2.1 mbewtz_trescEmotka
 
06 8.1 pproak_tresc
06 8.1 pproak_tresc06 8.1 pproak_tresc
06 8.1 pproak_trescEmotka
 
06 7.1 pproak_tresc
06 7.1 pproak_tresc06 7.1 pproak_tresc
06 7.1 pproak_trescEmotka
 
06 6.1 pproak_tresc
06 6.1 pproak_tresc06 6.1 pproak_tresc
06 6.1 pproak_trescEmotka
 
06 5.1 pproak_tresc
06 5.1 pproak_tresc06 5.1 pproak_tresc
06 5.1 pproak_trescEmotka
 
06 4.1 pproak_tresc
06 4.1 pproak_tresc06 4.1 pproak_tresc
06 4.1 pproak_trescEmotka
 
06 3.1 pproak_tresc
06 3.1 pproak_tresc06 3.1 pproak_tresc
06 3.1 pproak_trescEmotka
 
06 1.1 pproak_tresc
06 1.1 pproak_tresc06 1.1 pproak_tresc
06 1.1 pproak_trescEmotka
 
06 2.1 pproak_tresc
06 2.1 pproak_tresc06 2.1 pproak_tresc
06 2.1 pproak_trescEmotka
 
05 6.1 pak_tresc
05 6.1 pak_tresc05 6.1 pak_tresc
05 6.1 pak_trescEmotka
 
05 5.1 pak_tresc
05 5.1 pak_tresc05 5.1 pak_tresc
05 5.1 pak_trescEmotka
 
05 3.1 pak_tresc
05 3.1 pak_tresc05 3.1 pak_tresc
05 3.1 pak_trescEmotka
 
05 2.1 pak_tresc
05 2.1 pak_tresc05 2.1 pak_tresc
05 2.1 pak_trescEmotka
 
05 1.1 pak_tresc
05 1.1 pak_tresc05 1.1 pak_tresc
05 1.1 pak_trescEmotka
 
05 4.1 pak_tresc
05 4.1 pak_tresc05 4.1 pak_tresc
05 4.1 pak_trescEmotka
 
Technik.architektury.krajobrazu 321[07] o1.03_u
Technik.architektury.krajobrazu 321[07] o1.03_uTechnik.architektury.krajobrazu 321[07] o1.03_u
Technik.architektury.krajobrazu 321[07] o1.03_uEmotka
 
Technik.architektury.krajobrazu 321[07] z4.03_u
Technik.architektury.krajobrazu 321[07] z4.03_uTechnik.architektury.krajobrazu 321[07] z4.03_u
Technik.architektury.krajobrazu 321[07] z4.03_uEmotka
 
Technik.architektury.krajobrazu 321[07] z4.02_u
Technik.architektury.krajobrazu 321[07] z4.02_uTechnik.architektury.krajobrazu 321[07] z4.02_u
Technik.architektury.krajobrazu 321[07] z4.02_uEmotka
 
Technik.architektury.krajobrazu 321[07] z3.01_u
Technik.architektury.krajobrazu 321[07] z3.01_uTechnik.architektury.krajobrazu 321[07] z3.01_u
Technik.architektury.krajobrazu 321[07] z3.01_uEmotka
 
Technik.architektury.krajobrazu 321[07] z2.04_u
Technik.architektury.krajobrazu 321[07] z2.04_uTechnik.architektury.krajobrazu 321[07] z2.04_u
Technik.architektury.krajobrazu 321[07] z2.04_uEmotka
 

More from Emotka (20)

07 2.1 mbewtz_tresc
07 2.1 mbewtz_tresc07 2.1 mbewtz_tresc
07 2.1 mbewtz_tresc
 
06 8.1 pproak_tresc
06 8.1 pproak_tresc06 8.1 pproak_tresc
06 8.1 pproak_tresc
 
06 7.1 pproak_tresc
06 7.1 pproak_tresc06 7.1 pproak_tresc
06 7.1 pproak_tresc
 
06 6.1 pproak_tresc
06 6.1 pproak_tresc06 6.1 pproak_tresc
06 6.1 pproak_tresc
 
06 5.1 pproak_tresc
06 5.1 pproak_tresc06 5.1 pproak_tresc
06 5.1 pproak_tresc
 
06 4.1 pproak_tresc
06 4.1 pproak_tresc06 4.1 pproak_tresc
06 4.1 pproak_tresc
 
06 3.1 pproak_tresc
06 3.1 pproak_tresc06 3.1 pproak_tresc
06 3.1 pproak_tresc
 
06 1.1 pproak_tresc
06 1.1 pproak_tresc06 1.1 pproak_tresc
06 1.1 pproak_tresc
 
06 2.1 pproak_tresc
06 2.1 pproak_tresc06 2.1 pproak_tresc
06 2.1 pproak_tresc
 
05 6.1 pak_tresc
05 6.1 pak_tresc05 6.1 pak_tresc
05 6.1 pak_tresc
 
05 5.1 pak_tresc
05 5.1 pak_tresc05 5.1 pak_tresc
05 5.1 pak_tresc
 
05 3.1 pak_tresc
05 3.1 pak_tresc05 3.1 pak_tresc
05 3.1 pak_tresc
 
05 2.1 pak_tresc
05 2.1 pak_tresc05 2.1 pak_tresc
05 2.1 pak_tresc
 
05 1.1 pak_tresc
05 1.1 pak_tresc05 1.1 pak_tresc
05 1.1 pak_tresc
 
05 4.1 pak_tresc
05 4.1 pak_tresc05 4.1 pak_tresc
05 4.1 pak_tresc
 
Technik.architektury.krajobrazu 321[07] o1.03_u
Technik.architektury.krajobrazu 321[07] o1.03_uTechnik.architektury.krajobrazu 321[07] o1.03_u
Technik.architektury.krajobrazu 321[07] o1.03_u
 
Technik.architektury.krajobrazu 321[07] z4.03_u
Technik.architektury.krajobrazu 321[07] z4.03_uTechnik.architektury.krajobrazu 321[07] z4.03_u
Technik.architektury.krajobrazu 321[07] z4.03_u
 
Technik.architektury.krajobrazu 321[07] z4.02_u
Technik.architektury.krajobrazu 321[07] z4.02_uTechnik.architektury.krajobrazu 321[07] z4.02_u
Technik.architektury.krajobrazu 321[07] z4.02_u
 
Technik.architektury.krajobrazu 321[07] z3.01_u
Technik.architektury.krajobrazu 321[07] z3.01_uTechnik.architektury.krajobrazu 321[07] z3.01_u
Technik.architektury.krajobrazu 321[07] z3.01_u
 
Technik.architektury.krajobrazu 321[07] z2.04_u
Technik.architektury.krajobrazu 321[07] z2.04_uTechnik.architektury.krajobrazu 321[07] z2.04_u
Technik.architektury.krajobrazu 321[07] z2.04_u
 

Slusarz 722[03] o1.06_u

  • 1. „Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego” MINISTERSTWO EDUKACJI NARODOWEJ Grzegorz Śmigielski Rozpoznawanie elementów obwodów elektrycznych i elektronicznych 722[03].O1.06 Poradnik dla ucznia Wydawca Instytut Technologii Eksploatacji – Państwowy Instytut Badawczy Radom 2007
  • 2. „Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego” 1 Recenzenci: mgr inż. Regina Mroczek mgr inż. Łucja Zielińska Opracowanie redakcyjne: mgr inż. Grzegorz Śmigielski Konsultacja: mgr inż. Andrzej Zych Poradnik stanowi obudowę dydaktyczną programu jednostki modułowej 722[03].O1.06 „Rozpoznawanie elementów obwodów elektrycznych i elektronicznych”, zawartego w modułowym programie nauczania dla zawodu ślusarz. Wydawca Instytut Technologii Eksploatacji – Państwowy Instytut Badawczy w Radomiu, 2007
  • 3. „Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego” 2 SPIS TREŚCI 1. Wprowadzenie 3 2. Wymagania wstępne 5 3. Cele kształcenia 6 4. Materiał nauczania 7 4.1. Podstawowe zjawiska i prawa elektrotechniki. Materiały stosowane w elektrotechnice 7 4.1.1. Materiał nauczania 7 4.1.2. Pytania sprawdzające 15 4.1.3. Ćwiczenia 16 4.1.4. Sprawdzian postępów 17 4.2. Podstawowe elementy elektryczne i elektroniczne, ich zastosowanie oraz symbole 18 4.2.1. Materiał nauczania 18 4.2.2. Pytania sprawdzające 31 4.2.3. Ćwiczenia 31 4.2.4. Sprawdzian postępów 32 4.3. Podstawowe pomiary wielkości elektrycznych 33 4.3.1. Materiał nauczania 33 4.3.2. Pytania sprawdzające 34 4.3.3. Ćwiczenia 34 4.3.4. Sprawdzian postępów 36 4.4. Zasady bezpiecznej pracy przy elementach i urządzeniach elektrycznych 37 4.4.1. Materiał nauczania 37 4.4.2. Pytania sprawdzające 44 4.4.3. Ćwiczenia 44 4.4.4. Sprawdzian postępów 46 5. Sprawdzian osiągnięć 47 6. Literatura 52
  • 4. „Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego” 3 1. WPROWADZENIE Poradnik będzie Ci pomocny w przyswajaniu wiadomości i umiejętności o rozróżnianiu elementów i układów elektrycznych. W poradniku zamieszczono: − wymagania wstępne, wykaz umiejętności, jakie powinieneś mieć już ukształtowane, abyś bez problemów mógł korzystać z poradnika, − cele kształcenia, wykaz umiejętności, jakie ukształtujesz podczas pracy z poradnikiem, − materiał nauczania, tj. wiadomości teoretyczne niezbędne do opanowania treści jednostki modułowej, − zestaw pytań przydatny do sprawdzenia, czy już opanowałeś określone treści, − ćwiczenia pomogą Ci zweryfikować wiadomości teoretyczne oraz ukształtować umiejętności praktyczne, − sprawdzian osiągnięć, przykładowy zestaw zadań i pytań – pozytywny wynik sprawdzianu potwierdzi, że dobrze pracowałeś podczas zajęć i że nabyłeś niezbędne wiadomości i umiejętności z zakresu tej jednostki modułowej, − literaturę uzupełniającą. Poradnik ten ma być przewodnikiem, który wprowadzi Cię w tematykę jednostki modułowej oraz określi jej zakres i wskaże szczegółowe treści, z którymi powinieneś się zapoznać. Poradnik nie zastępuje podręczników, katalogów i literatury specjalistycznej. Materiał nauczania został podzielony na części, które umożliwią Ci stopniowe zdobywanie nowych wiadomości i umiejętności związanych z zakresem tematycznym niniejszego poradnika. Kolejno zostały zaprezentowane: − podstawowe zjawiska i prawa elektrotechniki oraz materiały stosowane w elektrotechnice, − podstawowe elementy elektryczne i elektroniczne, ich zastosowanie oraz symbole, − podstawowe pomiary wielkości elektrycznych. Końcową część materiału nauczania poświęcono na prezentację zasad bezpiecznej pracy przy elementach i urządzeniach elektrycznych. Przykładowe ćwiczenia pozwolą Ci ugruntować nabytą wiedzę. Na końcu każdego rozdziału znajdują się pytania sprawdzające. Pozwolą Ci one zweryfikować wiedzę. Jeżeli okaże się, że czegoś jeszcze nie pamiętasz lub nie rozumiesz, zawsze możesz wrócić do „Materiału nauczania” i tam znaleźć odpowiedź na pytania, które sprawiły Ci kłopot. Przykładowy sprawdzian osiągnięć może okazać się świetnym treningiem przed zaplanowanym przez nauczyciela sprawdzianem. W razie jakichkolwiek wątpliwości zwróć się o pomoc do nauczyciela.
  • 5. „Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego” 4 722[03].O1 Techniczne podstawy ślusarstwa 722[03].O1.01 Przestrzeganie przepisów bezpieczeństwa i higieny pracy, ochrony przeciwpożarowej i ochrony środowiska 722[03].O1.02 Posługiwanie się dokumentacją techniczną 722[03].O1.03 Wykonywanie pomiarów warsztatowych 722[03].O1.04 Rozpoznawanie materiałów konstrukcyjnych, narzędziowych i eksploatacyjnych 722[03].O1.05 Rozpoznawanie, elementów maszyn i mechanizmów 722[03].O1.06 Rozpoznawanie elementów obwodów elektrycznych i elektronicznych Schemat układu jednostek modułowych
  • 6. „Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego” 5 2. WYMAGANIA WSTĘPNE Przystępując do realizacji programu jednostki modułowej powinieneś umieć: − opisywać sposób postępowania podczas wypadku przy pracy, − redagować zgodnie z instrukcją przeciwpożarową w przypadku zagrożen, − rozpoznawać materiały konstrukcyjne, narzędziowe i eksploatacyjne, − korzystać z norm rysunku technicznego, − wyszukiwać informacji w Polskich Normach, − wyjaśniać pojęcie mierzenia i sprawdzania, − rozróżniać metody pomiarowe, − klasyfikować przyrządy pomiarowe, − czytać dokumentację techniczną, − korzystać z różnych źródeł informacji.
  • 7. „Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego” 6 3. CELE KSZTAŁCENIA W wyniku realizacji programu jednostki modułowej powinieneś umieć: − określić podstawowe wielkości charakteryzujące energię elektryczną, − rozróżnić materiały przewodzące, półprzewodzące (półprzewodniki), izolacyjne, magnetyczne, konstrukcyjne oraz wskazać ich zastosowanie, − wyjaśnić zjawisko powstawania prądu elektrycznego, − rozróżnić źródła i rodzaje prądu elektrycznego, − zastosować prawo Ohma i I i II prawo Kirchhoffa do obliczeń prostych obwodów elektrycznych, − połączyć źródła prądu i rezystory w obwodach elektrycznych prądu stałego, − rozróżnić podstawowe elementy obwodu elektrycznego, − obliczyć moc i zużytą energię na podstawie danych znamionowych odbiornika, − wyjaśnić zjawiska występujące w polu magnetycznym, − określić różnice między prądem stałym i przemiennym, − rozróżnić elementy instalacji elektrycznej, − rozróżnić połączenia odbiorników w trójkąt i gwiazdę w obwodach prądu trójfazowego, − rozróżnić poszczególne rodzaje maszyn elektrycznych, − rozróżnić przyrządy pomiarowe, ich symbole i oznaczenia, − włączyć przyrządy pomiarowe w obwód elektryczny, − wykonać pomiar napięcia, natężenia prądu, mocy i rezystancji, − rozróżnić podstawowe elementy elektroniczne, − odczytać schematy prostych układów elektrycznych i elektronicznych, − przewidzieć zagrożenia i ich skutki podczas pracy urządzeń elektrycznych, − udzielić pierwszej pomocy w przypadku porażenia prądem elektrycznym, − zastosować środki ochrony od porażeń prądem elektrycznym, − posłużyć się literaturą techniczną z uwzględnieniem norm, katalogów, poradników w celu doskonalenia i aktualizacji wiedzy, − zastosować przepisy bhp i ochrony ppoż. podczas wykonywania pomiarów.
  • 8. „Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego” 7 4. MATERIAŁ NAUCZANIA 4.1. Podstawowe zjawiska i prawa elektrotechniki. Materiały stosowane w elektrotechnice 4.1.1. Materiał nauczania Niektóre cząstki elementarne (na przykład elektrony i protony) wytwarzają wokół siebie pole elektomagnetyczne, które objawia się poprzez istnienie między nimi sił przyciągających lub odpychających. Niektóre zjawiska elektryczne obserwowano już w czasach przedhistorycznych. Do takich zjawisk należy zaliczyć uderzenia piorunów, które napawały ludzi strachem i były niemożliwe do zbadania. Starożytni Grecy poznali pierwsze zjawiska elektrostatyki. Zauważyli, że pocierając bursztyn kawałkiem futra, nadają temu kamieniowi zdolność przyciągania drobnych i lekkich przedmiotów, takich jak pyłki czy włosy. Dalszy rozwój nauki nastąpił dopiero w XVII w. kiedy to Stephen Grey podzielił wszystkie substancje na przewodniki i izolatory. Wkrótce badania nad elektrostatyką doprowadziły do określenia pojęcia prądu elektrycznego. Prąd elektryczny jest to uporządkowany (skierowany) ruch ładunków elektrycznych. Wielkością opisującą przepływ prądu elektrycznego jest natężenie prądu elektrycznego, które oznacza się je literą I. Jednostką natężenia prądu elektrycznego w układzie SI jest amper [A]. Bardzo często zamiast natężenie prądu elektrycznego mówi się prąd elektryczny. Prąd elektryczny płynący przewodach opisuje się podając gęstość prądu J [A/mm2 ] opisujący przepływ ładunku przez jednostkową powierzchnię. Ruch ładunku jest wywołany przyłożonym napięciem elektrycznym. Nośnikami prądu elektrycznego mogą być elektrony, jony bądź dziury, czyli puste miejsca po elektronach. W metalach swobodnie przemieszczają się jedynie elektrony, w półprzewodnikach nośnikami prądu są elektrony i dziury. W rozrzedzonych gazach nośnikami ładunku elektrycznego są elektrony i jony. Napięcie elektryczne określane jest jako różnica potencjałów elektrycznych między dwoma punktami obwodu elektrycznego lub pola elektrycznego. W przypadku źródła napięcia elektrycznego jego najważniejszym parametrem jest określenie zdolności źródła energii elektrycznej do wykonania określonej pracy. Jednostką napięcia jest Volt [V]. Z czasem udało się ustalić i opisać najważniejsze prawa rządzące elektrycznością. Przyczynili się do tego m.in. Georg Ohm, Gustav Kirchhoff, James Clerk Maxwell i inni. Georg Ohm zdefiniował, że natężenie prądu w obwodzie jest wprost proporcjonalny do przyłożonego napięcia, a odwrotnie proporcjonalny do rezystancji danego obwodu. Gustav Kirchhoff zdefiniował dwa prawa. Pierwsze prawo: „dla każdego węzła obwodu elektrycznego suma geometryczna prądów dopływających do węzła jest równa sumie prądów odpływających z węzła”. R U I =
  • 9. „Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego” 8 Rys. 1. Wycięty fragment obwodu elektrycznego – węzeł Dla węzła przedstawionego na rys. 1 zgodnie z i prawem Kirchhoffa możemy zapisać: Drugie prawo Kirchhoffa dotyczy bilansu napięć w oczku obwodu elektrycznego i sformułowane jest następująco: w dowolnym oczku obwodu elektrycznego suma napięć źródłowych oraz suma spadków napięć na odbiornikach rozpatrywanego oczka jest równa zeru. dla oczka z rys. 2 możemy zapisać: E1 – E2 – E3 – U1 + U2 + U3 – U4 = 0 korzystając z prawa Ohma uzależniamy spadki napięcia od wielkości przepływających prądów: U1 = I1 · R1 i dalej: U2 = I2 · R2 U3 = I3 · R3 U4 = I4 · R4 po podstawieniu otrzymujemy: E1 – E2 – E3 – ( I1 · R1 + I2 · R2 + I3 · R3 – I4 · R4) = 0 Rys. 2. Wycięte oczko obwodu elektrycznego [14, s. 97] Na rys. 2 przedstawiono oczko pewnego obwodu elektrycznego mające cztery gałęzie. Przyjmujemy pewien zwrot obiegowy oczka, oznaczony strzałką umieszczoną wewnątrz oczka. Idąc kolejno od węzła i, zgodnie z przyjętym zwrotem obiegowym oczka, podstawiamy pod znak sumy w równaniu napięcia źródłowe z odpowiednim znakiem, jeżeli strzałka zwrotu napięcia źródłowego jest zgodna ze zwrotem obiegowym oczka, to napięcie źródłowe bierzemy ze znakiem plus (+), jeżeli zaś przeciwna to ze znakiem minus (–). Jeżeli prąd elektryczny w czasie nie ulega zmianie, to prąd taki nazywamy prądem stałym. Do oznaczenia prądu stałego stosujemy wielką literę alfabetu I. Przebieg prądu stałego przedstawiono na rys. 3b. I2 I3 I4 I5 I1 54321 IIIII +=++ E2 E1 R2 R1 R4 ΔU2 E3 ΔU1 ΔU3 I1 I4 I3 I2 R2 ΔU4
  • 10. „Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego” 9 a. t [s] i [A] b. t [s] I [A] Rys. 3. Przebiegi prądów w czasie: a) zmiennego, b) stałego Jeżeli prąd elektryczny w czasie, zmienia swoją wartość i kierunek w sposób periodyczny – okresowy, to prąd taki nazywamy prądem przemiennym. Wartości prądu w określonej chwili nazywamy wartością chwilową prądu. Do oznaczania wartości chwilowej prądu zmiennego stosujemy małą literę alfabetu i. Przykładowy przebieg prąd przemiennego przedstawiono na rys. 3a. U podstaw działania silnika elektrycznego leży zjawisko powstawania siły elektrodynamicznej. W zależności od kierunku prądu płynącego w przewodniku jest on wypychany lub wciągany do wnętrza pola wytwarzanego przez magnes. Siłą odpowiedzialną za ruch przewodnika jest siła elektrodynamiczna. Przesuwając magnes wewnątrz cewki możesz obserwować wychylenie wskazówki amperomierza podłączonego do uzwojeń cewki (rys. 4). Wskazówka wychyla się tym bardziej, im szybciej porusza się magnes. Rys. 4. Indukowanie się siły elektromotorycznej w wyniku wsuwanie i wysuwanie się elektromagnesu do zwojnicy, Pole magnetyczne każdorazowo próbuje przeciwstawić się ruchowi magnesu. Do określania kierunku prądu indukcyjnego stosuje się regułę Lentza, która mówi, że prąd indukcyjny ma zawsze taki kierunek, że wytworzone przez niego pole magnetyczne przeciwdziała przyczynie, która go wytworzyła. Napięcie w cewce powstaje przy każdej zmianie pola magnetycznego, również wtedy, gdy to uzwojenia cewki będą się przesuwały względem nieruchomego pola magnetycznego. ts ts N S
  • 11. „Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego” 10 21 111 RRRzas += Wartość tego napięcia zależy od prędkości, z jaką przesuwa się przewodnik, długości jego części, która znajduje się w polu magnetycznym i wartości indukcji magnetycznej tego pola. Prąd w przewodzie nie płynie, ponieważ obwód nie jest zamknięty. Elementy obwodu elektrycznego są zaopatrzone w końcówki lub zaciski, za pomocą których mogą być dowolnie łączone w obwodzie elektrycznym. Połączenie szeregowe elementów obwodu jest to takie ich połączenie, przy którym przez każdy z nich płynie ten sam prąd. W szereg można łączyć zarówno źródła napięcia jak i rezystory. Rys. 5. Połączenie szeregowe trzech rezystorów Polega ono na połączeniu dowolnej końcówki pierwszego rezystora z jedną końcówką następnego, drugiej końcówki następnego z jedną końcówką trzeciego itd., jak pokazano na rys. 5. Jeżeli wolne końcówki pierwszego i ostatniego rezystora połączymy ze źródłem napięcia, to przez cały układ szeregowy będzie płynął ten sam prąd I. Rezystancja zastępcza przedstawionego układu wynosi Rzas = R1 + R2 + R3. Spadki napięcia na poszczególnych rezystorach są proporcjonalne do wielkości poszczególnych rezystancji. Rys. 6. Układ trzech rezystorów połączonych równolegle Połączeniem równoległym kilku gałęzi w obwodzie elektrycznym nazywamy takie połączenie, przy którym na końcach tych gałęzi istnieje wspólne napięcie, tzn. że wszystkie pierwsze końcówki elementów zwarte są ze sobą, podobnie jak drugie końcówki wszystkich elementów połączonych równolegle (rys. 6). Rezystancja zastępcza dwóch rezystorów połączonych równolegle wynosi: Natomiast rezystancja zastępcza lub 21 21 RR RR Rzas + • = trzech rezystorów połączonych równolegle (rys. 6) jest równa: Moc i energia Prąd płynący przez odbiornik powoduje wydzielanie się określonej mocy. Jej wielkość jest proporcjonalna do wielkości przyłożonego napięcia i wielkości przepływającego prądu. Tak więc moc P wydzielana w odbiorniku np. w żarówce jest równa: P = U·I 321 1111 RRRRzas ++= R1 R2 R3 ΔU1 ΔU2 ΔU3 A B C D R1 R2 R3 I1 I2 I3
  • 12. „Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego” 11 Korzystając z prawa Ohma: Otrzymujemy: lub Jednostką mocy jest Wat [W]. Jeden wat określa moc, jaka wydzieli się w elemencie rezystywnym, jeśli przyłożymy do tego elementu napięcie równe 1 V i przez ten element przepływa prąd o natężeniu 1 A: Każdy odbiornik powinien być użytkowany przy jego napięciu znamionowym, które oznaczamy przez Un. W przypadku gdy do odbiornika podłączone jest napięcie inne niż nominalne, istnieje bardzo wysokiej prawdopodobieństwo uszkodzenia odbiornika, lub może to doprowadzić do powstania zagrożenia dla zdrowia i życia osób obsługujących dany odbiornik. Wpływ napięcia na pracę odbiornika objaśnię na przykładzie żarówki. Trwałość żarówki przy napięciu znamionowym wynosi około 1000 godzin pracy. Podwyższenie napięcia o 5% skraca czas jej użytkowania prawie o 45%, natomiast podanie napięcia dwukrotnie większego od Un spowoduje przepalenie jej włókna w ciągu niespełna 10 minut. Napięcie pracy poniżej wartości znamionowej też nie jest korzystne, bo zwiększa się wprawdzie trwałość, ale za to maleje skuteczność świetlna żarówki. Zapamiętaj: Przed włączeniem odbiornika do sieci energetycznej, albo przy kupnie odbiornika, sprawdź czy jego napięcie znamionowe zgadza się z napięciem sieci. Napięcie znamionowe i moc znamionowa są podawane na tabliczkach znamionowych przytwierdzonych trwale do odbiornika. Niekiedy podaje się jeszcze prąd znamionowy. Dane znamionowe żarówek umieszcza się na ich bańkach szklanych. Przykład Oblicz jaką moc powinien mieć rezystor o rezystancji R = 20 Ω, by mógł długotrwale przez niego płynąc prąd i = 0,5 A. Obliczamy: P = I2 · R = (0,5 A)2 · 20 Ω = (0,25 · 20)W = 5 W Energia zużywana przez dowolną liczbę odbiorników jest równa sumie energii zużywanej przez poszczególne odbiorniki, bez względu na to, czy wszystkie są w danym przedziale czasu użytkowane jednocześnie, czy z przerwami. Energię pobieraną przez odbiorniki w celach rozliczeniowych mierzymy na ogół w kilowatogodzinach (kWh) lub megawatogodzinach (MWh). Energia zużywana przez odbiornik zależy od jego mocy i od czasu użytkowania Korzystając z definicji mocy: Otrzymujemy: Przykład Oblicz jaki jest koszt eksploatacji całodobowej odbiornika o mocy P = 2,5 kW przez 22 dni. Przyjmij, że 1 kWh kosztuje s = 0,50 zł. Obliczamy: liczba godzin eksploatacji odbiornika: t = 24 h · 22 dni = 528 h energia pobierana przez 528 godzin: W = P[kW] · t[h] = 2,5 kW· 528 h = 1320 kW R U P 2 = RIU ⋅= RIP ⋅= 2 tPW ⋅= IUP ⋅= tIUW ⋅⋅=
  • 13. „Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego” 12 zatem koszt eksploatacji odbiornika K wynosi: K = W[kWh] ·s[zł] = 1320 kW ·528 h = 660 zł Materiały stosowane w elektrotechnice Przewodnik elektryczny jest to substancja, która dobrze przewodzi prąd elektryczny, a przewodzenie prądu ma charakter elektronowy. Przewodniki zbudowane są z atomów, od których łatwo odrywają się elektrony walencyjne (jeden, lub więcej), które z kolei tworzą wewnątrz przewodnika tzw. gaz elektronowy. Elektrony te, nie są związane z konkretnym jonem dodatnim i mogą się swobodnie poruszać. Izolator elektryczny, czyli dielektryk, jest to substancja, w której praktycznie nie ma elektrycznych ładunków swobodnych, w wyniku czego ona nie przewodzi prądu elektrycznego. W dielektrykach ładunki związane mogą wykonywać jedynie ograniczone ruchy względem położenia równowagi, ruchy te decydują o własnościach elektrycznych dielektryka. Elektryczność jest wygodną i stosunkowo tanią formą energii, którą stosunkowo łatwo jest przesyłać, bez której współczesna ludzka cywilizacja nie mogłaby istnieć. Jednym z głównych zadań obwodu elektrycznego jest przekazywanie energii elektrycznej ze źródeł energii do odbiorników. Przewodniki znajdują szerokie zastosowanie do wykonywania elementów urządzeń elektrycznych. Do najpopularniejszych przewodników należą: − aluminium – kruche, dobre jako przewodnik, ma korzystny stosunek przewodnictwa do ceny oraz masy przewodu, powszechnie stosowane w energetyce, łatwo ulega utlenianiu przez co stosowane jest jako przewodnik przedewszystkim w linii napowietrznych. Aluminium inaczej zwane glin jest trzecim, najpowszechniej występującym pierwiastkiem na powierzchni ziemi. W stanie czystym powoli utlenia się na powietrzu, ulegając pasywacji. Reaguje z wrzącą wodą wypierając z niej wodór i przechodząc w wodorotlenek. Podgrzewany reaguje z tlenem obecnym w powietrzu tworząc tlenek. Aluminium łatwo rozpuszcza się w mocnych zasadach, takich jak NaOH lub KOH) wypierając wodór i przechodząc w tetrahydroksyglinian: Ze względu na swoje właściwości, takie jak mała gęstość i odporność na korozję, stopy glinu z miedzią i molibdenem zwane duraluminium znalazły wiele zastosowań i są używane do wyrobu szerokiej grupy produktów – od puszek do napojów, przewodów elektrycznych aż po części statków kosmicznych. Czysty, krystaliczny glin jest kruchy i łamliwy. Sproszkowany glin używany jest także w hutnictwie do otrzymywania metali z ich tlenków w procesie aluminotermii. Charakteryzuje się on następującymi parametrami: temperaturą topnienia wynoszącą 660,32°C, temperaturą wrzenia 2519°C oraz rezystywnością ok. 110 ÷ 130 · 10–3 (Ω·m)/mm2 , − miedź – droższa od aluminium, bardzo dobra jako przewodnik, odporna na przełamanie, łatwa w lutowaniu, stosowana w instalacjach oraz w urządzeniach elektrycznych. Miedź występuje w naturze w postaci rud oraz w postaci czystej jako minerał. Głównym źródłem tego metalu są minerały: siarczki i węglany. Miedź metaliczna po wytopie i oczyszczeniu jest czerwono–brązowym, miękkim metalem o bardzo dobrym przewodnictwie cieplnym i elektrycznym. Nie ulega na powietrzu korozji, ale reaguje z zawartym w powietrzu dwutlenkiem węgla pokrywając się charakterystyczną zieloną patyną. W środowisku o dużym stężeniu dwutlenku siarki zamiast zielonej patyny pojawia się czarny nalot siarczku miedzi. Miedź jest dodawana do wielu stopów, zarówno do stali jaki i do stopów aluminium. Jest też dodawana do srebra i złota poprawiając znacznie ich własności mechaniczne. Miedź z cyną, cynkiem, molibdenem i innymi metalami przejściowymi tworzy cały zestaw stopów zwanych ogólnie brązami. Najbardziej znane z nich to: udający złoto tombak i posiadający bardzo dobre własności
  • 14. „Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego” 13 mechaniczne oraz znaczną odporność na korozję mosiądz. Stopy miedzi stosuje się do wyrobu kosztownej armatury, elementów precyzyjnych urządzeń mechanicznych i w jubilerstwie. Charakteryzuje się następującymi właściwościami: gęstość wynosi 8920 kg/m3 , kolor żółto czerwonawy, temperatura topnienia 1084°C, temperatura wrzenia 2567°C, − złoto – własności elektryczne dobre, duża odporność na korozję, ale cena warunkuje stosowanie jedynie do układów mikroprocesorowych oraz na powierzchni styków. Złoto jest to pierwiastek chemiczny, który występuje w skorupie ziemskiej w nieznacznej ilości. Występuje w postaci pytek, blaszek, brył (samorodków) oraz drobnego pyłu. Charakteryzuje się ono brakiem łupliwości, silnym metalicznym połyskiem oraz żółtobiałą lub żółtopomarańczową barwą. Ze względu na niewielkie ilości oraz wykorzystywanie go do wyrobu precjozów jubilerskich oraz przedmiotów ozdobnych. Ceny tego pierwiastka są bardzo wysokie. Jest ono kowalne, giętkie, strugalne, nieprzezroczyste, ciągliwe (z 1 g złota można uzyskać drucik o dł. 160 m). Jest bardzo dobrym przewodnikiem ciepła i elektryczności. Ma zastosowanie w elektronice (do wyrobu złączy) oraz do „złocenia” innych metali w celu eliminacji korozji, − srebro – niemal idealny przewodnik, ma najmniejszy opór elektryczny, jednak jest droższe od miedzi i aluminium, technicznie czyste lub w postaci stopów stosowane powszechnie na styki elektryczne w łącznikach elektrycznych. Srebro jest to pierwiastek chemiczny z grupy metali przejściowych w układzie okresowym. Jest zaliczany do metali szlachetnych, w przyrodzie występuje w stanie rodzimym oraz w licznych związkach chemicznych. Srebro jest miękkie, ciągliwe i kowalne umożliwiając łatwe formowanie go w różne kształty oraz wyciąganie w cienkie druty i folie, dlatego już od starożytności używane do wyrobu biżuterii i ozdób. W powietrzu na powierzchni stopniowo matowieje wskutek powstawania na powierzchni metalu cienkiej i czarnej warstwy siarczku srebra. Charakteryzuje się następującymi parametrami: kolor srebrzysto biały, temperatura topnienia 961°C, temperatura wrzenia wynosi 2162°C, − grafit – miękki przewodnik, stosowany wszędzie tam, gdzie trzeba doprowadzić napięcie do części wirujących (szczotki), − żelazo – tańsze od aluminium, ale posiada gorsze własności elektryczne, kruche i nieodporne na korozję, obecnie nie stosowane. Żelazo jest przewodnikiem, jednak ze względu na stosunkowo dużą rezystywność nie znalazł on szerokiego w elektrotechnice do budowy przewodów, lecz bardzo często stosuje się je do budowy konstrukcji wsporczych w urządzeniach elektrycznych. Ze względu na wysoką temperaturę topnienia żelazo stosuje się do elementów instalacji odgromowych tj. do budowy zwodów oraz uziomów ochronnych, − stal – własności podobne do żelaza, stosowane na elementy przewodzące aparatów elektrycznych, wymagające równocześnie dużej wytrzymałości mechanicznej. Inną grupą materiałów niezmiernie ważną w elektrotechnice są dielektryki czyli izolatory elektryczne. Dielektryki są to substancje, w których praktycznie nie ma elektrycznych ładunków swobodnych w wyniku czego nie przewodzą one prądu elektrycznego. W dielektrykach ładunki związane mogą wykonywać ograniczone względem położenia równowagi ruchy, ruchy te decydują o własnościach elektrycznych dielektryka. Jeżeli w polu elektrycznym (elektrostatycznym) znajdzie się przewodnik (w którym nie płynie prąd elektryczny), to ładunki swobodne przesuną się tak, że wewnątrz ciała nie będzie pola elektrycznego. W dielektryku ładunki nie mogą się swobodnie przesuwać, ale może dojść do przesunięcia się ładunków elektrycznych dodatnich względem ujemnych (powstaną dipole elektryczne). Zjawisko to nazywamy polaryzacją dielektryka. W praktyce nie istnieją idealne dielektryki, te rzeczywiste charakteryzują się rezystancjami rzędu GΩ (gigaom, 1 GΩ = 109
  • 15. „Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego” 14 Ω). W wyniku tego, w każdym dielektryku występują tzw. straty dielektryczne, co z kolei powoduje np. straty mocy podczas przesyłu energii elektrycznej. Straty te są tym wyższe im wyższe jest napięcie. Dodatkowym problemem jest to, że dla każdego rzeczywistego dielektryka istnieje pewne napięcie przebicia, powyżej którego przez dielektryk płynie prąd, co oznacza jego trwałe uszkodzenie. Do grupy podstawowych izolatorów zaliczamy: szkło, porcelana, specjalną gumę, pewne rodzaje tworzyw sztucznych, suche drewno, olej transformatorowy, suche powietrze i próżnia. Ciekawostką jest, że czysta chemicznie woda, tzn. wolna od soli mineralnych i bakterii woda też jest dobrym izolatorem. Natomiast woda zanieczyszczona zaliczana jest do przewodników. − szkło jest to amorficzne ciało stałe będące przechłodzoną cieczą. Ze szkła wykonuje się często izolatory niskiego napięcia stosowane w sieciach niskiego napięcia. Najpowszechniejsze szkło to materiał otrzymywany w wyniku stopienia tlenku krzemu (krzemionka, SiO2) z różnymi dodatkami, a następnie szybkiego ochłodzenia tak, aby nie doszło do pełnej krystalizacji krzemionki. Surowcem do produkcji tradycyjnego szkła jest piasek kwarcowy (SiO2) oraz dodatki, najczęściej: węglan sodu (Na2CO3) i węglan wapnia (CaCO3), topniki: tlenki boru i ołowiu (B2O3, PbO) oraz barwniki. Surowce są mieszane, topione w piecu (tzw. wannie szklarskiej) w temperaturze 1400÷1500°C, po czym formowane w wyroby przed pełnym skrzepnięciem. Szkło charakteryzuje się następującymi parametrami: gęstość szkła budowlanego 2400÷2600 kg/m3 , wytrzymałość na zginanie 30÷50 MPa, wytrzymałość na ściskanie 800÷1000 MPa, − porcelana jest wykorzystywana do produkcji koralików izolacyjnych do izolowania elementów grzejnych oraz izolatorów średniego i wysokiego napięcia. Izolatory porcelanowe, które stosowane są na zewnątrz, pokrywa się je warstwą szkliwa, która utrudnia osadzanie się na nim zanieczyszczeń. Porcelana jest wytwarzana z mieszanki glinki kaolinowej ze skaleniem i kwarcem poprzez wypalanie uformowanych wyrobów w temperaturze od 920÷980°C (wyroby nieszkliwione, tzw. biskwit) aż do 1280÷1460°C (wyroby szkliwione). Charakteryzuje się niską nasiąkliwością, bardzo dobrymi właściwościami dielektrycznymi, dużą wytrzymałością mechaniczną, wysoką odpornością na działanie czynników chemicznych i nieprzepuszczalnością dla cieczy i gazów. W technice używana jako materiał na nisko– i wysokonapięciowe izolatory i sprzęt laboratoryjny, oraz jako wyroby gospodarstwa domowego. Rozróżnia się ceramikę twardą (o składzie: 40÷60% kaolinu, 20÷30% skalenia, 20÷30% kwarcu) i miękką (25÷40% kaolinu, 25÷40% skalenia, 30÷45% kwarcu). Jako materiał izolacyjny w przemyśla elektrotechnicznym stosujemy gumę twardą, − guma to bardzo rozciągliwy materiał, elastomer chemicznie zbudowany z poliolefin, które są w stosunkowo niewielkim stopniu usieciowane w procesie wulkanizacji. W przemyśle, terminem „guma” obejmuje się czasami w uproszczeniu wszystkie rodzaje stałych elastomerów. Guma nie jest odporna na wysoką temperaturę i pali się wydzielając czarny, gryzący dym. Jest nieprzepuszczalna dla wody. Guma może być elastyczna w zakresie temperatur od –60 do 220°C. Jednak w praktyce poszczególne gatunki gumy spełniają ten wymóg tylko w niewielkim zakresie temperatur. Oznacza to, że w zależności od przewidywanej temperatury pracy urządzenia należy zmieniać rodzaj zastosowanej gumy. Przykładem mogą być tutaj letnie i zimowe opony samochodowe. Każdy gatunek gumy otrzymuje się z kauczuku poprzez wulkanizację, − tworzywa sztuczne są to materiały zastępujące tradycyjne materiały takie jak drewno, ceramika, kauczuk naturalny, oraz stanowiące grupę zupełnie nowych materiałów, które nie mają swoich naturalnych odpowiedników. W skład tworzyw sztucznych wchodzą oprócz polimerów także plastyfikatory (zmiękczacze), wypełniacze (zmieniające właściwości mechaniczne oraz potaniające produkt końcowy) oraz substancje barwiące.
  • 16. „Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego” 15 Tworzywa sztuczne od strony użytkowej można podzielić na: − duromery – twarde, trudnotopliwe o wysokiej odporności mechanicznej służące jako materiały konstrukcyjne – inaczej nazywane sztucznymi metalami. Niektóre duromery zastępują też materiały ceramiczne, − plastomery – popularnie zwane termoplastami mniej sztywne od duromerów ale łatwotopliwe i zwykle rozpuszczalne – dzięki ich topliwości można je przetwarzać poprzez topienie i wtryskiwanie do form lub wytłaczanie, dzięki czemu można z nich uzyskać bardzo skomplikowane kształty. Stosowane są zamiast drewna i niekiedy zamiast metalu, np. jako obudowy do maszyn i urządzeń, elementy wyposażenia domowego, − elastomery – tworzywa, które można rozciągać i ściskać, w wyniku rozciągania lub ściskania elastomery zmieniają znacznie swój kształt ale po odjęciu siły wracają do poprzednich wymiarów. Elastomery zastąpiły prawie całkowicie kauczuk naturalny, ale znalazły też szereg nowych zastosowań niedostępnych dla zwykłego kauczuku. Rys. 7. Oznaczenie graficzne różnego rodzaju tworzyw sztucznych a) poli (tereftalan etylenu), b) polietylen (wysokiej gęstości), c) polichlorek winylu, d) polietylen (niskiej gęstości), e) polipropylen, f) polistyren [16] 4.1.2. Pytania sprawdzające Odpowiadając na pytania, sprawdzisz, czy jesteś przygotowany do wykonania ćwiczeń. 1. Co to jest prąd elektryczny? 2. Jakie znasz materiały przewodzące prąd elektryczny? 3. Jakimi właściwościami charakteryzują się dielektryki? 4. Jakie znasz rodzaje tworzyw sztucznych wykorzystywanych w elektrotechnice? 5. Czym różni się połączenie szeregowe od połączenia równoległego dwóch elementów obwodu elektrycznego? 6. Jak brzmią: prawo Ohma oraz I i II prawo Kirchoffa? 7. Jaka jest rezystancja zastępcza dwóch rezystorów połączonych równolegle?
  • 17. „Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego” 16 4.1.3. Ćwiczenia Ćwiczenie 1 Na stole roboczym masz cztery jednakowe rezystory. Rezystancja każdego z nich jest równa 1000 Ω. Wyznacz rezystancję zastępczą układów jakie powstaną po połączeniu dwóch, trzech i czterech rezystorów połączonych szeregowo oraz dwóch, trzech i czterech rezystorów połączonych równolegle. Określ jak zmienia się rezystancja zastępcza układów połączonych szeregowo i równolegle przy zwiększaniu ilości połączonych rezystorów. Sposób wykonania ćwiczenia Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś: 1) obliczyć rezystancję zastępczą dla układu dwóch rezystorów połączonych szeregowo, 2) obliczyć rezystancję zastępczą dla układu trzech rezystorów połączonych szeregowo, 3) obliczyć rezystancję zastępczą dla układu czterech rezystorów połączonych szeregowo, 4) zapisać wyniki otrzymane wyniki, porównać je, określić, w jaki sposób zmienia się rezystancja zastępcza, 5) obliczyć rezystancję zastępczą dla układu dwóch rezystorów połączonych równolegle, 6) obliczyć rezystancję zastępczą dla układu trzech rezystorów połączonych równolegle, 7) obliczyć rezystancję zastępczą dla układu czterech rezystorów połączonych równolegle, 8) zapisać wyniki otrzymane wyniki, porównać je, określić, w jaki sposób zmienia się rezystancja zastępcza. Wyposażenie stanowiska pracy: − przybory do pisania, zeszyt, − kalkulator. Ćwiczenie 2 Do zacisków zasilacza, o znamionowym napięciu 24 V podłączono dwa rezystory połączone szeregowo (pierwszy o rezystancji 150 Ω drugi o rezystancji 30 Ω). Wyznacz prąd jaki będzie płynął przez te rezystory. Połącz układ, sprawdź czy wyliczone wartości są zgodne z wynikami odczytanymi na miernikach. Sposób wykonania ćwiczenia Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś: 1) narysować schemat układu, 2) obliczyć rezystancję zastępczą dwóch rezystorów połączonych szeregowo, 3) obliczyć prąd jaki popłynie przez rezystory, 4) połączyć układ, uruchomić, ustawić napięcie na zasilaczu, odczytaj wynik z amperomierza, 5) porównać obliczone wyniki z wynikami odczytanymi z amperomierza. Wyposażenie stanowiska pracy: − przybory do pisania, zeszyt, − zasilacz DC 30 V, rezystory o danych rezystancjach, amperomierz DC 2A, − przewody łączeniowe, − kalkulator.
  • 18. „Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego” 17 Ćwiczenie 3 Na stole znajdują się próbki metali (co najmniej 4 próbki) oraz pomieszane kartki z ich nazwami. Przyporządkuj do każdej próbki kartkę z właściwą nazwą. Określ symbole chemiczne tych metali. Sposób wykonania ćwiczenia Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś: 1) obejrzeć próbki, sprawdź ich kolor, plastyczność, twardość, ciężar, 2) przyporządkuj do każdej próbki kartki z nazwami, 3) uzasadnij swoje decyzje zapisując na kartce charakterystyczne cechy, każdego metalu, 4) określ na podstawie tablicy Mendelejewa symbole tych metali, 5) porównaj wyniki z opisem przekazanym przez nauczyciela. Wyposażenie stanowiska pracy: − pojemniki z próbkami metali, − karty charakterystyki danych próbek z określoną nazwą (do porównania wyników), − kowadełko, młotek ok. 100 g, rysik, waga, suwmiarka, − komputer z dostępem do Internetu lub tablice Mendelejewa w wersji drukowanej. 4.1.4. Sprawdzian postępów Czy potrafisz: Tak Nie 1) zinterpretować podstawowe prawa elektrotechniki?   2) rozpoznać szeregowe i równoległe połączenia elementów?   3) rozpoznać przewodniki?   4) wyznaczyć rezystancję zastępczą rezystorów połączonych szeregowo i równolegle?   5) określić właściwości dielektryków?   6) zdefiniować: pojęcia prąd elektryczny i napięcie elektryczne?   7) zatosować prawa Ohma i Kirchhoffa do wyznaczania prądów i spadków napięć w prostych obwodach elektrycznych?  
  • 19. „Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego” 18 4.2. Podstawowe elementy elektryczne i elektroniczne, ich zastosowanie oraz symbole 4.2.1. Materiał nauczania Instalacje elektryczne Instalacja elektroenergetyczna służy do doprowadzenia energii elektrycznej z sieci elektroenergetycznej do odbiorników (silników, urządzeń grzejnych, źródeł świata itp.). Rys. 8. Schematy zasilania odbiorników jednofazowych (gniazda wtyczkowego ze stykiem ochronnym) w instalacji: a) dwuprzewodowej z sieci czteroprzewodowej, b) trójprzewodowej z sieci czteroprzewodowej, c) trójprzewodowej z sieci pięcioprzewodowej [3, s. 76] Do budowy instalacji elektrycznych należy stosować przewody, których napięcie przebicia jest wyższe od przyłożonego napięcia. Przewody elektryczne oznacza się za omocą ciągu liter i cyfr. Podstawowe oznaczenie określa sposób w jaki wykonany jest element przewodzący: − litera D oznacza, że element przewodzący wykonany w formie jednorodnego drutu, − litera L oznacza, że elementem przewodzącym jest linka składająca się z kilku skręconych ze sobą drutów. Pierwsza litera stojąca za literami L lub D określa materiał z jakiego wykonana została iolacja: − litera Y oznacza izolację wykonaną z polwinitu, − litera X oznacza izolację wykonaną z polietylenu, − litera G oznacza izolację wykonaną z gumy. Jeżeli z lewej strony liter L lub D stoją: − litera A – oznacza że element przewodzący wykonany jest z aluminium, − litera F – oznacza, że element przewodzacy wykonany jest ze stali, − jeżeli nie ma liter A lub F oznacza że przewód wykonany jest z miedzi. Przed literami określającymi materiał, z jakiego wykonany jest element przewodzący wstawia się litery określające materiał z jakiej wykonano powłokę (zewnętrzną warstwę izolacyjną): − litera Y oznacza izolację wykonaną z polwinitu, − litera X oznacza izolację wykonaną z polietylenu, − litera G oznacza izolację wykonaną z gumy. Na końcu umieszcza się litery określające przekrój przewodu: p – przewód płaski, o – przewód okrągły. Przy łączeniu przewodów i wykonywaniu odgałęzień przewody instalacyjne wprowadza się do puszek lub gniazd odgałęźnych. W instalacjach wtynkowych wykonanych przewodami
  • 20. „Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego” 19 wtynkowymi (DYt, ADYt, FDYt) i kabelkowymi (YDYp, YADYp) mogą być stosowane puszki z zaciskami i szczękami stykowymi nadające się zarówno do wykonywania odgałęzień, jak i umieszczania łączników oraz gniazd wtykowych. W trakcie wykonywania montażu instalacji należy zadbać o zabezpieczenie przewodów przed uszkodzeniem izolacji w wyniku ocierania się przewodu o krawędzie obudowy. Dodatkowo ważne jest również to, by przez otwory, przez które wprowadza się przewody elektryczne do wnętrza urządzeń nie dostawała się woda ani zanieczyszczenia. W celu zapewnienia bezpiecznej i długiej eksploatacji instalacji i urządzeń elektrycznych niezbędne jest stosowanie właściwych zabezpieczeń, które zapewniać będą ich pracę w warunkach nominalnych. Do podstawowych zabezpieczeń zaliczyć należą: − zabezpieczenie nadprądowe (należy je stosować we wszystkich obwodach), − zabezpieczenie przeciwporażeniowe (należy je stosować w obwodach o napięciu niebezpiecznym). W zależności od warunków w jakich będą pracować urządzenia, należy odpowiednio dobrać rodzaje przewodów i osprzętu. Pierwszym istotnym kryterium będzie wartość prądu płynącego w obwodzie. Im prąd będzie większy tym większe muszą być przekroje przewodów, a styki i zaciski winny mieć większą powierzchnię. Również warunki zewnętrzne takie jak: temperatura, wilgotność, wyziewy chemiczne czy możliwość powstania uszkodzeń mechanicznych decydują o rodzaju przewodów, rodzaju osprzęt elektrycznego oraz o miejscu ich rozmieszczenia. W celu zapewnienia długiej eksploatacji urządzeń elektrycznych niezbędne jest stosowanie właściwych zabezpieczeń (bezpieczników), które zapewniać będą ich pracę w warunkach nominalnych. Do podstawowych zabezpieczeń zaliczyć należy: − zabezpieczenie nadprądowe (rys. 9) – zadaniem jego jest zabezpieczanie przed przeciążeniem, czyli wzrostem obciążenia maszyny powyżej wartości nominalnej, w przypadku gdy wartość prądu przez dłuższą chwilę przekracza wartość nominalną, następuje wyłączenie maszyny, − zabezpieczenie przed zwarciem w uzwojeniach maszyny – zabezpieczenie to chroni obwody zasilające przed zniszczeniem w wyniku przepływu prądu zwarcia, zabezpieczenie to działa w sposób natychmiastowy, w chwili pojawienia się prądu zwarcia, − zabezpieczenie przed zanikiem faz – stosowane w układach trójfazowych – ma za zadanie wyłączyć maszynę jeżeli zaniknie co najmniej 1 faza, lub pojawi się asymetria napięć zasilających poszczególne fazy, − zabezpieczenie temperaturowe – umieszczone w obudowie maszyny – bada temperaturę maszyny i w przypadku wzrostu temperatury powyżej wartość maksymalną, następuje wyłączenie obwodu zasilania. Wzrost temperatury może wystąpić w przypadku uszkodzenia łożysk maszyny lub jej przeciążenia. a) b) Rys. 9. Bezpieczniki nadprądowe, a) elementy składowe bezpiecznika instalacyjnego: od lewej główka bezpiecznika, wkładka kalibrująca, wkładka topikowa, b) bezpiecznik automatyczny typu S przystosowany do montażu na szynie DIN [17]
  • 21. „Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego” 20 Prądy nominalne zabezpieczeń maszyn są znormalizowane i tworzą typoszereg: 6 A, 10 A, 16 A, 20 A, 25 A, 32 A, 40 A, 50 A, 63 A, 80 A, 100 A, 125 A, 150 A, 180 A,…. . Wielkość zabezpieczenia nadprądowego zwłocznego winna być zawsze o ok. 20 % większa od prądu nominalnego maszyny. Zabezpieczenia przed zanikiem napięcia powinny wykrywać spadki napięcia na poziomie 10% poniżej wartości nominalnej danej maszyny. Oświetlenie i oprawy oświetleniowe Do podstawowych i najczęściej spotykanych odbiorników energii elektrycznej zaliczyć można źródła światła. Zależnie od sposobu przemiany energii elektrycznej w energię promienistą dzielimy źródła światła na: − temperaturowe, w których promieniowanie świetlne jest wywołane nagrzaniem ciała promieniującego do temperatury 2400 – 2900 K (żarówki), − wyładowcze, np. rtęciowe, w których przepływowi prądu w parach rtęci o średnim lub wysokim ciśnieniu towarzyszy emisja promieniowania świetlnego, do lamp wyładowczych należą też lampy sodowe, w których prąd przepływa w atmosferze par sodu, − wyładowcze fluorescencyjne, zwane świetlówkami, w których przy przepływie prądu przez rurę szklaną wypełnioną argonem i parami rtęci powstaje promieniowanie ultrafioletowe. Pobudza ono do promieniowania widzialnego substancje fluoryzujące, którymi jest powleczone wnętrze rury. Barwa światła zależy od składu substancji fluoryzującej. W handlu są świetlówki o świetle dziennym, białym i ciepłobiałym. Trwałość znamionowa żarówek wynosi 1000 h a lamp wyładowczych od 4000 do 6000 h, zależnie od typu lampy. Rys. 10. Budowa żarówki: 1 – bańka szklana, 2 – słupek szklany, 3 – żarnik, 4 – trzonek gwintowany [16] Budowę żarówki pokazano na rys. 10. Elementem wysyłającym promieniowanie świetlne jest żarnik wolframowy umieszczony wewnątrz bańki szklanej. Obecnie wytwarza się żarówki o poborze mocy do 5 W jako próżniowe, a od 40 W w górę jako gazowane, tj. napełnione gazem obojętnym (mieszaniną argonu i azotu lub czystym azotem). Trzonek standardowej, najczęściej spotykanych żarówek wykonany jest z metalowej gwintowanej łuski o średnicy 27 mm. Inne spotykane średnicy to 10 mm, 14 mm, 40 mm. Źródła światła umieszcza się w oprawach oświetleniowych, które służą do: − umocowania źródła światła i połączenia go z siecią zasilającą, − skierowania strumienia świetlnego w żądanym kierunku, − ochrony oczu przed olśnieniem,
  • 22. „Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego” 21 − ochrony źródła światła przed uszkodzeniem mechanicznym, − pyłem, wilgocią, przedostaniem się gazów wybuchowych itp., − podniesienia estetyki oświetlenia. Od sposobu wykorzystania strumienia świetlnego wychodzącego z oprawy zależy rodzaj oświetlenia. Najbardziej rozpowszechnione są dwa rodzaje oświetlenia. Oświetlenie bezpośrednie i rozproszone. O oświetleniu bezpośrednim (rys. 11a.) mówimy wtedy, gdy cały strumień świetlny wychodzący z oprawy lub przeważająca jego część pada bezpośrednio na oświetlaną powierzchnię. Oświetlenie takie stosuje się w halach fabrycznych i montażowych, sortowniach, gdy sufit i ściany wobec zabrudzenia bądź oszklenia nie mogą być wykorzystane do odbijania światła. a) b) c) Rys. 11. Rodzaje opraw oświetleniowych: a) oprawy bezpośrednie, światło bezpośrednio pada na obszar oświetlany, b) oprawa pośrednia, c) oprawa do oświetlania lokalnego – lampka stanowiskowa [17] Oświetlenie rozproszone, (rys. 11b) przy którym strumień świetlny pada na powierzchnię oświetlaną częściowo bezpośrednio, a częściowo po odbiciu od ścian i sufitu. Oświetlenie rozproszone jest przyjemne dla oka, rozjaśnia całe pomieszczenie i nie daje ostrych cieni. Stosowane jest w pomieszczeniach mieszkalnych i biurowych. Należy pamiętać, by do danej oprawy nie montować żródeł światła o większej mocy niż przewidział producent. Elementy grzejne Przemiana energii elektrycznej w ciepło wykazuje wiele zalet, które zadecydowały o rozwoju gałęzi elektrotechniki zwanej elektrotermią albo grzejnictwem elektrycznym. Przemiana ta odznacza się wyjątkową czystością, jest bowiem wolna od produktów spalania, które zanieczyszczają ogrzewany przedmiot, wchodząc z nim w reakcje chemiczne, oraz skażają naturalne środowisko człowieka. Z innych zalet można wymienić łatwość regulacji mocy, samoczynnej regulacji temperatury i możność osiągania bardzo wysokich temperatur. Grzejnictwo elektryczne znalazło szerokie zastosowanie zarówno w gospodarstwie domowym, jak też w wielu gałęziach przemysłu w procesach: − wytopu wysokowartościowych stali stopowych, − wytopu metali nieżelaznych, − produkcji aluminium, − obróbki cieplnej stali i inne. Przedmiot podlegający nagrzewaniu nazywamy wsadem i w zależności od sposobu nagrzewania wsadu rozróżniamy: − nagrzewanie oporowe (rezystancyjne), polegające na wydzielaniu się ciepła podczas przepływu prądu przez przeznaczone do tego celu elementy grzejne, od których ciepło przenosi się na wsad przez konwekcję i promieniowanie. − nagrzewanie elektrodowe, polegające na wydzielaniu się ciepła podczas przepływu prądu przez znajdujące się między elektrodami ciecze przewodzące (roztopione sole w tzw. piecach solnych). Celem może być albo nagrzewanie samej cieczy, albo pośrednie
  • 23. „Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego” 22 nagrzewanie wsadu zanurzonego w cieczy, np. przedmiotów stalowych przeznaczonych do obróbki cieplnej. − nagrzewanie indukcyjne, polegające na wykorzystaniu prądów wirowych indukowanych w przedmiotach metalowych. − nagrzewanie łukowa polegające na wykorzystaniu łuku elektrycznego jako źródła ciepła. Łuk może się utrzymywać między elektrodami a wsadem (nagrzewanie bezpośrednie) lub między samymi elektrodami, a wtedy wsad nagrzewa się pośrednio przez promieniowanie i konwekcję. W gospodarstwie domowym są używane: − płytki grzejne, zwane pospolicie kuchenkami elektrycznymi, − warniki, czyli bojlery, − piekarniki elektryczne, − elektryczne naczynia grzejne (czajniki, garnki, patelnie), − grzałki nurkowe do zanurzania w czystej wodzie przeznaczonej do zagotowania, − żelazka do prasowania, suszarki do włosów, poduszki elektryczne itd. a) b) Rys. 12. Różne rodzaje elementów grzejnych: a) grzałki rurkowe, b) grzałki płaskie [16] Przykładowym elementem grzejnym są płytki grzejne wykonane w postaci skrętek z drutu oporowego, przewleczonej przez otwory w koralikach ceramicznych i jest umieszczony na wkładce izolacyjnej, a następnie przykryty płytką żeliwną zaopatrzoną od spodu w odpowiednie rowki. Ze względów praktycznych i ekonomicznych stosuje się często w jednej płytce o mocy znamionowej 1200 W dwa elementy grzejne, np. 240 W i 960 W. Do szybkiego zagotowania potrawy włącza się oba elementy grzejne równolegle, a do podtrzymywania wrzenia – tylko element o poborze mocy 240 W. Transformatory Maszyny elektryczne możemy podzielić na dwie podstawowe grupy: maszyny wirujące i maszyny bezwirowe. Transformator przetwarza energię elektryczną zmieniając wartości napięć i prądów wyjściowych za pomocą pola elektromagnetycznego, bez udziału ruchu. Transformator ma rdzeń z blach elektromagnetycznych, tworzący obwód zamknięty dla strumienia magnetycznego dwóch lub większej liczby uzwojeń sprzężonych magnetycznie. Uzwojenia transformatora nie są zwykle połączone galwanicznie. Transformatory mają różne przeznaczenie. Transformator energetyczny służy do przetwarzania energii elektrycznej o jednym napięciu na energię elektryczną o innym napięciu. Oprócz zastosowań energetycznych buduje się różne transformatory specjalne, jak np. transformatory pomiarowe zwane przekładnikami, transformatory spawalnicze i prostownikowe, a także transformatory miniaturowe stosowane w układach elektroniki, automatyki i teletransmisji. Dwa uzwojenia transformatora nawinięte są na rdzeniu wykonanym z materiału ferromagnetycznego. Wobec tego przeważająca część strumienia magnetycznego tworzy
  • 24. „Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego” 23 strumień magnetyczny główny sprzężony z obydwoma uzwojeniami, natomiast strumień rozproszenia jest stosunkowo niewielki. Transformatory tego typu znalazły szerokie zastosowanie w różnych dziedzinach, a zwłaszcza w elektroenergetyce. z punktu widzenia budowy rdzenia rozróżnia się transformatory rdzeniowe oraz transformatory płaszczowe. c) Rys. 13. Konstrukcja transformatora: a) rdzeniowego, b) płaszczowego, c) widok transformator toroidalnego [17] Na rys. 13 przedstawiona jest konstrukcję transformatora rdzeniowego. W takim transformatorze istnieją dwie kolumny, na każdej znajduje się część uzwojeń napięcia pierwotnego i napięcia wtórnego. Obwód magnetyczny takiego rdzenia jest nierozgałęziony. Na rys. 13b przedstawiono konstrukcję rdzenia płaszczowego. Całe uzwojenie pierwotne i wtórne umieszczone jest na kolumnie środkowej. Obwód magnetyczny jest rozgałęziony. W obu wariantach konstrukcyjnych rdzeń wykonany jest z blach jednostronnie izolowanych. Pod względem sposobu chłodzenia rozróżnia się transformatory suche lub transformatory olejowe. Transformatory olejowe stosowane są przy dużych mocach, gdy naturalne odprowadzenie ciepła jest niewystarczające. Rdzeń stalowy wraz z uzwojeniami umieszcza się w kadzi z olejem. Różnorodność typów transformatorów mocy oraz zakresu ich przeznaczenia pociąga za sobą różnorodność konstrukcji. Zasada działania transformatora jest jednak zawsze taka sama. Uzwojenie transformatora, do którego doprowadzone jest źródło energii elektrycznej nazywamy uzwojeniem pierwotnym, natomiast uzwojenie, do którego dołączony jest odbiornik nazywamy uzwojeniem wtórnym. Napięcia i prądy związane z uzwojeniem pierwotnym nazywamy pierwotnymi, a związane z uzwojeniem wtórnym nazywamy wtórnymi. Wszystkie wielkości i parametry uzwojenia pierwotnego opatrujemy wskaźnikiem 1, a uzwojenia wtórnego – wskaźnikiem 2. Przekładnią transformatora ν nazywamy stosunek liczby zwojów uzwojenia pierwotnego z1, do liczby zwojów uzwojenia wtórnego z2 czyli 2 1 z z =ν Wielkość przekładni ma istotny wpływ na napięcie i prąd uzwojenia wtórnego. Ponieważ bez uwzględniania strat jakie powstają w rdzeniu oraz w uzwojeniach transformatora moc strony pierwotnej jest równa mocy elektrycznej strony wtórnej, stąd: 2211 iuiu ⋅=⋅ czyli: 1 2 2 1 i i u u = Zasadę działania transformatora wyjaśnimy na przykładzie transformatora dwuuzwojeniowego przedstawionego na rys. 14a. Do uzwojenia pierwotnego o liczbie zwojów z1 dołączone jest źródło napięcia sinusoidalnego u1. W uzwojeniu pierwotnym płynie prąd sinusoidalny o wartości i1. W wyniku przepływu tego prądu w przestrzeni otaczającej uzwojenie pierwotne, a więc w rdzeniu powstaje zmienny strumień magnetyczny Φg.
  • 25. „Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego” 24 Strumień główny kojarzy się z uzwojeniem wtórnym o liczbie zwojów z2 i indukuje w tym uzwojeniu napięcie indukcji wzajemnej. a) b) Rys. 14. Schemat budowy transformatora: a) jednofazowego, b) trójfazowego Jeżeli do uzwojenia wtórnego dołączony jest odbiornik Z1, to pod wpływem zaindukowanego w tym uzwojeniu napięcia popłynie prąd i2. Transformator trójfazowy zbudowany jako jedna jednostka. W trzech transformatorach jednofazowych, których rdzenie są złożone w symetryczną gwiazdę, a których uzwojenia są zasilane symetrycznym napięciem trójfazowym, suma wartości strumieni magnetycznych równa się zero. Można więc usunąć rdzeń środkowy. Jeżeli jeszcze pozostałe kolumny umieści się w jednej płaszczyźnie, to otrzyma się rdzeń transformatora trójfazowego jak na rysunku 14b. Maszyny prądu stałego Inną grupą maszyn elektrycznych są maszyny wirowe, w których jeden z elementów zasadniczych porusza się. Dalej zaś maszyny wirowe dzielą się na silniki prądu stałego i silniki prądu zmiennego. W maszynie prądu stałego wyróżnia się część nieruchomą, zwaną stojanem, oraz część ruchomą, nazywaną wirnikiem – silniki, lub twornikiem – prądnice. W prądnicy prądu stałego dokonuje się zamiana energii mechanicznej ruchu obrotowego wirnika na energię elektryczną. W wirującym uzwojeniu twornika w polu magnetycznym, indukuje się siła elektromotoryczna, której zwrot jest przemienny (zależy od kierunku przemieszczania się przewodu w polu magnetycznym). Siła elektromotoryczna (a tym samym i prąd), powstająca w tworniku jest sinusoidalna. Elementem prostowniczym, dającym w obwodzie zewnętrznym prądnicy napięcie o stałej biegunowości jest komutator. W silniku prądu stałego dokonuje się przemiana energii elektrycznej w energię mechaniczną ruchu obrotowego. Jeżeli uzwojenie wirnika, przez które płynie prąd elektryczny, znajdzie się w polu magnetycznym biegunów głównych, to będzie na nie działać siła, powodująca ruch o zwrocie określonym regułą lewej dłoni. W silniku komutator odgrywa rolę falownika, przetwarzającego prąd stały sieci zasilającej na prąd przemienny, płynący w uzwojeniach twornika. Ze względu na sposób wzbudzenia pola magnetycznego dzielą się na: − silnik prądu stałego obcowzbudny – silnik prądu stałego z magnesami trwałymi, którego budowę i działanie opisano powyżej lub z elektromagnesami, tj. z osobnym uzwojeniem wzbudzenia w stojanie zasilanym z oddzielnego źródła zasilania niż obwód twornika – stosowane głównie w napędach wymagających regulacji prędkości w szerokim zakresie obrotów, − silnik prądu stałego samowzbudny – silniki z elektromagnesem w stojanie mogą mieć połączone uzwojenia stojana i wirnika szeregowo, równolegle (bocznikowo) lub w sposób mieszany. Sposób podłączenia określa rodzaj silnika.
  • 26. „Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego” 25 Ze względu na sposób przyłączenia uzwojenia wzbudzenia silnika rozróżniamy silniki: − silnik szeregowy – o uzwojeniu wzbudzenia w stojanie połączonym szeregowo z uzwojeniem twornika. Charakteryzuje się dużą zależnością prędkości obrotowej od obciążenie. Zmniejszanie obciążenie powoduje wzrost prędkości obrotowej (teoretycznie do nieskończenie wielkiej) i grozi tzw. rozbieganiem, a w konsekwencji zniszczeniem silnika. Jest to jego poważna wada. Dlatego tego typu silników nie wolno włączać bez obciążenia. Stosowane są głównie w trakcji elektrycznej (napędy lokomotyw, tramwajów, trolejbusów) i pojazdach mechanicznych (wózki akumulatorowe, rozruszniki samochodów), w napędach dźwigów, wentylatorów itp. Ze względu na stosunkowo małe wymiary przy stosunkowo dużej mocy silniki te znalazł duże zastosowane w urządzeniach wymagających dużych prędkości obrotowych napędu, np. w odkurzaczach, elektronarzędziach, suszarkach, sokowirówkach, mikserach, pralkach itp., − silnik bocznikowy – o uzwojeniu wzbudzenia w stojanie przyłączonym równolegle z uzwojeniem twornika. Charakteryzuje się małą podatnością na zmianę prędkości obrotowej na skutek zmiany obciążenia. Stosowany głównie w napędach obrabiarek, pomp, dmuchaw, kompresorów. Rozwój techniki i powszechna miniaturyzacja sprawiają, produkowane są silniki o coraz mniejszej mocy i coraz mniejszych rozmiarów. Zgodnie z definicją silniki o mocy poniżej 750 W zaliczają się do grupy silnikow małej mocy. Mikrosilniki SA to silniki których moc znamionowa nie przekracza 10 W. Mikrosilniki są powszechne w urządzeniach codziennego użytku: komputer, drukarka, magnetofon, odtwarzacz CD, wieża Hi–Fi, magnetowid, kamera wideo, aparat fotograficzny, telefax, programator, elektryczna szczoteczka do zębów, zegarek, zabawki to tylko kilka przykładów. Prędkość obrotową silników prądu stałego reguluje się przez: − zmianę rezystancji obwodu twornika – włączenie rezystora dodatkowego (regulacja w dół, nieekonomiczna), − zmianę napięcia zasilającego twornik (regulacja w dół dla silników o jednej wartości napięcia, ekonomiczna), − zmianę strumienia głównego (regulacja w górę, ekonomiczna). W celu ułatwienia – ograniczenia prądu rozruch silników prądu stałego jest możliwy przez: − zmianę napięcia twornika od 0 do Un przy zasilaniu obwodu wzbudzenia U znamionowym, − włączenie rezystora (rozrusznika) w szereg z uzwojeniem twornika. Silniki indukcyjne Trójfazowe uzwojenie stojana o liczbie par biegunów równej p, zasilane z sieci trójfazowej, wytwarza wirujące pole magnetyczne kołowe.
  • 27. „Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego” 26 a) b) Rys. 15. Wygląd zewnętrzny maszyn wirujących:, a) silnik prądu stałego małej mocy, b) silnik indukcyjny prądu zmiennego [17] Wirujące pole „pociąga” za sobą uzwojenie wirnika, w którym płynie zaindukowany prąd. Wirnik nie może uzyskać prędkości pola magnetycznego, gdyż wtedy nie przecinałoby ono uzwojenia wirnika, a tym samym w wirniku nie indukowałby się prąd. Różnicę między prędkością wirowania pola stojana a prędkością wirnika, odniesioną do prędkości wirowania pola stojana nazywamy poślizgiem s. Ze względu na to, że omawiany silnik działa na zasadzie indukcji magnetycznej, a jego wirnik obraca się z prędkością mniejszą od synchronicznej, często nazywany jest silnik asynchroniczny indukcyjny. Tabliczkę zaciskową stojana silnika trójfazowego oraz sposób wykonywania połączeń jej zacisków przy łączeniu uzwojeń stojana w gwiazdę i trójkąt przedstawia Rys. 18. Rys. 16. Sposób przyłączenia uzwojeń fazowych silnika trójfazowego do zacisków tabliczki: a) oraz sposób połączeń zacisków na tabliczce przy skojarzeniu uzwojenia stojana: b) sposób połączeń zacisków w gwiazdę c) sposób połączeń zacisków w trójkącie [3] Prostowniki jednofazowe Najprostszym prostownikiem jest prostownik jednofazowy jednodiodowy. Pomimo prostoty takiego układu jest on bardzo rzadko stosowany z uwagi na występowanie dużego tętnienia napięcia wyjściowego (rys. 18a). Dodatkowo, energia dostarczana przez źródło wykorzystywana jest tylko przez pół okresu. Wprowadza to niesymetrię obciążenia, co jest niekorzystne dla sieci prądu przemiennego. Z powyższych powodów rozwiązanie stosowane tylko w układach niewielkiej mocy. Podstawowym układem prostownika dwupołówkowego jest układ dwudiodowy, przedstawiony na rysunku 17a. Dla „dodatnich” połówek prąd płynie przez górną diodę, dioda dolne jest spolaryzowana w kierunku zaporowym. Dla ujemnych połówek to dioda górna spolaryzowana jest zaporowo i przez nią prąd nie płynie. Natomiast prąd płynie przez diodę dolną. Kierunek płynącego prądu przez odbiornik nie zmienia się.
  • 28. „Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego” 27 a) b) Rys. 17. Schematy najpopularniejszych prostowników jednofazowych dwupulsowych, a) układ dwudiodowy, b) układ mostkowy (mostek Greatz’a) [16] a) b) Rys. 18. Przebiegi napięcia wyjściowego a) dla prostowników jednopołówkowych b) dla prostowników dwupołówkowych [16] Obecnie jednym z najczęściej stosowanych prostowników jednofazowych jest mostek Graetz'a (rys. 17b). Napięcie wejściowe jest napięciem przemiennym czyli zmienia swój kierunek na dodatni i ujemny, natomiast układ mostka jest tak skonstruowany, że napięcie wyjściowe jest jednokierunkowe – płynie tylko w kierunku dodatnim (rys. 18b). Napięcie wyjściowe prostownika jest jednokierukowe to jednak nie jest ono napięciem stałym i wykazuje znaczne tętnienie – dlatego też prostowniki najczęściej stosuje się z odpowiednimi filtrami dolnoprzepustowymi wygładzającymi przebieg. Oznaczenia elementów elektrycznych i elektronicznych Obwód elektryczny tworzą elementy połączone ze sobą w taki sposób, że istnieje co najmniej jedna droga zamknięta dla przepływu prądu. Odwzorowaniem graficznym obwodu jest schemat, na którym podany jest sposób połączenia elementów, a same elementy są przedstawione za pomocą znormalizowanych symboli graficznych. a) b) + – Rys. 19. Symbole graficzne źródeł: a) symbol ogólny źródła napięcia, b) symbol ogniwa i akumulatora Symbole źródeł napięcia zaprezentowano na rys. 19. Jeden z zacisków źródła napięcia stałego ma potencjał wyższy i jest to tzw. biegun dodatni, oznaczony (+), a drugi ma potencjał niższy i jest to tzw. biegun ujemny, oznaczony (–). Różnicę potencjałów pomiędzy zaciskami źródła napięcia w warunkach, gdy źródło to nie dostarcza energii elektrycznej, nazywamy siłą elektromotoryczną lub napięciem źródłowym i oznaczamy przez E. Biegunowość źródła oznaczamy za pomocą strzałki, której grot wskazuje biegun (+). U U t t
  • 29. „Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego” 28 Symbole tych elementów przedstawione są na rys. 20. Rys. 20. Symbole pasywnych elementów obwodu elektrycznego [5, str. 87] Elementami odbiorczymi, czyli pasywnymi są: − rezystory (oporniki), w których przy przepływie prądu zachodzi nieodwracalny proces przekształcenia energii elektrycznej w energię cieplną, − cewki i kondensatory, w których energia jest gromadzona odpowiednio w postaci energii pola magnetycznego cewki i energii pola elektrycznego kondensatora, − różnego rodzaju przetworniki energii elektrycznej w energię mechaniczną (silniki elektryczne, elektromagnesy, itp.). Jednym z głównych zadań obwodu elektrycznego jest przekazywanie energii elektrycznej ze źródeł energii do odbiorników do odbiorników takich jak grzejniki, żarówki, lampy wyładowcze w których energia elektryczna przemienia się w ciepło, a część zostaje wypromieniowana w postaci światła. Również często w układach elektrycznych i elektronicznych znajdziemy różnego rodzaju łączniki, styczniki oraz przekaźniki. Symbole tych elementów przedstawiono w tab 1. Tabela 1. Symbole graficzne elementów elektrycznych i elektronicznych Opis symbolu Symbol graficzny Wygląd elementów b[17] Rezystor (symbol ogólny) Kondensator o zmiennej pojemności Rezystor nastawny
  • 30. „Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego” 29 Stycznik 3 – biegunowy Bezpieczniki w 3 fazach układu 3 – fazowego Dzwonek Buczek Mikrofon Dioda półprzewodnikowa Tranzystor bipolarny npn Tranzystor bipolarny pnp Uzwojenia, cewki indukcyjne
  • 31. „Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego” 30 Głośnik Antena Wyświetlacz siedmiosegmentowy Rezonator kwarcowy Symbole graficzne niektórych elementów elektrycznych i elektronicznych zaprezentowano w tabeli 1. Bardzo często oprócz symboli elementów elektrycznych i elektronicznych stosowane są oznaczenia podzespołów, z których powstają urządzenia elektryczne i elektroniczne. Podzespoły takie na ogół reprezentowane są w formie prostokątów, z których po lewej stronie umieszcza się wejścia, natomiast po prawej wyjścia. Na prostokącie umieszcza się symbol funkcji, którą ten podzespół realizuje. Liczba wyprowadzeń (zarówno wejść i wyjść) umieszczanych na schemacie odpowiada zazwyczaj rzeczywistej ilości końcówek. Symbole podstawowych podzespołów zaprezentowano w tabeli 2. Tabela 2. Symbole graficzne podzespołów Również stosowne przepisy określają kolory określonych przewodów. i tak przewody oznacza się następującymi barwami: Przewody prądu przemiennego: − faza L1 – barwa żółta, Opis symbolu Symbol graficzny Opis symbolu Symbol graficzny Prostownik Moduł wyświetlacza Stabilizator Generator przebiegów prostokątnych Wzmacniacz Falownik
  • 32. „Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego” 31 − faza L2 – barwa zielona, − faza L3 – barwa fioletowa, − przewód neutralny N (zerowy) – barwa jasnoniebieska. Przewody prądu stałego: − biegun dodatni – barwa czerwona, − biegun ujemny – barwa ciemnoniebieska, − środkowy – barwa jasnoniebieska. Przewody uziemiające − uziemienia roboczego – barwa jasnoniebieska. Przewód uziemienia ochronnego (PE) powinien być oznaczony kombinacją barw zielonej i żółtej. 4.2.2. Pytania sprawdzające Odpowiadając na pytania, sprawdzisz, czy jesteś przygotowany do wykonania ćwiczeń. 1. Jakie znasz elementy pasywne obwodu elektrycznego? 2. Omów najczęściej występujące rodzaje prądów w obwodach elektrycznych? 3. Czym różni się silnik prądu stałego od silnika pradu zmiennego? 4. Jakie znasz rodzaje silników pradu stałego i w jaki sposób można je rozróżnić? 5. Co to jest napięcie znamionowe odbiornika? 6. Do czego służa prostowniki i jakie znasz ich rodzaje? 4.2.3. Ćwiczenia Ćwiczenie 1 Zaobserwuj wpływ napięcia zasilania mikrosilnika prądu stałego na jego prędkość obrotową. Sposób wykonania ćwiczenia Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś: 1) zapoznać się z instrukcją obsługi zasilacza, 2) odczytać napięcie znamionowe silniczka, ustawić tę wartość na zasilaczu, 3) podłączyć silniczek do zasilacza, 4) powoli obniżać napięcie obserwować prędkość obrotową. Wyposażenie stanowiska pracy: − zasilacz stabilizowany z regulacją napięcia, − mikrosilnik prądu stałego (np. wymontowany z zabawki). Ćwiczenie 2 Zmontuj układ prostownika jednofazowego dwupulsowego. Sprawdź jego działanie. Sposób wykonania ćwiczenia Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś: 1) wyszukać w przewodniku dla ucznia odpowiednie schematy, 2) wybrać dowolny układ prostownika spośród tych przedstawionych w poradniku, 3) na płytce uniwersalnej, połączyć układ zwracając uwagę na kierunek montażu diod,
  • 33. „Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego” 32 4) poprosić nauczyciela, by sprawdził poprawność montażu, 5) podłączyć zmontowany układ do transformatora, obniżającego napięcie, 6) poprosić nauczyciela, by pomógł za pomocą oscyloskopu zaobserwować kształt przebiegu na zaciskach transformatora oraz na wyjściu z prostownika, 7) porównać przebiegi z oscyloskopu, z tymi zamieszczonymi w poradniku. Wyposażenie stanowiska pracy: − stanowisko z wyprowadzonymi gniazdkami elektrycznymi, zabezpieczonymi przed zwarciami i przed porażeniami, − płytka uniwersalna, diody prostownicze, kilka różnych kompletów po 4 sztuki w komplecie, − przewody typy LY 1 mm2 , − zestaw narzędzi (lutownica, topnik, lutowie, szczypce płaskie, obcinaczki boczne, zaciskarka do końcówek, wkrętaki, itp.), − transformator z wyprowadzonym środkiem uzwojenia, − stanowisko do ćwiczeń wyposażone w gniazdo zasilające zabezpieczone nadprądowo (ok. 10 A oraz z zabezpieczeniem różnicowoprądowym), − oscyloskop z sondami. Ćwiczenie 3 Posortuj zgromadzone w pudełku elementy. Oddzielnie umieść bezpieczniki, oddzielnie łączniki, diody, itp. Do każdej grupy przyporządkuj odpowiedni symbol graficzny. Sposób wykonania ćwiczenia Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś: 1) z wybranego pudełka wyjąć przygotowane elementy, 2) dokonać szczegółowych oględzin, zwracając uwagę na materiał, z jakiego dany element jest wykonany, oraz jaką ma ilość wyprowadzeń, 3) zidentyfikować każdy element, przyporządkować mu odpowiedni symbol graficzny, 4) omówić w grupie lub na forum całej grupy, poszczególne element, wyjaśnić na podstawie jakich cech dany element rozpoznał. Wyposażenie stanowiska pracy: − pudełko różnych elementów, którym powinny być diody, tranzystory, łączniki różnego rodzaju, transformatory małej mocy, mikromaszyny, itp., − katalogi części elektronicznych. 4.2.4. Sprawdzian postępów Czy potrafisz: Tak Nie 1) określić cechy charakterystyczne przewodników?   2) rozróżniać elementy na schematach na podstawie symboli?   3) zidentyfikować elementy na podstawie wyglądu?   4) określić na podstawie kolorów funkcję poszczególnych żył w przewodach instalacji elektrycznej?   5) na podstawie tabliczek znamionowych i kostek zaciskowych rozróżniać silniki elektryczne?  
  • 34. „Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego” 33 4.3. Podstawowe pomiary wielkości elektrycznych 4.3.1. Materiał nauczania Do pomiaru wielkości elektrycznych stosowne są mierniki, najpopularniejsze to: magnetoelektryczne, elektromagnetyczne, elektrostatyczna i ferrodynamiczne. Pomiary prądu i napięcia Do pomiaru prądu używa się amperomierzy, do pomiaru napięć stosuje się woltomierze. Każdorazowo przed podłączeniem miernika sprawdzić czy jest on dostosowany do mierzonej wartości (zakres pomiarowy). Zakres pomiarowy miernika powinien być zawsze wiekszy o około 20% od maksymalnej spodziewanej wartości mierzonej. Istotnym w użytkowaniu mierników jest ich właściwe włączenie w badany obwód. By zmierzyć wielkość spadku napięcia na odbiorniku woltomierz włączamy równolegle, zgodnie z schematem przedstawionym poniżej. Rys. 21. Pomiar napięcia i prądu Rys. 22. Pomiar rezystancji omomierzem Amperomierz powinien być włączony szeregowo w gałąź w której mierzy prąd (rys. 22). Pomiary rezystancji Metoda odchyłowa bezpośrednia polega na zastosowaniu omomierza o odpowiednim zakresie pomiarowym (rys. 23). Najdokładniejszy pomiar omomierzem występuje wówczas, gdy wskazówka znajduje się pośrodku podziałki omomierza. Metoda techniczna polega na pomiarze napięcia i prądu za pomocą mierników wskazówkowych i obliczeniu rezystancji z prawa Ohma (rys. 24a). Rys. 23. Sposoby przyłączania mierników przy pomiarach rezystancji: a) układ do pomiaru małych rezystancji, b) układ do pomiaru dużych rezystancji A V Ω
  • 35. „Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego” 34 Tabela 4. Oznaczenia wskazujące warunki pracy ustrojów pomiarowych Oznaczenie Opis Oznaczenie Opis Miernik posiadający ekran elektrostatyczny Miernik posiadający ekran magnetyczny Miernik przeznaczony do wykonywania pomiarów dla prądu stałego Miernik przeznaczony do wykonywania pomiarów dla prądu zmiennego Miernik przeznaczony do wykonywania pomiarów dla prądów stałych i zmiennych Położenie poziome Położenie pionowe Położenie nominalne skośne, np. z kątem nachylenia 60 Próba napięciowa 500 V Próba napięciowa powyżej 500 V (np. 2 kV) Bez próby napięciowej Ustrój magnetoelektryczny z prostownikiem 4.3.2. Pytania sprawdzające Odpowiadając na pytania, sprawdzisz, czy jesteś przygotowany do wykonania ćwiczeń. 1. Jak działają mierniki magnetoelektryczne? 2. Jakie wielkości fizyczne mierzą amperomierze a jakie woltomierze? 3. W jaki sposób wyznacza się moc jaka wydziela się na odbiorniku? 4. W jaki sposób wyznacza się ilość zużytej energii? 4.3.3. Ćwiczenia Ćwiczenie 1 Oblicz jaki są koszty eksploatacji 1 żarówki o mocy 100 W przez cały rok, jeżeli świeci ona bez przerwy. Koszt jednej kWh należy przyjąć 40 gr. Sposób wykonania ćwiczenia Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś: 1) ustalić ile godzin trwa 1 rok kalendarzowy (zakładamy, że rok trwa 365 dni), 2) obliczyć ilość zużytej energii, 3) zamienić jednostkę na kWh, 4) określić koszt zużytej energii. Wyposażenie stanowiska pracy: − kalkulator, − zeszyt, − przybory do pisania, − literatura zgodna z punktem 6 poradnika dla ucznia.
  • 36. „Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego” 35 Ćwiczenie 2 Podczas pomiaru napięcia woltomierzem wychyłowym (np. ustrój elektromagnetyczny) wskazówka wychyliła się i wskazuje 24 działki. Woltomierz ten ma zakres pomiarowy 300 V, a cała skala podzielona jest na 30 działek. Wyznacz jaką wartość wskazuje miernik. Sposób wykonania ćwiczenia Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś: 1) wyznaczyć stałą miernika (podziel zakres pomiarowy przez ilość działek na skali), 2) obliczyć wskazanie miernika (pomnóż stała miernika przez ilość działek jaką wskazuje wskazówka, 3) zapisać wynik. Wyposażenie stanowiska pracy: − zeszyt, − przybory do pisania, − poradnik dla ucznia, − literatura. Ćwiczenie 3 Rozpoznaj zastosowane zabezpieczenia i ich rodzaje w dowolnej rozdzielni sieci zasilającej 400/230 V. Sposób wykonania ćwiczenia Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś: 1) wyszukać zabezpieczenia znajdujące się na tablicy, 2) wskazać zadania jakie realizują, 3) znaleźć na obudowach lub w katalogach parametry zabezpieczeń znajdujących się w rozdzielnicy. Wyposażenie stanowiska pracy: − tablica z zamontowanymi różnymi rodzajami zabezpieczeń nadprądowych, bezpieczników topikowych, wyłączników i zabezpieczeń różnicowoprądowych, − zeszyt, − przybory do pisania, − literatura. Ćwiczenie 4 Połącz układ zgodnie z przedstawionym poniżej rysunkiem do ćwiczenia 4. Dobierz odpowiednie zakresy mierników, jeżeli układ zasilany jest napięciem 24 V, a rezystancja rezystorów jest równa: R1 = 100 Ω, R2 = 100 Ω i R1 = 200 Ω. Zmierz jakie spadki napięć pojawią się na rezystorach oraz jakie prądy popłyną przez rezystory R1, R2 i R3.
  • 37. „Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego” 36 Rysunek do ćwiczenia 4 Sposób wykonania ćwiczenia Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś: 1) zapoznać się z instrukcją obsługi zasilacza woltomierzy i amperomierzy, 2) połączyć układ, 3) obliczyć wartości prądów płynących przez rezystory R1, R2 i R3 i spadków napięć jakie się na nich odłożą, 4) ustawić odpowiednie zakresy na miernikach, 5) poprosić nauczyciela, by sprawdził poprawność połączenia układu, 6) wykonać pomiary, 7) porównać wartości odczytane z mierników z wyliczonymi. Wyposażenie stanowiska pracy: − zestaw mierników (2 amperomierze, 2 woltomierze ponumerowane zgodnie z oznaczeniami na schemacie i odpowiednio dobranymi zakresami), − rezystory (R1 = 100 Ω, R2 = 100 Ω i R1 = 200 Ω - odpowiednio oznakowane), − zasilacz prądu stałego – o napięciu 24 V i obciążalności dostosowanej do rezystancji rezystorów, − przewody łączeniowe, − zeszyt, − przybory do pisania. 4.3.4. Sprawdzian postępów Czy potrafisz: Tak Nie 1) zmierzyć napięcie i prąd elektryczny miernikiem cyfrowym?   2) odczytać wskazanie w mierniku analogowym wychyłowym?   3) wyznaczyć moc dowolnego odbiornika elektrycznego?   4) zmierzyć ilość energii jaką zużywa w czasie dany odbiornik elektryczny?   5) skontrolować jakość podłączenia wtyczki przewodów wielożyłowych?   6) rozróżnić mierniki oraz określać ich warunki pracy?  
  • 38. „Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego” 37 4.4. Zasady bezpiecznej pracy przy elementach i urządzeniach elektrycznych 4.4.1. Materiał nauczania Porażenie prądem elektrycznym może nastąpić na skutek: − dotknięcia części znajdującej się stale pod napięciem, − dotknięcia części urządzeń, które znalazły się pod napięciem na skutek uszkodzenia izolacji (np. obudowa silnika), − przemieszczania się po podłożu na którym ponuja rózne potencjały. Rys. 24. Schemat obwodu porażeniowego przy dotknięciu przez człowieka przewodu jednej fazy w sieci z uziemionym punktem neutralnym (np. 230/400 V) Rc – rezystancje ciała ludzkiego, Ur, Ir, – napięcie i prąd rażenia [10] Skutki działania urazu elektrycznego na organizm ludzki zależą od: − rodzaju kontaktu z prądem elektrycznym, − rodzaju prądu, − wartości napięcia, − wartości prądu, − częstotliwości, − drogi przepływu prądu, − czasu przepływu prądu, − gęstości prądu, − rezystancji ciała ludzkiego. W trakcie rażenia organizmów, w zależności od wielkości i rodzaju prądu rażenia powstają następujące objawy: − skurcze mięśni, − poparzenia organów wewnętrznych, − dysocjacja płynów ustrojowych, − utrata równowagi i świadomości, − poparzenia skóry w wyniku działania łuku elektrycznego.
  • 39. „Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego” 38 Tabela 5. Tabela obrazująca objawy rażenia w zależności wielkości prądu rażenia Wartość skuteczna prądu Objawy 0–0,5 mA prąd niewyczuwalny 0,6–1,6 mA prąd wyraźnie wyczuwalny (swędzenie, łaskotanie) 1,6–3,5 mA cierpnięcie dłoni i przegubów, lekkie sztywnienie rąk 3,5–15 mA silnie sztywnienie rąk, ból przedramion, skurcze dłoni i drżenie rąk, przy wzroście wartości prądu coraz silniejsze skurcze mięśni palców i ramion, zaciskanie się rąk obejmujących przedmiot i niemożność samodzielnego oderwania się 15–25 mA nie kontrolowane skurcze, utrudniony oddech, wzrost ciśnienia krwi, prąd nie powoduje groźnych następstw przy czasie przepływu nie dłuższym niż kilkanaście sekund 25–50 mA bardzo silne skurcze mięśni rąk i klatki piersiowej, nieregularność pracy serca, przy dłuższym działaniu prądu w górnym zakresie – migotanie komór sercowych 50–70 mA migotanie komór sercowych, porażenie mięśni oddechowych, przy dłuższym działaniu śmierć przez uduszenie powyżej 70 mA przy dłuższym działaniu prądu o takim natężeniu następuje zatrzymanie funkcji życiowych Z przedstawionej powyżej tabeli widać wyraźnie, że rażenie prądem większym niż 25 mA powoduje powstanie realnego zagrożenia dla życia. W celu minimalizacji zagrożeń stosuje się dodatkowe środki ochrony: − ochrona przez zasilanie napięciem bezpiecznym, − ochrona podstawowa (ochrona przed dotykiem bezpośrednim), − ochrona przed dotykiem pośrednim. Tabela 6. Wartości napięć bezpiecznych Ul podano, przy czym oznaczono: W1 – warunki, w których rezystancja ciała ludzkiego mierzona w stosunku do ziemi wynosi co najmniej 1000 Ω, W2 – warunki, w których rezystancja ciała ludzkiego mierzona w stosunku do ziemi wynosi mniej niż 1000 Ω Napięcie bezpieczne UL, [V] Rodzaj prądu Warunki środowiskowe W1 Warunki środowiskowe W2 Przemienny ≤50 ≤25 Stały ≤120 ≤60 Skutki porażeń prądem możemy podzielić na dwie grupy. Do skutków bezpośrednich możemy zaliczyć skurcze mięśni, elektrolizę krwi, poparzenie organów wewnętrznych, utrata równowagi, zaburzenia w oddychaniu i akcji serca. Do skutków pośrednich należą udary mechaniczne spowodowane upadkiem ciężkich przedmiotów, poparzeniem skóry łukiem elektrycznym, olśnienie łukiem elektrycznym, złamania i rany spowodowane utratą równowagi bądź wykonywaniem nieskoordynowanych ruchów.
  • 40. „Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego” 39 Ochrona podstawowa Ochronę podstawową urządzeń elektroenergetycznych o napięciu do 1 kV (zabezpieczenie przed bezpośrednim dotykiem elementów przewodzących) uzyskujemy przez: − izolowanie przewodów, aparatów urządzeń itp., − stosowanie osłon, barier, ogrodzeń przenośnych uniemożliwiających przypadkowe dotknięcie części pod napięciem, stosowanie właściwych odstępów izolacyjnych, − umieszczenie części będących pod napięciem poza zasięgiem człowieka (np. przewody linii napowietrznych), − zabezpieczenie przewodów przed uszkodzeniami mechanicznymi. Ochrona dodatkowa Poniżej omówione zostaną tylko najczęściej występujące środki ochrony przed porażeniem. Uziemieniem nazywamy połączenia jakiejkolwiek części urządzenia elektrycznego z zakopanym w ziemi uziomem. Uziemienie jak wiemy cechuje rezystancja, zależna od wymiarów i ukształtowania uziomu oraz rodzaju gruntu. Rozróżniamy uziemienia: − ochronne, − robocze, − odgromowe. Uziemienie ochronne polega na połączeniu części przewodzących dostępnych (niebędących normalnie pod napięciem) z uziomem, powodujące w warunkach zakłóceniowych samoczynne odłączenie zasilania. W przypadku pojawienia się na elemencie chronionym napięcia przez przewód uziemiający popłynie prąd, który spowoduje zadziałanie zabezpieczenia nadprądowego. Uziemienie robocze służy do połączenia punktów gwiazdowych transformatorów i przekładników napięciowych z ziemią w celu zapewnienia odpowiednich rozkładów napięć w warunkach roboczych oraz umożliwienia przepływu prądu między punktem neutralnym a ziemią. Wartość rezystancji uziemienia roboczego nie powinna przekraczać 5 Ω. Uziemienie odgromowe łączy instalacje odgromowe i odgromniki z ziemią. Zadaniem tego uziemienia jest odprowadzenie ładunku elektrycznego ze zwodów po zaistnieniu wyładowania atmosferycznego. Zerowanie polega na bezpośrednim (metalicznym) połączeniu części przewodzących urządzeń elektrycznych z uziemionym przewodem ochronnym. W przypadku powstania awarii, gdy na częściach chronionych pojawi się napięcie przez bezpiecznik nadprądowy oraz przewód zerujący płynie bardzo duży prąd zwarciowy. Ten prąd w określonym krótkim czasie spowoduje zadziałanie zabezpieczenia nadprądowego – czyli dany obwód zasilający uszkodzone urządzenie zostanie odłączony.
  • 41. „Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego” 40 Rys. 25. Schemat zerowania odbiornika trójfazowego i gniazda wtyczkowego Rr – uziemienie robocze punktu neutralnego transformatora,, Rd1 – dodatkowe uziemienie robocze przewodu neutralnego, N – przewód neutralny, PEN – przewód ochronno – neutralny [10] Jako zabezpieczenie nadprądowe stosuje się bezpieczniki topikowe i wyłączniki samoczynne z wyzwalaczami elektromagnesowymi oraz nadmiarowe wyłączniki instalacyjne. Aparaty te powinny być tak dobrane, aby w chwili zwarcia między przewodem fazowym a przewodami PE lub PEN, lub częściami objętymi ochroną, nastąpiło samoczynne szybkie odłączenie zasilania. Przy zastosowaniu zerowania w przewodzie N oraz PEN nie wolno umieszczać bezpiecznika lub łącznika. − wyłączniki różnicowo-prądowe reagują na wartość prądu upływu chronionego odbiornika lub grupy odbiorników. Mogą być stosowane we wszystkich układach sieciowych niezależnie od ich napięcia znamionowego. Rys. 26. Zastosowanie wyłącznika różnicowo–prądowego do ochrony grupy odbiorników Pk – przycisk kontrolny, Rd – rezystancja dodatkowa, z – zamek mechaniczny wyłącznika, CW – cewka wybijakowa, PE – przewód ochronny, I2 – prąd upływu [10] Zastosowanie wyłącznika przedstawiono na rys. 26. Podczas normalnej pracy instalacji, prąd upływu Iz jest bardzo mały, suma geometryczna prądów IL1, IL2, IL3, IN jest praktycznie równa zeru, a więc i strumień magnetyczny w rdzeniu wyłącznika praktycznie jest równy zeru. W razie pojawienia się prądu upływu Iz przy uszkodzeniu izolacji w rdzeniu pojawi się
  • 42. „Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego” 41 strumień magnetyczny zależny od prądu Iz, spowoduje zwolnienie zamka z i wyłączenie wyłącznika. Wyłącznik różnicowo prądowy powinien być tak dobrany i zainstalowany, aby: − wyłączał wszystkie przewody skrajne i przewód neutralny, − na obwód magnetyczny oddziaływały wszystkie prądy płynące w przewodach skrajnych i neutralnych obwod. Ratowanie porażonych prądem elektrycznym Istotą zagadnienia skutecznej pierwszej pomocy w wypadku rażenia prądem jest szybkie uwolnienie osoby porażonej spod napięcia przez: − wyłączenie napięcia właściwego obwodu elektrycznego, − odciągnięcie porażonego od urządzeń będących pod napięciem, − odizolowanie porażonego, uniemożliwiające przepływ prądu przez jego ciało. Przy uwalnianiu spod napięcia ratownik jest obowiązany dbać nie tylko o bezpieczeństwo porażonego, ale także o swoje. Przy uwalnianiu porażonego spod napięcia należy stosować jedną z następujących metod: − wyłączyć obwód wyłącznikiem, lub innym elementem zabezpieczającym, − wyjąć wtyczkę z gniazd, − odciągnięcie urządzeń będących pod napięciem (należy nałożyć rękawice i kalosze dielektryczne, a jeśli ich brak, korzystać należy z przypadkowych materiałów izolacyjnych), − odciągnąć rażonego z miejsca rażenia, za pomocą elementów izolacyjnych. W trakcie uwalniania porażonego nie wolno go bezpośrednio dotykać, gdyż istnieje realne niebezpieczeństwo porażenia ratownika. Rozpoznanie stanu zagrożenia porażonego jest czynnikiem bardzo istotnym, ponieważ na danych tego rozpoznania będzie się opierać wybór sposobu ratowania. Porażony może być przytomny lub nie przytomny. Osobie porażonej należy rozluźnić ubranie w okolicy szyi, klatki piersiowej, brzucha oraz ułożyć wygodnie porażonego tak, aby głowa była mocno odchylona do tyłu. Należy ustalić stan osoby porażonej: − jeżeli osoba jest przytomna należy natychmiast wezwać lekarza, i do czasu jego przyjazdu należy zapewnić komfort osobie poszkodowanej i regularnie monitorować stan zdrowia porażonego, − jeśli osoba porażona jest nieprzytomna, oddycha, wyczuwa się pracę serca to należy ją ułożyć na boku, rozluźnić ubranie, − jeśli serce pracuje, to sztuczne oddychanie polega na wdmuchiwaniu z częstotliwością 12 razy na minutę powietrza do ust porażonego, po wcześniejszym zatkaniu nosa, − jeśli osoba porażona jest nieprzytomna, nie oddycha, krążenie krwi jest zatrzymane, to należy zastosować sztuczną wentylację płuc i pośredni masaż serca. Objawy zatrzymania pracy serca są następujące: − brak przytomności, − brak tętna na dwóch tętnicach (szyjnej i udowej). Zmiany w mózgu występują już po 3 minutach od zatrzymania pracy serca, należy więc natychmiast podjąć zabieg sztucznego oddychania. Do metody, którą można stosować niemal w każdych warunkach, należy masaż serca i oddech zastępczy: − sposobem usta – usta, − sposobem usta – nos. Przy braku tętna, jeśli czynności podejmuje jeden ratownik, należy wykonać 3 oddechy i 15 ucisków dolnej części mostka tak, aby obniżył się on przy naciskaniu o 3÷5 cm. Jeśli
  • 43. „Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego” 42 obecnych jest dwóch ratowników, to jeden prowadzi sztuczne oddychanie, a drugi wykonuje po każdym oddechu 5 ucisków dolnej części mostka. Po przywróceniu krążenia (wystąpienie tętna, zwężenie źrenic, zmiana zabarwienia ciała) oraz regularnego oddechu, reanimację można przerwać. W przeciwnym razie akcję należy prowadzić aż do przybycia lekarza. Zgon może stwierdzić jedynie lekarz. Kontrola lekarska osoby porażonej jest niezbędna w każdym wypadku porażenia napięciem, nawet jeśli osoba porażona nie utraciła przytomności. W organizmie człowieka, pod wpływem przebytego działania prądu elektrycznego mogą bowiem wystąpić niekorzystne zmiany, objawiające się po pewnym czasie od momentu porażenia. Opieka lekarska jest niezbędna również w wypadku pośredniego działania prądu (oparzenia, zwichnięcia i złamania, rany, uszkodzenia narządu słuchu, wzroku itp.). Procedura postępowania w przypadku porażenia prądem elektrycznym Pierwszą czynność jaką należy wykonać należy uwolnić porażonego spod działania prądu elektrycznego przez natychmiastowe wyłączenie napięcia we właściwym obwodzie elektrycznym i jak najszybciej przystąpić do diagnozy stanu porażonego. W przypadku zaniku funkcji życiowych należy bezzwłocznie rozpocząć akcję reanimacyjną. Jednocześnie należy wezwać pogotowie lub starać się, jeżeli są do tego warunki, przewieźć porażonego do szpitala. Jeżeli porażony jest nieprzytomny należy położyć go na wznak, odchylić głowę ku tyłowi i rozpiąć bieliznę pod szyją oraz w pasie aby umożliwić swobodny ruch klatki piersiowej. W razie potrzeby oczyścić górne drogi oddechowe przy pomocy chusteczki owiniętej na palcu. Zatkanie dróg oddechowych uniemożliwia dostawanie się powietrza do płuc. Wykonywanie sztucznego oddychania sposobem „usta – usta” W przypadku zaniku oddechu zaleca się stosować sztuczne oddychanie metodą „usta – usta” ponieważ ta metoda zapewnia drożność dróg oddechowych, więc do pluć dostaje się dużo powietrza. Jeśli ratujący odczuwa wstręt do bezpośredniego kontaktu z ustami porażonego, może po ich oczyszczaniu położyć na ustach ratowanego chusteczkę lub rękaw koszuli z otworem o średnicy 3 cm i przezeń wykonywać sztuczne oddychanie. Klęknąć za głową porażonego po prawej lub lewej stronie, odgiąć głowę jak najbardziej ku tyłowi (często wystarcza to do przywrócenia drożności oddechowej), następnie oburącz uchwycić żuchwę z boków, odciągnąć najpierw ku klatce piersiowej, a potem do przodu. Wdech – ratujący nabiera powietrza do pluć, obejmuje szczelnie swymi ustami usta porażonego i wdmuchuje powietrze do jego płuc: zatykając nos porażonego własnym policzkiem lub palcami drugiej ręki. Jednocześnie należy obserwować czy klatka piersiowa ratowanego unosi się (co świadczy o wdmuchiwaniu powietrza do płuc). Jeśli ratujący musi używać znacznego nadciśnienia a klatka piersiowa nie unosi się – oznacza to niedrożność oddechową (np. zapadnięcie się języka lub opadnięcie żuchwy). Wydech – ratujący odrywa usta od ust porażonego, klatka piersiowa zapada się i następuje samoistny wydech, a ratujący wciąga powietrze do następnego sztucznego wdechu. Wciągu jednej minuty należy wyko Zasady obowiązujące ratownika przy wykonywaniu sztucznego oddychania 1. Podstawowym warunkiem powodzenia sztucznego oddychania niezależnie od zastosowanej metody jest całkowita drożność oddechowa, o czym świadczy cichy szmer, słyszalny przy zbliżeniu ucha do ust i nosa ratowanego. Oddech rzężący świadczy o zmniejszeniu drożności oddechowej.
  • 44. „Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego” 43 2. W razie zauważenia zanikania oddechu należy ponownie przystąpić do sztucznego oddychania. Trzeba liczyć się z tym, że takie zaburzenia mogą nawracać kilkakrotnie podczas akcji ratowniczej. Niekiedy dopiero po dłuższym czasie ratowania zjawia się normalny oddech, dlatego nie można odstępować od porażonego. 3. Porażonemu nie wolno podawać żadnych leków ani płynów doustnie, dopóki jest nieprzytomny. Nieprzytomnych, jeżeli nie wymagają sztucznego oddychania układać zawsze na boku, z twarzą skierowaną w bok i ku dołowi. 4. W razie wymiotów należy ułożyć głowę porażonego niżej od tułowia, skręcając ją w bok i oczyścić jamę ustną. 5. Kiedy ratowany odzyska przytomność, można podawać łyżeczkami mocną herbatę lub kawę. 6. W przypadku porażenia na wysokości ratujący powinien rozpocząć sztuczna oddychanie zaraz po osiągnięciu porażonego i prowadzić je nadal w czasie sprowadzania porażonego na dół (metoda „usta–usta”). 7. Jeżeli nastąpiło porażenie prądem o napięciu powyżej 1000 V lecz porażony nie utracił przytomności, to mimo wszystko należy zawieźć go do szpitala. 8. Po udzieleniu pierwszej pomocy trzeba porażonego ciepło okryć, obłożyć butelkami z ciepłą wodą lub termoforami i oddać pod opiekę lekarską. Wykonanie pośredniego masażu serca i sztucznego oddychania 1. Porażonego ułożyć jak do sztucznego oddychania. Podłoże musi być twarde. 2. Ratujący klęka za głową porażonego jak przy sztucznym oddychaniu „usta–usta”. Nadgarstek rozwartej lewej ręki kładzie na mostku porażonego (w dolnej 1/3 jego części). Lewa ręka styka się z mostkiem tylko nadgarstkiem. 3. Prawą rękę ułożyć na lewej i teraz dodając ciężar własnego ciała wykonywać krótkie, mocne uciśnięcia mostka (nie uginając łokci) w kierunku kręgosłupa. Po każdym uciśnięciu zwalniać nacisk. Czynność tę powtarzać ok. 60–80 razy na minutę. 4. Po wykonaniu każdych 5 uciśnięć serca wykonać jeden sztuczny oddech „usta–usta”. Jeżeli jest dwóch ratujących jeden wykonuje masaż serca, a drugi sztuczne oddychanie, na przemian 5 pchnięć i 1 oddech. 5. Jedynie połączenie obu metod ratowania tj. sztucznego oddychania i pośredniego masażu serca, może przywrócić życie porażonemu, u którego stwierdzono zatrzymania krążenia. Objawem powrotu samodzielnego krążenia jest utrzymywanie się tętna po zaprzestaniu masażu serca. 6. Przywrócona akcja serca może znów ustać więc ponownie należy wykonywać masaż serca, aż do osiągnięcia stałej poprawy. Pomoc w przypadku obrażeń towarzyszących porażeniu prądem 1. Rany: a) ran nie wolno dotykać brudnymi rękami. Skórę wokół rany obmyć spirytusem, jodyną lub czystą wodą i nałożyć opatrunek z jałowej gazy, b) w razie krwawienia nałożyć na ranę opatrunek uciskowy (gaza i bandaż). 2. Krwotok z kończyn: a) unieść kończynę do góry, owinąć wężem gumowym, paskiem lub sznurkiem lak silnie, aby kończyna była blada (siny kolor świadczy o przekrwieniu, co może doprowadzić do wykrwawienia), b) opaska uciskowa może być założona najdłużej 2 godziny, c) ranę opatrzyć jak podano wyżej. d) wąż gumowy przed założeniem należy rozciągnąć, e) używając paska czy sznurka, kończynę należy owinąć nimi kilkakrotnie,
  • 45. „Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego” 44 f) podkładając warstwę waty lub podobnego materiału. 3. Oparzenia: a) na miejsce oparzone nałożyć jałowy opatrunek, b) pęcherzy nie przekłuwać. c) przy oparzaniu gałki ocznej założyć okład z roztworu kwasu bornego (1 łyżeczka na szklankę wody) lub mocnej herbaty, przewieźć poszkodowanego do szpitala. 4. Złamania: a) w przypadku złamania kości długich (udowej, podudzia, ramieniowej) lub przedramienia należy założyć łupkę lub zaimprowizowaną szynę, dłuższą od złamanej kości. Końce łupki muszą wystawać poza stawy złamanej kości, b) w przypadku złamania kręgosłupa lub miednicy należy porażonego ułożyć i transportować na twardym podłożu (sztywne nosze, deska, drzwi), c) w przypadku złamania obojczyka przybandażować rękę do tułowia, d) w przypadku złamania żeber bandażować klatkę piersiową na wydechu, 5. Zwichnięcia a) przy zwichnięciach należy unieruchomić staw przy pomocy łupki w ten sposób, aby łupka obejmowała przynajmniej połowę długości kości tworzących staw. 4.4.2. Pytania sprawdzające Odpowiadając na pytania, sprawdzisz, czy jesteś przygotowany do wykonania ćwiczeń. 1. Jakie są możliwe następstwa porażenia prądem elektrycznym? 2. Jakie środki techniczne stosuje się by ograniczyć możliwość oraz następstwa porażenia prądem elektrycznym? 3. Kto powinien udzielać pomocy osobie poszkodowanej? 4. Jakie czynniki mają wpływ na wielkość skutków rażenia prądem? 4.4.3. Ćwiczenia Ćwiczenie 1 Omów procedurę sztucznego oddychania oraz masażu serca. Wykonaj próbę akcji reanimacyjnej na fantomie. Sposób wykonania ćwiczenia Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś: 1) omówić procedurę sprawdzania stanu zdrowia osoby rażonej, 2) przygotować fantom do akcji reanimacyjnej, 3) rozpocząć akcję reanimacyjną, dbając o właściwy stosunek ilości ucisków klatki piersiowej do ilości wdechów – należy zasymulować akcję, w której jest tylko jeden ratownik, prowadzić należy akcję przez ok. 5 minut. 4) rozpocząć akcję reanimacyjną, dbając o właściwy stosunek ilości ucisków klatki piersiowej do ilości wdechów – symuluj akcję, w której jest dwóch ratownik, prowadź akcję przez ok. 5 minut. Wyposażenie stanowiska pracy: − fantom do treningów sztucznego oddychania i masażu serca, − literatura wymieniona w punkcie 6 poradnika dla ucznia.