Test ELE.05 — zestaw 3

Dlaczego tak

Napięcie probiercze 500 V DC może uszkodzić elektronikę, a ograniczniki przepięć i odbiorniki podłączone między przewody zafałszują wynik, pokazując ich rezystancję zamiast izolacji. Obwód musi być bez napięcia, a przy pomiarze nikt nie może go dotykać, bo miernik podaje napięcie niebezpieczne. Po pomiarze rozładowuje się pojemność przewodów, zanim ktoś ich dotknie.

Dlaczego tak

Z warunku Z_s · I_a ≤ U₀ największa dopuszczalna impedancja wynosi 230/100 = 2,3 Ω; zmierzone 1,9 Ω jest mniejsze, więc prąd zwarciowy wyniesie ok. 120 A i wyłącznik zadziała bezzwłocznie. Wartość 11,5 Ω powstaje z podzielenia przez prąd znamionowy 20 A zamiast prądu zadziałania — i wskazuje na błędne rozumienie warunku, w którym mniejsza impedancja jest lepsza. W praktyce do wyniku stosuje się też zapas na błąd pomiaru.

Dlaczego tak

Bez przewodu neutralnego odbiorniki z różnych faz łączą się szeregowo między dwiema fazami i dzielą napięcie 400 V według swoich impedancji: słabo obciążona faza dostaje napięcie bliskie 400 V, a mocno obciążona — niewiele. Elektronika po stronie wysokiego napięcia ulega zniszczeniu, a w TN-C przerwany PEN przenosi dodatkowo napięcie na obudowy. Dlatego przewód PEN musi mieć przekrój minimum 10 mm² Cu i nie może być przerywany.

Dlaczego tak

Reflektometr wysyła w kabel impuls i mierzy czas powrotu jego odbicia od miejsca zmiany impedancji — przy znanej prędkości fali daje to odległość do uszkodzenia. Metody mostkowe wyznaczają ją ze stosunku rezystancji. Dopiero wstępnie wyznaczone miejsce precyzuje się metodami trasowymi i odkopuje. Napięcie na końcu kabla powie, że jest uszkodzony, ale nie gdzie.

Dlaczego tak

Źle dokręcony zacisk styka się z przewodem na małej powierzchni, a rezystancja przejścia wydziela ciepło proporcjonalne do kwadratu prądu. Nagrzanie utlenia styk, co jeszcze zwiększa rezystancję — proces sam się nasila aż do nadtopienia izolacji i pożaru. Przewód o większym przekroju grzałby się mniej, nie bardziej. Takie miejsca wykrywa się kamerą termowizyjną podczas przeglądu pod obciążeniem.

Dlaczego tak

Ochronę przepięciową buduje się stopniami: ograniczniki typu 1 na wejściu instalacji przenoszą prądy piorunowe o dużej energii, typu 2 w rozdzielnicach piętrowych ograniczają przepięcia indukowane, a typu 3 przy odbiornikach — resztkowe. Ogranicznik przy gnieździe to typ 3, który nie wytrzymałby prądu piorunowego. Ogranicznik chroni przed przepięciami, a nie przed porażeniem, więc nie zastępuje wyłącznika różnicowoprądowego.

Dlaczego tak

Przycisk TEST wytwarza wewnątrz wyłącznika sztuczny prąd różnicowy i sprawdza, czy mechanizm się zatrzaśnie i otworzy styki — co warto robić regularnie, bo zaciera się on po latach bezczynności. Nie mówi natomiast, przy jakim prądzie i w jakim czasie wyłącznik zadziała, ani czy przewody ochronne w obwodach są ciągłe. To sprawdza się miernikiem wyłączników różnicowoprądowych.

Dlaczego tak

Wyłącznik różnicowoprądowy musi pozostać załączony przy prądzie różnicowym do 0,5 I_Δn i musi zadziałać najpóźniej przy I_Δn. Dla 30 mA oznacza to zadziałanie między 15 a 30 mA. Wyłącznik działający poniżej 15 mA będzie wyzwalał przez normalne prądy upływowe odbiorników, a działający powyżej 30 mA nie zapewnia ochrony uzupełniającej, dla której został zamontowany.

Dlaczego tak

W II klasie ochronności ochronę zapewnia sama budowa urządzenia: izolacja podwójna lub wzmocniona sprawia, że uszkodzenie jednej warstwy nie przenosi napięcia na obudowę. Zacisku ochronnego nie ma i przewodu PE się nie przyłącza. Połączenie obudowy z PE to cecha I klasy, a zasilanie bardzo niskim napięciem — III klasy. Oznaczeniem II klasy jest symbol dwóch kwadratów, jednego w drugim.

Dlaczego tak

W systemie magistralnym wszystkie urządzenia łączy jeden przewód magistrali, a łącznik nie przerywa obwodu odbiornika, lecz wysyła komunikat z adresem, na który reaguje aktor zasilający oprawę. Zmianę funkcji — np. który przycisk włącza które światło — wprowadza się programowo, bez kucia ścian. Tradycyjna instalacja wymaga przewodów od każdego łącznika do odbiornika, co jest źródłem pomyłki w pierwszej odpowiedzi.

Dlaczego tak

Przekaźnik bistabilny zmienia stan przy każdym impulsie: dowolny z przycisków połączonych równolegle krótko podaje napięcie na cewkę i światło włącza się lub gaśnie. Układ jest prostszy od łańcucha łączników schodowych i krzyżowych i łatwo dodać kolejne miejsce sterowania. Łączniki jednobiegunowe połączone szeregowo zapalą światło tylko wtedy, gdy wszystkie będą załączone jednocześnie.

Dlaczego tak

W stanie jałowym przez uzwojenie pierwotne płynie tylko niewielki prąd magnesujący, więc straty w uzwojeniach są pomijalne, a pobierana moc to prawie wyłącznie straty w rdzeniu przy pełnym strumieniu. Straty w uzwojeniach i napięcie zwarcia wyznacza druga próba — stanu zwarcia — przy zwartym uzwojeniu wtórnym i obniżonym napięciu, przy którym płynie prąd znamionowy. Obie próby razem opisują schemat zastępczy transformatora.

Dlaczego tak

Napięcie zwarcia to napięcie, jakie trzeba doprowadzić do zwartego transformatora, aby popłynął prąd znamionowy, wyrażone w procentach napięcia znamionowego. Przy zwarciu na pełnym napięciu prąd będzie więc ok. 100/4 = 25 razy większy od znamionowego — stąd u_k decyduje o prądach zwarciowych i o doborze zabezpieczeń. Wiąże się też ze spadkiem napięcia pod obciążeniem, ale nie opisuje sprawności.

Dlaczego tak

Moment silnika indukcyjnego jest proporcjonalny do kwadratu napięcia: 0,9² = 0,81, czyli moment spada o ok. 19%. Silnik obciążony stałym momentem zwiększa wtedy poślizg i pobiera większy prąd, przez co bardziej się grzeje. Odpowiedź 10% zakłada zależność liniową, która tu nie obowiązuje — i dlatego obniżone napięcie jest groźniejsze dla silnika, niż sugeruje sama wartość spadku.

Dlaczego tak

Różne przekładnie wywołałyby prąd wyrównawczy krążący między transformatorami nawet bez obciążenia, a różne grupy połączeń — przesunięcie faz napięć wtórnych i prąd bliski zwarciowemu. Zbliżone napięcia zwarcia zapewniają, że obciążenie rozkłada się proporcjonalnie do mocy znamionowych. Masa i wiek transformatora nie wpływają na te warunki.

Dlaczego tak

S1 to praca ciągła: silnik może pracować z mocą znamionową dowolnie długo, bo osiąga ustaloną temperaturę mieszczącą się w klasie izolacji. S2 to praca dorywcza (np. S2 30 min), po której silnik stygnie do temperatury otoczenia, a S3 — przerywana, opisana względnym czasem pracy w cyklu. Silnik S2 lub S3 obciążony w pracy ciągłej przekroczy dopuszczalną temperaturę uzwojeń.

Dlaczego tak

Iskrzenie pojawia się, gdy styk szczotki z komutatorem jest niepewny — szczotka jest zużyta, zawieszona w prowadnicy lub za słabo dociśnięta, a komutator zabrudzony, owalny lub z wystającą izolacją między wycinkami. Iskrzenie niszczy komutator i przyspiesza zużycie szczotek, więc usterkę usuwa się przez wymianę szczotek, oczyszczenie lub przetoczenie komutatora.

Dlaczego tak

Napięcie sieci jest najpierw prostowane, w obwodzie pośrednim wygładzane przez kondensatory, a następnie falownik z szybko przełączanymi tranzystorami IGBT wytwarza z niego napięcie trójfazowe o regulowanej częstotliwości i wartości. Autotransformator zmienia tylko wartość napięcia przy stałej częstotliwości, więc nie reguluje prędkości silnika indukcyjnego w szerokim zakresie.

Dlaczego tak

Softstart steruje kątem załączania tyrystorów i podnosi napięcie od wartości obniżonej do pełnej, ograniczając prąd i udar momentu przy rozruchu. Nie zmienia częstotliwości, więc prędkość po rozruchu jest taka sama jak przy zasilaniu bezpośrednim, a regulacja prędkości nie jest możliwa. To odróżnia go od przemiennika częstotliwości, z którym często bywa mylony, bo oba są elektronicznymi urządzeniami przed silnikiem.

Dlaczego tak

Czujnik prędkości przekazuje wartość rzeczywistą do regulatora, który porównuje ją z zadaną; gdy obciążenie spowalnia silnik, różnica rośnie i regulator zwiększa zasilanie. Ujemne sprzężenie przeciwdziała więc odchyłkom i stabilizuje prędkość. Nieograniczony wzrost byłby skutkiem sprzężenia dodatniego. Źle dobrane nastawy regulatora mogą wywołać drgania, ale nie jest to cecha sprzężenia ujemnego jako takiego.

Dlaczego tak

Gdy zero skali odpowiada 4 mA, prąd 0 mA oznacza jednoznacznie uszkodzenie — przerwę w przewodzie lub brak zasilania przetwornika — i sterownik może na nie zareagować alarmem. Dodatkowo te 4 mA mogą zasilać przetwornik dwuprzewodowy. Sygnał prądowy jest odporny na spadki napięcia na długich przewodach, bo w szeregowej pętli prąd jest wszędzie taki sam.

Dlaczego tak

Regulator dwupołożeniowy zna tylko dwa stany wyjścia — załączone i wyłączone — a różnica między progami załączania i wyłączania (tu 4 °C) to histereza. Zapobiega ona częstemu przełączaniu przy temperaturze drgającej wokół jednej wartości, co szybko zużyłoby styki. Regulator proporcjonalny zmieniałby moc grzałki płynnie, w zależności od odchyłki temperatury.

Dlaczego tak

Tachometr optyczny liczy impulsy światła odbitego od znacznika przyklejonego do wału i przelicza je na obroty na minutę. Pomiar jest bezpieczny, bo nie wymaga zbliżania się do wirujących części, i nie obciąża wału. Podobnie działa stroboskop. Czujnik zegarowy mierzy przemieszczenia, np. bicie wału, a nie prędkość.

Dlaczego tak

Kierunek obrotów silnika trójfazowego zależy od kolejności faz w gnieździe. Wskaźnik kolejności faz pokazuje ją bez uruchamiania silnika, więc napęd, który nie może pracować wstecz — pompa, sprężarka, przenośnik — nie zostanie narażony na obroty w złą stronę. Miernik izolacji i amperomierz nie rozróżniają kolejności faz, a watomierz jednofazowy mierzy moc w jednym obwodzie.

Dlaczego tak

W suchej izolacji po przyłożeniu napięcia prąd stopniowo maleje, bo dielektryk się polaryzuje, więc rezystancja zmierzona później jest wyraźnie większa — współczynnik absorpcji powyżej ok. 1,3 uznaje się za dobry. W izolacji zawilgoconej prąd upływu przez wilgoć dominuje, rezystancja prawie nie rośnie w czasie i współczynnik jest bliski 1. Zwarcie międzyzwojowe i przerwę wykrywa się pomiarem rezystancji uzwojeń, a nie izolacji.

Dlaczego tak

Samo uzwojenie główne wytwarza pole pulsujące, które nie daje momentu rozruchowego, ale podtrzymuje obroty, gdy wirnik już się kręci — stąd objaw ruszania po popchnięciu w dowolną stronę. Pole wirujące potrzebne do rozruchu wytwarza uzwojenie pomocnicze z kondensatorem, więc usterka leży w tym obwodzie. Przy uszkodzonym uzwojeniu głównym silnik nie pracowałby nawet po popchnięciu.

Dlaczego tak

Wkładki aM mają zakres wyłączania niepełny: działają przy prądach zwarciowych, a przepuszczają prądy rozruchowe i przeciążenia, bo nie są do nich przeznaczone. Pozwala to dobrać wkładkę bliską prądowi silnika bez przepalania się przy rozruchu. Przed przeciążeniem musi chronić osobny przekaźnik termiczny lub wyłącznik silnikowy. Wkładki gG mają pełny zakres i chronią przed obydwoma zagrożeniami.

Dlaczego tak

„Insulation class” to klasa izolacji: każda litera odpowiada najwyższej temperaturze, jaką izolacja uzwojeń znosi przez przewidziany czas życia — dla klasy F jest to 155 °C. Stopień ochrony obudowy oznacza się kodem IP, klasę sprawności — IE, a rodzaj pracy — S1, S2 itd. Wszystkie te oznaczenia stoją na tej samej tabliczce, dlatego łatwo je pomylić.

Dlaczego tak

Pracochłonność wynosi 40 · 20 min = 800 min, czyli 13 h 20 min pracy jednej osoby. Dwóch elektryków dzieli tę pracę na pół: 400 min, czyli 6 h 40 min — na tyle trzeba zaplanować zadanie. Wynik 13 h 20 min to pracochłonność całkowita, a nie czas realizacji, a 3 h 20 min powstaje po podzieleniu jej przez cztery. Przy planowaniu dolicza się jeszcze czas przygotowania i sprawdzenia.

Dlaczego tak

Podział zadań w zespole musi uwzględniać kompetencje, a w przypadku prac szczególnie niebezpiecznych — uprawnienia i przeszkolenie wymagane przepisami. Kierujący odpowiada za to, komu powierza pracę. Stażysta może się uczyć przy pracach na wyłączonym urządzeniu pod nadzorem, ale nie jest dopuszczany do prac pod napięciem. Szybkość pracy nie zastępuje kwalifikacji.

Dlaczego tak

Dobra dyspozycja nie pozostawia miejsca na domysły: zakres pracy, miejsce, termin i warunki bezpieczeństwa — np. które obwody są wyłączone i kto je wyłączył. Niejasne polecenie przy urządzeniach elektrycznych może doprowadzić do pracy na niewłaściwym obwodzie. Swoboda w wyborze techniki wykonania jest możliwa, ale dopiero w granicach tak określonego zadania.

Dlaczego tak

Połączenia zaciskowe z czasem luzują się pod wpływem cykli cieplnych, a poluzowany zacisk nagrzewa się i może wywołać pożar — dlatego ich dokręcenie jest jedną z najważniejszych czynności przeglądu. Ocenia się też przebarwienia, uszkodzenia obudów i działanie aparatów, a kurz usuwa się, bo z wilgocią tworzy ścieżki upływu. Aparaty wymienia się, gdy są uszkodzone, nie profilaktycznie wszystkie.

Dlaczego tak

Wartość wymagana jest wartością graniczną: wynik poniżej niej oznacza obwód niespełniający wymagań, niezależnie od tego, jak blisko granicy się znajduje. Przyczyną bywa wilgoć w puszkach, uszkodzony przewód lub pozostawiony odbiornik — trzeba ją zlokalizować, np. dzieląc obwód na części. Pomiar niższym napięciem, by „poprawić” wynik, jest niedopuszczalny, bo zmienia warunki badania określone w normie.

Dlaczego tak

Zabezpieczenie chroni przewody, które znajdują się za nim. Dlatego stoi na początku obwodu, a jeśli dalej przekrój maleje — np. przy odgałęzieniu cieńszym przewodem — obciążalność spada i potrzebne jest kolejne zabezpieczenie dobrane do cieńszego przewodu. Zabezpieczenie na końcu obwodu zostawiłoby cały przewód przed nim bez ochrony.

Dlaczego tak

Charakterystyka mechaniczna silnika indukcyjnego ma maksimum przy poślizgu krytycznym. Moment obciążenia może chwilowo przekroczyć znamionowy, ale jeśli przekroczy krytyczny, silnik zwalnia coraz bardziej, pobiera duży prąd i utyka. Stosunek momentu krytycznego do znamionowego, zwykle 2–3, określa przeciążalność silnika. Przy prędkości synchronicznej i zerowym poślizgu moment wynosi zero.

Dlaczego tak

Zwarcie z korpusem to uszkodzenie izolacji między uzwojeniem a obudową, więc bada się je miernikiem rezystancji izolacji. Rozłączenie połączeń uzwojeń, np. mostków na tabliczce zaciskowej, pozwala ustalić, które uzwojenie jest uszkodzone. Pomiar prądu pod obciążeniem nie wskaże tego typu usterki, a próba uruchomienia uszkodzonego silnika grozi porażeniem, jeśli ochrona nie zadziała.

Dlaczego tak

Kolejna osoba pracująca przy instalacji wyłączy obwód na podstawie opisu i schematu. Jeśli nie odpowiadają one stanowi faktycznemu, może pracować przy obwodzie, który uważa za wyłączony, a który jest pod napięciem. Aktualna dokumentacja powykonawcza jest więc warunkiem bezpieczeństwa, a nie formalnością. Usunięcie opisów tylko przenosi problem na kolejnego elektryka.

Dlaczego tak

Instalacja podtynkowa w rurkach jest projektowana tak, by przewody dało się wymienić bez kucia — wciąga się nowy odcinek między puszkami. Połączenia wolno wykonywać wyłącznie w dostępnych puszkach, więc złączka ukryta w rurce jest niedopuszczalna. Taśma izolacyjna nie przywraca parametrów izolacji przewodu, a uszkodzenie niewidoczne pod tynkiem stanie się miejscem przegrzania lub upływu.

Dlaczego tak

Moc po obu stronach idealnego transformatora jest taka sama: 24 V · 2 A = 48 VA, więc prąd pierwotny to 48/230 ≈ 0,21 A. Prądy mają się do siebie odwrotnie niż napięcia — strona o wyższym napięciu pobiera mniejszy prąd. Wynik 19 A powstaje po pomnożeniu prądu przez przekładnię zamiast podzielenia. Rzeczywisty prąd będzie nieco większy o prąd magnesowania i straty.

Dlaczego tak

Wirnik pierścieniowy ma uzwojenie trójfazowe wyprowadzone na trzy pierścienie, na których ślizgają się szczotki. Dołączenie przez nie rezystorów zwiększa moment rozruchowy i zmniejsza prąd rozruchowy; po rozruchu rezystory się zwiera. Pierścienie nie przełączają kierunku prądu jak komutator maszyny prądu stałego — łączą uzwojenie z obwodem zewnętrznym w sposób ciągły.