Pripomoček za pripravo na kolokvije in izpite.

SEZNAM VPRAŠ A NJ IN NA LOG
PREDMETA
LADIJSKI STROJNI ELEKTROSISTEMI
(DODATEK: POGLAVJA Z STCW USK LAJENEGA UČNEGA NAČRTA)
PRIPRAVIL F. DIMC
V PORT OROŽU, 24. APRIL 2014
1
Glede na zahteve STCW predmet vsebuje
STCW requirements:
- razlago običajnih razlogov za kratke stike in
odpravljanje vzrokov zanje
- risanje in razlaga preprostih električnih vezij
- ponazoritev kako se tokokrog zaključuje z
ozemljitvijo v skupni točki
- dejstvo, da je jakost toka sorazmerna
priključeni napetosti (Ohmov zakon)
- ability to explain the common cause of a short
circuit and how the circuit might be protected
- ability to draw and explains a simple electric
circuit
- ability to illustrate how a circuit may be
completed by using grounds to a common point
- ability to state that the strength of the current
is proportional to the applied voltage
Osnovne konfiguracije in načela delovanja:
• elektriške opreme:
• generator in razvodni sistem
• priprava, zagon in preklapljanje
generatorjev
• osnovne vrste elektriških motorjev, vključno
s posebnostmi zagona
• visokonapetostne instalacije
• sekvenčni regulacijski sistemi in
pripadajoče naprave
• elektronske opreme:
• karakteristike osnovnih elementov
elektronskih vezij (upor, kondenzator,
tuljava, dioda, integrirano vezje)
Basic configuration and operation principles of
the following electrical, electronic and control
equipment:
•
electrical equipment:
− generator and distribution systems,
− preparing, starting, paralleling and changing over
generators,
− electrical motors including starting
methodologies,
− high-voltage installations,
− sequential control circuits and associated system
devices,
− electronic equipment: characteristics of basic
electronic circuit elements.
Razlaga elektriških in preprostih elektronskih
shem
Varnostne zahteve za delo z elektriškimi
sistemi na ladjah, vključujoč tudi navodila za
varen odklop elektriške opreme, ki omogočajo,
da osebje lahko začne delati (menjava,
popravila) na omenjenih sistemih
Vzdrževalna
dela
in
popravila
opreme
elektriških sistemov, stikališč (komandnih
pultov), elektriških motorjev, generatorjev ter
enosmernih elektriških sistemov in naprav
Zaznavanje nepravilnega delovanja elektriških
naprav ali instalacij, lociranje napak in načini
kako odpraviti škodljive posledice.
Zasnova in delovanje elektriških preizkusnih
naprav in merilne opreme.
Poleg minimalnih izrecno
STCW vsebin program vsebuje:
•
•
zahtevanih
Elektrostatika: električni naboj, električno
polje.
Elektrodinamika: električna napetost,
električni tokokrog, električni tok, osnovni
2
The interpretation of
electronic diagrams.
electrical
and
simple
Safety requirements for working on shipboard
electrical systems, including the safe isolation of
electrical equipment required before personnel
are permitted to work on such equipment.
Maintenance and repair of electrical system
equipment,
switchboards,
electric
motors,
generator and DC electrical systems and
equipment.
Detection of electric malfunction, location of
faults and measures to prevent damage.
Construction and operation of electrical testing
and measuring equipment.
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
zakoni električnega tokokroga.
Elementi električnega tokokroga: vodniki,
izolatorji in njihova izolacijske upornost;
polprevodniki: polprevodniške diode in
tranzistorji, integrirana vezja, močnostni
polprevodniki
Uporaba električne energije: elektrotermija,
električna razsvetljava in pogon;
elektrokemija: galvanski členi in
akumulatorji.
Elektromagnetizem in električna indukcija.
Generiranje, transformiranje in razvod
električne energije: generator enosmernega
toka, generator izmeničnega toka: dušilka v
izmeničnem tokokrogu, jalov tok in jalova
moč, električni transformator, vodniki,
stikala, varovala in izklopni elementi.
Trifazni prenos električne energije: trifazni
transformator.
Asinhroni stroj: osnovne konstrukcije,
energijska bilanca, karakteristika momenta,
pogonska stabilnost, zagon, regulacija
vrtljajev.
Sinhroni stroj: osnovne konstrukcije,
sinhronska reaktanca, vektorski diagrami,
vzbujevalni tok, sinhronizacija.
Komutatorski stroji: osnovne konstrukcije,
osnovne vezave, karakteristike momentov;
navitja električnih rotacijskih strojev.
Statični pretvorniki električne energije:
delovanje pretvornikov, usmerniki, krmiljeni
usmerniki (diodni usmernik (SCR) in
tiristorski usmernik (GTO)), razsmerniki.
Ozemljenost ladijskih električnih naprav,
zagotavljanje varnosti in gospodarnosti
plovbe z vidika rabe električne energije
Seznanitev z zahtevami po rednih
kalibracijah in certificiranju merilnih naprav
3
OD »ZAKAJ ME TRESE?« DO PODLAGE LADIJSKIH STROJEV
Napotek je namenjen vsem, ki se pripravljate na izpit Ladijski strojni
elektrosistemi in vam elektrika pomeni neopredeljiv pojem, vse povezano s teorijo
elektrike pa samo spomin na bridko izkušnjo, ko vas je stresla omrežna napetost.
Spoznavajte področje elektrike s študijem naravnih zakonov in s preudarno
vsakdanjo uporabo električnih strojev in naprav.
Po predmetniku, temelječem na standardih mednarodne pomorske organizacije
IMO, zajetih v konvenciji STCW 1, morate najprej razumeti osnove elektrotehnike,
da boste v kasnejših predmetih razumeli tudi kakšno vlogo ima elektrika v raznih
napravah na ladji in kako je pomembna za varnost delovanja ladijskega
energetskega omrežja. Shranite si, kar boste preštudirali!
PREDSTAVLJAJTE SI ELEKTRIŠKE VELIČINE
Da lažje razumemo pojave okoli sebe, si pomagamo s primerjavami. Preberite si
naslednjo primerjavo med generatorjem in vodno črpalko, ki vam lahko pomaga
ustvariti neko predstavo o najpogosteje uporabljanih elektriških izrazih.
Generator/črpalka vzpostavlja električno napetost/tlak in poganja
elektriški tok/vodo po omrežju/cevovodu. Elektriški tok/voda teče od
pozitivnega priključka/ pipe, kjer je visok elektriški potencial/visok
tlak proti negativnemu priključku/odtoku, kjer je nizek elektriškii
potencial/nizek tlak, tok pač vedno teče od visokega potenciala/tlaka
proti nizkemu.
Količina elektriškega naboja/vode, ki preteče v določenem času, se meri
v ampersekundah/kubičnih metrih.
Hitrost pretoka, imenovana tok/pretok, pa se meri v amperih/kubičnih
metrih na sekundo. Napetost generatorja/tlak črpalke potiska naprej
pretakano količino, upornost/trenje v tokokrogu/vodovodu pa
pretakano količino zadržuje.
1
IMO Model Course 7.04, Officer in charge of engineering watch
4
PREŠTUDIRAJTE IN SI ZAPIŠITE ODGOVORE NA VPRAŠANJA
Za začetek študija uporabite literaturo
1. KERNEV, Dušan. Ladijska elektrotehnika II. Portorož: Visoka pomorska in prometna
šola v Piranu, 1993, 339 str COBISS.SI-ID: 800027
2. KERNEV, Dušan, Osnove elektronike (1982, 2004) (v knjižnici FPP oz. fotokopirnici)
3. YOUNG, W. A., Marine Electrical Basics Workbook (2000) (pri predavatelju)
4. HALL, D. T., Practical marine electrical knowledge, Second edition, Witherby's
Seamanship, 1999, ISBN 1 85609 182 3.
5. DIMC, Franc, ČOP, Rudi. Elektrotehniški praktikum : za študente pomorstva in
tehnologije prometa. 2., popravljena izd. Portorož: Fakulteta za pomorstvo in promet,
2005. ISBN 9616044737.
6. HAMLER, Anton. Elektrotehnika. Maribor, Fakulteta za elektrotehniko, računalništvo
in informatiko, 2004. ISBN 864350596X.
7. A Pocket Book of Marine Engineering: Questions & Answers, Witherby Seamanship
International Ltd, 2009, ISBN 139781905331802.
8. JOFFE, Elya B., LOCK, Kai-Sang. Grounds for Grounding, Wiley, 2010, ISBN 978-0471-66008-8.
Shema snovi in gradiva: Osnovno gradivo, Dodatno gradivo za poglobitev
Teoretične osnove
Elektrotehniški
(tehnologija)
Elektronika
Električna oprema
način
elektriški in magnetni pojavi, veličine (2.
str. 1-28)
polprevodnik (2. str. 35-36),
piezo-el. pojav (2. str. 59-61)
tiristorji (1. str. 41)
razmišljanja vzbujevalni
sklop:
transformator,
usmernik (1. str. 23-40)
paralelno
delovanje
generatorjev
sinhronizacija (1. str. 42-61)
stikala,
releji,
avtomatska
razbremenitev omrežja ladje (1. str. 6279)
električni motorji (1. str. 80-116, 3. str.
A4-1)
električni pogon (1. od 202 do 220)
el. korozijska, magnetna zaščita (1. str.
254-258)
preračun baterij na ladji (3. str. C13)
merjenje hitrosti, ugreza ladje (1., str.
230-253)
merjenje temperature (1. str. 259-265)
meritve izpušnih plinov, slanosti (1. str.
266 – 276)
protipožarna zaščita (1. str. 277-288)
hladilne naprave (1. str. 119-122)
merjenje odklona krmila (1. str. 288-289)
merjenje vrtilnega momenta (1., 292-296)
električni merilni instrumenti (1. str. 297338)
5
Nekaj konkretnih možnih izpitnih vprašanj in tudi nalog najdete na moji spletni strani v
mojih zapiskih s predavanj (http://lses.wordpress.com/).
Če odgovorov še ne najdete:
si pomagajte z drugo literaturo v knjižnici FPP.
pridite na pogovor.
Če niste prepričani, da veste pravilen odgovor, napišite kako odgovor vi
razumete in besedilo pošljite po e-pošti.
6
PREŠTUDIRAJTE IN SI ZAPIŠITE ODGOVORE NA VPRAŠANJA
Na večino vprašanj poiščite odgovore sami, precej odgovorov je
kratkih in služijo samo za pomoč pri učenju, vsekakor pa niso
dovolj za opravljanje ustnega izpita.
1. Kaj je elektrika?
2. Definicija električnega toka, enota za tok in definicija enote toka.
3. Navedite približne meje za male, srednje in velike tokove. Navedi čim več primerov
področij uporabe malih, srednjih in velikih tokov.
mali: pA, nA, mikroA (senzorji, merilne naprave)
srednji: mA (od meje človekovega zaznavanja do smrtno nevarnih vrednosti) primeri:
gospodinjski aparati, elektronika
veliki: A, kA (elektro energetika, strela)
4. Kje v pomorski praksi je meja nizke/visoke napetosti?
(vir: Seagull CBT, #0232, High Voltage, Equipment and Testing)
7
5. Opišite razliko med primarnimi in sekundarnimi galvanskimi členi! Ponazorite s primeri
enih in drugih.
Primarni členi pretvarjajo kemijsko vezano energijo neposredno v električno, sekundarni
členi pa so 'skladišče' za energijo, namenjeno kasnejši rabi. Sekundarne zato imenujemo
tudi akumulatorji, včasih so jih imenovali tudi 'mokri členi', primarne pa 'suhi'. V modernih
izvedbah je vedno več 'suhih akumulatorjev' (gel).
Primarne člene najpogosteje rabimo kot cink-ogljikove alkalne baterije za ročne svetilke.
Čeprav jih ne uporabimo niti enkrat, se tem baterijam povečuje notranja upornost oz. se
njihova kemijska energija počasi 'razkraja' v notranjo. Toplota v skladiščnem prostoru
razkroj celo pospešuje, saj se prej izsušijo. Po predvidenem izteku dobe uporabnosti niso
več uporabne.
Dober primer sekundarnega člena je avtomobilski svinčev akumulator, ki se polni med
delovanjem avtomobilskega motorja z notranjim izgorevanjem, praznijo pa ga elektriški
porabniki (žarometi, elektronika...)
6. Kako napolnimo baterijo, ki smo jo prinesli iz skladišča?
Negativni pol na negativni del, pozitvni na pozitivnega, vkljucimo polnilec. Za proces
polnjenja akumulatorja je bistveno, da tok steče v obratno smer kot med praznenjem. S
tem tokom v obratno smer se vzpostavlja začetno stanje aktivnih delov galvanskih členov,
s čimer se spet pojavi energija v kemijskih vezeh. Ko bomo na galvanski člen priključili
električni porabnik, se bo kemijsko vezana energija pretvorila v električno.
7. Kako ugotovimo za koliko se je akumulatorska baterija že napolnila Kateri merilnik
uporabljamo za katere vrste členov?
Z voltmetrom ali z merilnikom specifične gostote elektrolita (bolj gost elektrolit pomeni
bolj poln akumulator in obratno: bolj redek elektrolit – bolj prazen akumulator.)
8. Razložite delovanje merilnika specifične gostote!
Masni pretok je odvisen od specifične gostote medija, preseka odprtine in hitrosti s katero
medij teče skozi dano odprtino. Specifična gostota je odvisna tako od tlaka, kot od
temperature. Merilnik specifične gostote je steklena ampula, na na spodnjem delu
obtežena, da se ampula v tekočini lahko postavi pokonci. V raztopini je merilnik bolj ali
manj potopljen, odvisno od gostote: če je raztopina bol ali manj gosta. Vrat ampule je
tako opremljen z merilno lestvico, da vrednost na gladini daje vrednost specfične gostote
raztopine.
8
9. Kaj je usmernik? Za kaj ga uporabljamo?
Usmernik je naprava, ki pretvori izmenično napetost, ki ima obliko sinusoide, v enosmerno
napetost. Sestavljeni so iz diod: štirih (dvopulzni enofazni usmernik) ali šestih (šestpulzni
trifazni usmernik).
Usmernik je naprava, primerna za polnjenje baterij. Akumulatorjev ne moremo polniti z
izmeničnim tokom, ki je običajen v elektroenergetskih omrežjih. Rabimo, kot smo že
omenili, tok samo v nasprotni smeri kot med praznenjem, ne pa spreminjanja smeri toka
50 krat ali 60 krat na sekundo.
10. Merimo napetost baterije. Kaj odčitamo na voltmetru in kaj na merilniku specifične
gostote, ko je baterija polna?
Na voltmetru odcitavamo napetost, na merilniku specificne gostote pa gostoto elektrolita.
11. Kaj pomeni izraz zaporedna vezava? Skicirajte baterijo in ji zaporedno vežite
elektromagnet. Vključite še tlivko, ki bo gorela samo takrat, ko bo skozi
elektromagnet tekel tok.
12. Kaj je razsmenik (angl. Inverter), za kaj ga uporabljamo in kaj ga sestavlja?
13. Kaj pomeni izraz vzporedna vezava? Skicirajte kako na baterijski izvor vežete
vzporedno tri pare žarnic.
14. Kaj pomeni izraz kombinirana vezava? (Kombinacija zaporedne in vzporedne vezave)
Skicirajte kakšen primer.
9
15. Kaj pomeni izraz odprte sponke (ang. open circuit)?
Električna vezava, pri kateri nimamo na izvor priključenega nobenega porabnika. V vezavi
odprtih sponk imamo samo napetost, ne teče pa noben tok.
16. Kaj pomeni izraz kratek stik (nem. kurzschluss)?
(http://www.youtube.com/watch?v=F6XuT90x7-Y)
Kratek stik je direktni medsebojni stik med dvema ali večimi vodniki ali priključki (brez
vmesnega vezanega porabnika), kar povroči ogromen električni tok.
17. Kaj pomeni, da je električno vezje ozemljeno?
To je vezje, ki je v stiku z zemljo. Brez učinka je, če je vezje ozemljeno na enem mestu,
ker tokokrog ni speljan tako, da bi tekel tok in ni nevarnosti za kratek stik. Če pa imamo
vezje ozemljeno na dveh mestih, je možno, da nastane kratek stik. Dve ozemljitveni točki
povečujeta možnost, da toki najdejo novo, neželeno pot po enem stiku z ozemljitvijo in se
vračajo po drugem stiku.
Ali je vezje ozemljeno ali ne na ladji najlažje preizkusimo s testno lučko. Prvo sponko
lučke (1) priključimo na eno stran vezja,drugo sponko lučke (2) pa na kovinsko ogrodje
ladje. Lučka bo svetila, če smo sponko (1) priključili na mesto, od katerega je do
ozemljitve vmes še izvor napetosti. Preizkus ne bo pokazal mesta ozemljitve, toda potrdil
bo, da je vezje ozemljeno.)
18. Kako detektiramo ozemljitev ali fazo na nadzorni plošči?
(s testno lučko ali ozemljitvenim voltmetrom, opišite)
19. Kako zagotovimo dobro ozemljitev na ladji?S tem, da ozemljimo vse kriticne dele ladje; to so deli, ki so kljucni za delovanje in
varnost ladje, ter morajo zagotoviti neprekinjeno delovanje vseh sistemov na ladji
10
20. Kako boste našli mesto, kjer je naprava ozemljena?
Žica, oz. kovinski del se dotika tal oz. naprave. Kako boste to mesto sistematično našli?
21. Kako izgleda enopolno stikalo?
Je stikalo, ki sklenja ali razklenja tok enega vodnika.
22. Kako izgleda dvopolno stikalo?
Je stikalo, ki sklenja ali razklenja tok dveh, med seboj ločenih vodnikov.
23. Za kaj se rabi večpoložajno stikalo (preklopnik)?
Vrsta stikala za vklop/izklop svetil ali električnih naprav z večimi funkcijami. Običajno se
uporablja za vklop motorja, ker ob zagonu potrebuje rotor večji tok (v vezavi zvezda), ko
doseže nazivne vrtljaje pa za obratovanje (ponavadi) zadošča manjši tok, ki ga dosežemo z
vezavo trikot.
24. Kaj je značilno za prevodnik, kaj za izolator?
Prevodnik ima majhno upornost, da lahko skozi njega stece tok; izolator ima veliko
upornost. Povejte koliko približno ima vsak od njiju upornost v omih!
25. Kaj je polprevodniški material in za katere elemente ga uporabljamo?
11
26. Kateri prevodnik je najboljši od trenutno znanih? Zakaj se pogosto uporablja baker?
Platina je še boljši prevodnik kot srebro. Baker je najugodnejši glede na razmerje
cena/prevodnost, ter se ne poslabša na zraku kot srebro. Katera reakcija pa je kriva za
poslabšanje lastnosti srebra?
27. Kaj je zbiralka in kakšen je njen namen?
Zbiralke so palice raznih profilov prevodnega materiala, ki v tripolni izvedbi lahko
predstavljajo enojni, dvojni ali trojni sistem in ki so priključene na vse dovode in
odvode električne nergije preko stikalnih aparatov (stikal, kontaktorjev...). Vzdolž
svoje dolžine so lahko tudi deljene preko odklopnika ali ločilnika.
28. Kaj je ločilka in za kaj se uporabljajo? Na katere parametre ločilk moramo biti
pozorni?
Ločilke uporabljamo zato, da očitno ločimo del energetskega omrežja, ki ni pod
napetostjo od dela, ki je pod napetostjo. Varnost operaterjev in vzdrževalcev se s
tem poveča. Ločilke izbiramo glede na nazivno napetost in največji dopustni tok
pri normalnih pogojih obratovanja.
29. Kaj je varovalka?
Avtomatsko električno stikalo, ki v primeru napake (ki se kaže kot prevelik tok) prekine
električni tokokrog in tako varuje pred kratkim stikom.
30. Naštejte tri vrste varovalk!
Magnetne varovalke, termično-magnetne varovalke, visoko-napetostne varovalke, nizkonapetostne varovalke, glede na hitrost ločimo hitre in počasne (kdaj mora varovalka
odreagirati hitro, kdaj lahko počasi?).
12
31. Opišite tri vrste varovalk, ki jih najpogosteje srečamo v vezjih?
32. Katera vrsta varovalk se uporablja na 880 V napajalnih vodnikih?
Ker je napetost že visoka, kremenčev pesek ne zagotavlja več zadosti gašenja obloka ob
raztalitvi, zato se kot sipki material uporablja boraks. Uporabljajo se tudi varovalni
elementi, ki izklopijo ob visoki temperaturi vodnika (bimetal).
33. Kako potrdimo ali ovržemo, da je varovalka pregorela?
Pogledamo, če žica ni več sklenjena med mostički (glej avtomobilske varovalke).
Uporabimo testno lučko. Če lučka gori, je varovalka cela, če ne gori, je varovalkina žička
staljena.
34. Kaj je kontaktor? Kako deluje?
Naprava za vzpostavitev in prekinitev energetskega (glavnega) električnega tokokroga
preko drugega tokokroga. Sklenemo ali razklenemo kontakte v 24 V vezju in s tem
kontroliramo vklop nekega porabnika. Kontaktor vklopi napravo, ko z napetostjo 24V iz
transformatorja premaknemo jedro elektromagneta, ki obenem premakne kontakt, s tem
pa se sklene glavni tokokrog, po katerem napravam dobavljamo električn energijo.
35. Kaj je SF6 in za kaj se uporablja?
36. Kaj morate spremljati pri stikalih in kontaktorjih?
Material kontaktov je zaradi iskrenja (obloka) ob vklopu in izklopu zelo obremenjen, zato
mora za dobro in dolgo delovanje teh elementov material kontaktov imeti primerne
lastnosti. Za zanesljivo dolgoletno delovanje stikala je pomembna zlasti kvalitetna zaščita
stikal pred iskrenjem pri preklopu (gladke površine, ki se ne zmehčajo, ko skoznje teče
tok). Kvalitetna zascita je pomembna za preprečevanje iskrenja s hkratno omejitvijo toka
in napetosti na stikalu med preoklopom.
13
37. Kako določimo presek žice A?
Najprej s kljunastim merilom izmerimo premer D in vstavimo A = π (D/2)2
38. S katerim instrumentom preizkusimo izolacijo? Kako vežemo instrument, če
preizkušamo izolacijo do ozemljitve, kako če izolacijo med fazama?
a) upornost z megaommetrom in b) električno trdnost z izvorom visoke napetosti in
ampermetrom (spomnite se vaje preizkus izolacije)
39. Kako dimenzije žice vplivajo na upornost žice?
Večji premer ⇒ manjša upornost
40. Kako temperatura vpliva na upornost žice?
Baker ima pozitivni temperaturni kooeficient, kar pomeni: vecja temperatura bakrene
žice = vecja upornost (spomnite se vaje UI metoda merjenja upornosti tuljave).
41. Kaj je signalna plošča? Kaj jo sestavlja?
Signalna plošča daje operaterju nadzor nad napravami v ladijski strojnici. V ta namen so
zbrani indikatorji (signalne lučke), merilni instrumenti in povezave, na čelni strani plošče
pa so logično izrisani simboli posameznih naprav. Po standardih so zraven stikal tudi
varovalke in nekateri zaščitni elementi.
14
42. Kakšne podatke o delovanju ladje dobimo s signalne plošče?
Da ladja (oz. motorji) obratuje na visoki napetosti. Z nadzorne plosce izvemo kateri
podsistemi so pod napetostjo (v pripravljenosti), kateri obratujejo, tudi kolikšno moč
rabijo posamezne naprave, temperaturo sistemov (pregrevanje). Signalna plošča nam
lahko tudi nakaže nevarnosti na ladji v povezavi z elektriko (katero kombinacijo
navedenih podatkov lahko jemali kot nevarno situacijo?).
43. Kaj je motor? Kaj je generator?
Motor je delovni stroj, ki uporablja energijo za premikanje gredi (mehanskih delov);
spreminja vrsto energije (elektricno, termicno) v mehansko energijo. Generatorji
spremenijo mehansko moc v elektricno; generirajo električno energijo.
44. Povejte Ohmov zakon! Razložite na dveh primerih njegovo uporabnost.
Ohmov zakon je ZAKON. Povejte kaj povezuje ta zakon med seboj, kakšno posebnost je
odkril Ohm? (kaj je med seboj v sorazmerju, kaj je med seboj v obratnem sorazmerju?)
Količnik napetosti in toka (je kaj ?), U=IR; možen izračun upornosti elementa; izračunamo
napetost v sami zici; ali izračun toka, ki teče skozi prevodnik.
45. Kaj je trajni magnet?
Magnet narejen iz magnetnega materiala, ki ostane magneten, ko ga namagnetimo.
46. Kaj je elektromagnet?
Iz česa je sestavljen? V primerjavi s trajnim magnetom, se moc elektromagneta spreminja
z spremembo elektricnega toka ki tece skozi njega. Magnetna polja se lahko spremenijo
(magnetnemu polju se lahko spremeni jakost in smer – kaj od tega spreminjate v
elektromagnetu?) z obratno smerjo toka.
47. Kakšen učinek imata severni in južni pol magneta drug na drugega?
15
48. Kaj vzpostavlja magnetno polje? (Tuljava iz bakrene žice po kateri teče tok...) kako še
vzpostavimo magnetno polje?
49. Razložite kako se generira električna napetost v generatorju!
napetost se inducira na statorju (opišite bolj podrobno)
50. Kaj je preostala namagnetenost (ang. residual magnetism)?
51. S čim kontroliramo izhodno napetost generatorja?
52. Kakšen namen ima ampermeter?
53. Kakšna je razlika med enosmernimi in izmeničnimi generatorji?
Enosmerni generator rabi komutator, da mu zagotovimo napajanje rotorja, ustvarja
enosmerno električno napetost. Izmenicni generator pa rabi drsne obroče, preko katerih
mu zagotovimo napajanje rotorja. (Ali veste kaj je to kotva?) V splošnem sta si enosmerni
in izmenični generator podobna, saj ju sestavljajo elektromagneti v rotorju in navitja v
statorju.
54. Kaj nadzorujete pri generatorjih?
16
55. Vsaka ladja ima dva ali več generatorjev, vsaj eden deluje, drugi je ali so v
pripravljenosti. V rednih presledkih, ponavadi enkrat na teden, se vlogi zamenjata.
Temu rečemo zamenjava generatorskih funkcij in vključuje najprej zagon generatorja
(skupaj z zagonom njegovega dizelskega motorja) in izklopom dotlej delujočega
generatorja (in 'pogasitvijo' njegovega dizla). Kako pa opravimo zagon generatorja
in vklop (s sinhronizacijo)?
VKLOP:
1. kontaktor (circuit breaker) in glavno stikalo na razdelilni plošči sta najprej izklopljena
2. z roko za en obrat zavrtimo rotor s čimer se prepričamo, da generator ni mehansko
zavrt,
3. preverimo komutator, če so ščetke nameščene
4. preverimo nivo mazalnega olja v ležajih pogonskega motorja
5. odpremo cevi za kondenz in izpušne ventile
6. odpremo ventil za dotok pare, da omogočiš počasne obrate motorja
7. opazujemo podmazane elemente
8. ko se motor ogreje, ga spravimo do polnih obratov
9. zapremo cevi za kondenzat
10. nastavimo tok v rotorju, da dobimo (inducirano) napetost nekaj voltov nad trenutno
napetostjo omrežja
11. vklopimo preklopnik
12. vklopimo glavno stikalo na razdelilni plošči
56. Kako izklopite generator iz omrežja?
IZKLOP: Najprej postopoma zmanjšamo odtok električne energije, kar je zaviralo
generator. Samoregulacija generatorja Odklopimo kontaktor, s čimer se generator
popolnoma električno razbremeni. Odklopimo glavno stikalo. Zapremo dotok pare, ki je
gnala rotor. Zaustavljamo motor. Ko se motor zaustavi, zapremo izpušne ventile in
odpremo vse ventile za kondenzat.
57. Kako priključite dva generatorja vzporedno?
Vzporedno, toda pazimo pred
vklopom: če ima en generator
malo višjo napetost kot drugi,
potem prvi prevzame funkcijo
izvora – deluje kot generator,
drugi pa se mu pusti gnati kot
motor.
58. Kaj od generatorjev vežemo vzporedno? Rotorja, statorja, oboje?
Na generatorju, ki bi ga radi vezali vzporedno v omrežje, preverite, če so vsi vijaki na
kontaktih dobro zategnjeni. Ročno vsaj enkrat zavrtite rotor, da občutite, da se nemoteno
vrti.
Ležaji in gred morajo biti dobro pdmazani. Enkrat na mesec je v normalnih pogojih treba
dodajati mazivo. Nivo olja za gred je treba vzdrževati, če se v dnu stebrička z oljem
pojavi voda, jo je treba spustiti ven.
Izpusti ven ves kondenz v parnih in izpušnih ceveh oz. kjerkoli v napeljavi se lahko pojavi.
17
Na široko odpri izpušne ventile, oziroma vse ventile v izpušnem sistemu med motorjem in
kondenzatorjem za paro.
Počasi odpri ventil pare, počakaj, da se gred motorja zavrti.
59. Kakšne posledice nastanejo, če vzporedno zvežemo dva generatorja, ki nista
sinhronizirana?
V primeru, ko s kontaktorjem sklenemo tokokrog z nesinhronizranima generatorjema,
pride do izraza fazna razlika med obema napetostima. Razlika povzroči zelo velike tokove
med strojema, ki povzročijo magnetne sile, ki vlečejo generatorske napetosti v
sinhronizem. Opazovalci to vlečenje opazijo kot hitro pospeševanje enega rotorja in
zaviranje drugega. Velike sile oz. navori lahko trajno poškodujejo generator(ja) in tudi
njihove poganjalnike (npr. dizelske motorje), veliki krožeči električni tokovi med strojema
pa lahko izklapljajo kontaktorje obeh strojev. Sledi izpad (blackout), lahko tudi nevarnost
(za varnost ladje in posadke) in tudi panika.
60. Kakšno vlogo ima naprava, s katero zagotovimo enakomerno obremenitev dveh
generatorjev (ang. 'equalizer switch')?
Ohranja enako frekvenco obeh strojev; regulira napetost generatorjev, porazdeljuje
močnostno obremenitev, s pomočjo regulatorjev (ang. governors) vpliva na dotok energije
(iz poganjalnikov, ang. prime movers), da stroja ostajata v sinhronizmu.
61. Opišite funkcijo pomožnega generatorja (PG) na ladji in nekaj pomembnih lastnosti
(emergency generator)
Pomožni generator je zadolžen za napajanje svetil, ki se vklopijo ob izpadu energetskega
sistema ladje, na večjih plovilih pa tudi za ponoven zagon glavnega generatorja in
napajanje črpalk za gašenje ali navigacijskih pripomočkov.
Napetost pomožnega generatorja je enaka napetosti glavnega, ima enako frekvenco in je
ravno tako trifazni. Čeprav ima ladja poleg 440 V tudi visoko napetost (6,6 kV), pomožni
generator vseeno deluje samo na 440V. PG je nameščen v posebnem oddelku nad vodno
linijo.
Običajno ni mogoče doseči vzporednega/sinhronega delovanja glavnega in pomožnega
generatorja.
PG moramo redno preizkušati s simulacijo izpada glavnega generatorja: izvlečemo
varovalko na plošči auto-start, s katero sta napajana releja premajhna napetost in
prenizka frekvenca.
62. Naštejte gibljive dele električnega generatorja!
Rotor, komutator, glavna gred
63. Kakšno napetost se generira na ladji?
440V
18
64. Iz česa je sestavljen komutator in za katere stroje se uporablja?
65. Kako deluje samovzbudni generator?
66. Iz česa so ščetke med napajalnikom in komutatorjem?
67. Kako deluje zaganjalnik in za kaj se uporablja?
68. Kako se zamenja polariteta enosmernih generatorjev ne da bi zamenjali priključka?
Zavrtimo ga v nasprotno smer
69. Kateri elementi preprečujejo, da bi generator preobremenili?
70. Koliko znaša napetost, če dva 220 V generatorja priključimo zaporedno? Zakaj rabimo
takšno vezavo?
19
71. Koliko znaša napetost, če dva 220 V generatorja priključimo vzporedno? Zakaj rabimo
takšno vezavo?
72. Ali smemo vzporedno priključiti 110 V in 440 V generator?
Ne. Morata imeti enako napetost, frekvenco in fazo.
73. Kakšno napetost rabijo svetila?
74. Kako bi očistili komutator generatorja?
(naj se vrti, dvignite ščetke, s finim brusnim papirjem obrusite do visokega leska, operite
z ogljikovim tetrakloridom. Ko se posuši spustite ščetke in vključite v omrežje)
75. Ali bi uporabili napravo na stisnjen zrak, da bi očistili stroj?
(Ne, ker lahko poškodujemo izolacijo)
76. Kako so razporejene ščetke?
77. Kaj lahko povzroči, da se motor pregreva?
Nedelovanje ventilatorskega hlajenja, izolacija tuljav je dotrajana (ima premajhno
upornost) in povzroca kratek stik, slabi stiki – razložite!
78. Čemu rečemo močnostno vezje?
(električni napravi, ki deluje na izmenični napetosti vsaj 240 V in ni namenjena
razsvetljavi)
79. Kaj pomeni izraz trifazna napetost? Skicirajte kazalčni diagram.
(vzemite si čas: http://eele.tsckr.si/wiki/index.php/Trifazni_sistemi
preštudirajte)
20
in
dobro
80. Kaj pomeni izraz STCW konvencija?
International Convention on Standards of Training, Certification and Watchkeeping for
Seafarers. Mednarodna konvencija o standardih za usposabljanje, pooblastilih in
opravljanju straže pomorščakov. Torej knjiga napotkov kaj naj bi vi znali, kako naj bi vas
mi to naučili in preverili, če res znate.
81. Čemu so namenjeni drsni obroči (ang. slip rings)?
Zagotavljajo neprekinjen električni stik z napajanjem vrtečemu se rotorju.
82. Kaj pomeni izraz slip, pri katerih napravah ga srečamo in kako slip določimo?
83. Navedite dele enosmernega motorja!
stator (nepomični del motorja); rotor (vrteči se del); komutator, ki je del rotorja in
predstavlja mehanski usmernik. Ščetke oz. krtačke, ki se dotikajo komutatorja in služijo
prevajanju toka (od kod in kam?).
84. Kaj je reostat in kako je sestavljen?
Upor z nastavljivo upornostjo ki regulira elektricni tok. Ima gumb za nastavitev
(reguliranje) upornosti.
85. Kako spet usposobite motor, ki je bil namočen v morsko vodo?
(razstavimo, dobro namočimo s sladko vodo, operemo z ogljikovim tetrakloridom,
posušimo, pobarvamo, očistimo ležaje,.. sestavimo)
21
86. Kolikšen tlak naj bo med ščetkami in komutatorjem? Ocenite.
Tolikšen, kot ga zahteva proizvajalec oz. če ni drugače navedeno: 1 do 1,5 libre/palec2
(palec = inč) ≡ 0,7 do 1,03 N/cm2 (1 lb/palec2 ≡ 6895 N/m2)
87. Naštejte razlike med enosmernimi in izmeničnimi motorji!
Motorji na enosmerni tok so namenjeni priključitvi na vir enosmerne napetosti
88. Glavni sestavni deli takih motorjev so:
stator (nepomični del motorja)
rotor (vrteči se del)
komutator, ki je del rotorja in predstavlja mehanski usmernik.
Ščetke oz. krtačke, ki se dotikajo komutatorja in služijo prevajanju toka.
Motorji na izmenični tok so namenjeni priključitvi na vir izmenične napetosti. Motorji na
izmenični tok imaja dva glavna sestavna dela: stator in rotor. Na stator je nameščeno
večfazno (navadno trifazno) navitje. Zaradi krajevnega premika faznih navitij in faznega
premika faznih napetosti nastane vrtilno magnetno polje, katerega amplituda je
konstantna. Slednji ustvarja elektromagnetni navor, ki vrti rotor. Vrtilno hitrost teh
motorjev pogojuje električno omrežje (katera veličina v električnem omrežju?), na
katerega so priključeni.
89. Kaj je motor-generator?
Generator proizvaja elektricno napetost, motor pa koristi to napetost, skupaj ju
povežemo, da po potrebi lahko motor električno zaviramo: na stator generatorja je
priključeno breme (reostat), ki mu upornost povečujemo ali zmajšujemo. Ko upornost
povečamo se tok zmanjša (manj zaviramo), ko upornost zmanjšamo se tok poveča (bolj
zaviramo).
22
90. S čim bi zmanjšali napetost s 440 V na 110V?
S transformatorjem, ki ima prestavno razmerje 4:1.
91. S čim bi povečali napetost z 220 V na 880 V?
S transformatorjem; ki ima prestavno razmerje 1:4.
92. Kje se v električnih sistemih uporablja vakuum?
(v CO2 senzorjih in v žarnicah na žarilno nitko)
93. S čim bi pretvorili izmenično napetost v enosmerno in s čim enosmerno v izmenično?
94. Po katerih parametrih med seboj ločite trifazne transformatorje?
95. Kakšen gasilni aparat smemo uporabiti za gašenje električne napeljave?
CO2 ali prah
96. Kakšna je pretvorba iz vatov (W) v konjske moči (HP)?
(1 kW oz. kilovat ustreza 4/3 HP oz. konjske moči ali 746 W ustreza 1 HP; napetost krat
tok : 746 = število konjskih moči)
23
97. Na kakšnem principu delujejo naprave za sporazumevanje pod vodo?
(ultrazvok, glas se pretvori v električni signal, električni signal krči in razteza piezokristal, ki v vodi povzroča tresljaje, na sprejemni strani se ultrazvok pretvori v električni
signal spet s piezo-kristali, ojačen preko zvočnika spet postane zvok)
98. Iz česa je sestavljen telefonski aparat?
99. Kaj sestavlja vezje, ki nas opozori na požar?
Naprava ima zaznavalo praga temperature, ko temperatura zanesljivo preseže mejno
vrednost se stali, zlomi senzorska paličica in ko zaradi dima postane zrak bolj prevoden se
sproži alarm. V modernh izvedbah se v kritičnih delih ladje opazujeta obe veličini hkrati,
z mehko logiko opremljen nadzor z veliko zanesljivostjo določi ali gre v resnici za požar.
100. Katere vrste električni motor je pogonski motor na ladji? (ali a) enosmerni ali
b)asinhronski ali c)sinhronski?)
101. Kako zamenjamo smer vrtenja izmeničnega električnega motorja?
Če želimo spremeniti smer vrtenja, moramo zamenjati smer toka samo skozi eno izmed
obeh navitij (ne bo držalo, v izmeničnem se smer toka kar naprej spreminja...)
102. Kako zamenjamo smer vrtenja enosmernega električnega motorja?
Zamenjamo pole (rotorja, statorja ali obojih?)
24
103. Zakaj nastajajo iskre med ščetkami in komutatorjem?
(preobremenitev, napačna postavitev ščetk, slabo prevodne stične površine, hrapavost
komutatorja, šibko polje, prekinjeno rotorsko navitje ali rotor v kratkem stiku)
104. Kako priključimo v vezje ampermetre in kako voltmetre?
Ampermeter: zaporedno (k čemu?) Voltmeter: vzporedno (k čemu?)
105. Kakšne posledice ima nesimetrična obremenitev generatorja na ladji?
Generator se lahko pokvari oz. poškuduje (vprašajte kolega Šetorja)
106. Kateri poudarki iz predpisov za delo z visoko napetostjo so za operaterja najbolj
pomembni?
107. Kako je ozemljena ladja? (Insulated and Earthed Neutral Systems) Natančno s
pomočjo skice opišite kako lahko na ladji pride do preboja na ohišje in v kakšnem
primeru tak preboj pomeni tudi izpad varovalk? V čem je razlika glede na kopenske
elektroenergetske sisteme v stavbah?
108. Zakaj je pomembno, da pri priključitvi ladje na kopensko omrežje,
vzpostavimo pravilno zaporedje faz? (Hall, str. 41)
25
109.
Zakaj je potrebna podnapetostna zaščita?
110.
Ob shemi razložite zaščite v visokonapetostnem omrežju!
(Hall, str. 43)
Naštejte tri osnovne namene zaščite elektroenergetskega omrežja! (Hall, str. 44)
26
111. V spodnji shemi obkrožite usmernike in razsmernike, opišite njihovo
delovanje in razložite kakšne funkcije opravljajo v spodnji vezavi!
(Hall, str. 190)
112.
Zakaj je potrebna pretokovna zaščita?
113.
Ali izolacija kabla zgori? (Hall, str. 52)
114. Zakaj je boljša vezava motorja v trikot in zakaj v zvezdo? S čim se izvaja
preklop? Skicirajte vezavo!
27
115. Koliko znaša sinhronska hitrost (v obratih na minuto) 4 polnega motorja, če
ima napajalna napetost 50 Hz? Izračunajte še sinhronske hitrosti za vse
kombinacije pol:frekvenca, če imate na voljo 4, 6, 8 in 12 polne motorje in
izvore 50 in 60 Hz!
116. Kaj določamo z vezavo na vezalni plošči (spomnite se primera vezalne
ploščice 3f indukcijskega motorja v laboratoriju)?
117.
Kako deluje enofazni motor s pomožno fazo?
118.
S kakšnimi tehničnimi rešitvami na ladji dosežemo, da se ob napakah, ki povzročajo
velike toke, izklaplja čimmanjše število naprav okoli s tokom obremenjenega mesta
(pomislite na velikost dopustnih tokov varovalk in hitrost njihovega izklopa)?
119.
Kaj pomeni izraz marinizirana oprema?
120.
(Hall, str. 26)
Kaj se zgodi ob izpadu generatorja? Katere elemente obsega in kako deluje zasilni
sistem za napajanje z električno energijo (preučite shemo Hall, str. 29)? Kaj sistem
sploh napaja?
28
121.
Na vajah smo izmerili izkoristek dvema grelnikoma vode in dobljena izkoristka tudi
ovrednotili. Grelnika sta imela cos fi približno enak 1. Iz odčitanih vrednosti smo
dobili razmerje med delovno in navidezno močjo (= cos fi) celo več kot 1. Kako je to
mogoče?
(Rezultati nam podajajo interval, v katerem se nahaja prava vrednost s 95%
verjetnostjo....)
122. Primerjajte različne shematične prikaze električnih instalacij na primeru
omrežja ladje in zajemanja analognih vrednosti: bločne sheme, električne
sheme (s simboli), krmilne sheme (s prikazom preklopv relejev in kontaktorjev),
vezalne sheme (glej primere v Practical Marine Engineering Knowledge, slike 1.1
do 1.5 ) Opišite glavne razlike!
123.
Kaj povzroča kratek stik in kako preprečujemo kratke stike? Kako preprečujemo
obloke pri visokih napetostih? Zakaj slabi spoji povzročajo velike tokove?
124. Kakšno breme moramo izbrati, da dobimo iz izvora največjo moč?
(Prilagojeno na notranjo upornost (impedanco) izvora. Največji tok iz izvora
potegnemo ob kratkem stiku, največjo moč pa, ko iz izvora ne teče noben tok.)
125.
Katero napetost izbrali, če je vaša ladja zasnovana za 60 Hz, 440 V, v pristanišču pa
vam nudijo napetost po izbiri s frekvenco 50 Hz?
(Hall, str. 42)
29
126.
Kako pogosto je treba čistiti električni motor?
127. Katero zaščito električnih naprav poleg podnapetostne in pretokovne še
poznate? Zakaj je potrebna?
128. Kako je ladja zaščitena pred električnim udarom? Kaj v resnici rabite za zaščito
ladje pred udarom strele? (Electric shock, High voltage equipment testing)
Zaščita ladje pred strelo.......
(po wiki) Najobsežnejše iskre naravno proizvaja strela. Povprečna negativna strela prenaša
približno 30K-50K amperov, hkrati prenese naboj petih coulombov in pa 500MJ energije
(dovolj svetlobe, da 10-vatna žarnica gori 2 meseca). Vendar pa lahko v pozitivna strela v
povprečju (v vrhuncu nevihte) proizvede tok 300K-500K amperov, hkrati prenese naboj 300
coulombov in ima potencial razliko 1 gigavoltov, tako da lahko absorbira dovolj energije
za svetlobo 100W žarnice do 95let. Negativne strele po navadi ne trajajo dalje, kot deset
mikrosekund, vendar so tudi večkratni udari pogosti. Pozitivne strele pa se po navadi
pojavljajo kot en sam dogodek. Vendar pa lahko večji tok pri pozitivnih strelah povzroča
veliko večje segrevanje in je tako bolj nevaren, kot pa negativne strele.
Nevarnost strele predstavlja udar na osebo ali lastnino. Vendar pa lahko tudi strela, ki
udari v zemljo povzroči spremembo napetosti, kot tudi elektromagnetni pulz, zaradi
katerega se lahko naelektrijo kovinski ali tudi nekovinski predmeti v bližini kovinskih, kot
so telefonski vodnik, ograja ali cevovod. Kot smo že rekli: čeprav veliko teh elementov ni
prevodnih, lahko zelo visoki sunki napetosti povzročijo preboj električne izolacije in
izolatorji postanejo prepredeni s prevodnimi kanali in zato prevodni. Potenciali, ki se
zaradi sunkov napetosti ohranijo na površini neprebitih izolatorjev so zaradi možnosti
razelektritve, ki jo omogoča dotik, nevarni za ljudi, živali in elektronske aparate. Strele
so nevarne tudi, ker povzročajo tudi požare in eksplozije, ki imajo za posledico smrtne
žrtve, poškodbe in materialno škodo.
Ukrepi za nadzor nad udari strele lahko ublažijo nevarnost, sem spadajo strelovodi,
zaščita vodnikov in spajanje električnih zaščitnih vodnikov s konstrukcijskimi deli stavb.
129. Kateri plini in v kakšnih okoliščinah lahko povzročijo eksplozije? S katerimi ukrepi
preprečujemo eksplozije?
(wiki) Tudi napetost je dovolj, da ustvari dovolj energije za vžig atmosfere, ki vsebuje
vnetljive pline, hlape ali prašnih usedlin. Na primer, vodikov plin, zemeljski plin ali
bencin. Med primere industrijskih objektov, kjer je nevarnost eksplozij so petrokemične
rafinerije, kemične tovarne, dvigala za žito in premogovniki.
Ukrepi, sprejeti za preprečevanje eksplozij so:
Notranja zaščitna sredstva naprav, ki ne morejo shranjevati veliko električne energije, ki
sprožijo eksplozijo.
Povečana zaščita za naprave, ki uporabljajo olja za hlajenje.
30
Proti požarna ohišja, ki so zasnovana tako, da če pride do požara ali eksplozij v ohišju se
ta ne prenese na zunanjo okolico in s tem povečanja eksplozije (to ne pomeni, da bo
naprava preživela požar ali eksplozijo).
130. Katere vrste električnih strojev (motorjev, generatorjev) se uporabljajo za
sodobne električne pogone ladij?
131.
Kaj pomeni izraz 'governor' in zakaj se te vrste naprav uporabljajo?
132. Kateri električni pojavi povzročajo tvorbo človekovemu zdravju nevarnih plinov?
Kateri nevarni plini nastajajo?
Električna ionizacija (razčlenitev), vključno s korono, lahko ustvarja majhni delež
strupenih plinov, ki lahko v zaprtem prostoru predstavlja resno grožnjo nevarnosti za
zdravje ljudi. Ti plini vsebujejo ozon in različne dušikove okside. Zaradi segrevanja
izolacije tokovodnikov nastajajo dimne pare, ki v večjih koncentracijah lahko tudi
ogrožajo zdravje.
Razložite zakaj nastanejo korozijski členi na jeklenih ploščah, ki so
potopljene v morsko vodo. Kako zavarujemo kovinske elemente ladijskega
trupa pred razjedanjem - galvansko korozijo?
133.
Razložite!
Zavarujemo s pocinkanjem (zinc), oz. z zaščito površine, ki lahko pride v stik z
elektrolitom.
31
NALOGE
1. Na ladijsko trifazno (D) omrežje z medfaznimi napetostmi 760V priključimo trifazni
motor z močjo 90 kW (na vsaki fazi), cosφ = 0,79 in nazivnimi vrtljaji pa 800 v./min.
Koliko znašajo tokovi po fazah ob simetrični obremenitvi? Na hrbtno stran skicirajte
priključitev motorja na omrežje in vezavo merilnika toka v eni fazi in vezavo merilnika
napetosti med dvema fazama. Zapišite kako je definiran izkoristek motorja. S kolikšnim
navorom se pri nazivnih n vrti rotor, če je izkoristek 75%?
2. V transformatorju s cosφ = 0,85 in nazivno močjo 7000 VA smo izmerili 150 W izgub pri
odprtih sponkah (v jedru) in 75 W izgub v kratkem stiku (žice). Kolikšen izkoristek ima
transformator?
3. Na omrežno napetost 400 V, frekvence 60 Hz imamo priključen motor črpalke z
induktivnostjo 500 mH in upornostjo 40 omov. Koliko znaša fazni kot ϕ motorja in koliko
delovne energije (kWh) porabi črpalka na dan, če deluje v povprečju sedem ur?
4. V vzporedno vezavo treh enosmernih motorjev (vsak ima upornost 36,7 Ω) teče tok 9 A.
Izračunajte napetost izvora. Kolikšen tok teče skozi vsakega od motorjev, če se napetost
izvora ohrani, ko jim še en motor z upornostjo 23,1 Ω vežete vzporedno? Narišite vezavo
(na hrbtni strani). Koliko moči tedaj skupaj porabljajo motorji?
I1 =
I2 =
I3 =
U=
I4 =
P=
Shema priključitve motorja na omrežje in izvedba meritve v nalogi 1:
32
Shema začetne in končne vezave v nalogi 4:
5. Zaporedno povežemo dva 110 V vira enosmerne napetosti, nanju priključimo vzporedno
štiri 22 Ω motorje. Izračunajte napetost izvora. Kolikšen tok teče skozi vsakega od štirih
vzporedno motorjev, če se napetost izvora ohrani, ko enemu motorju upornost pade na 10
Ω? Narišite vezavo (na hrbtni strani). Koliko moči po padcu upornosti skupaj porabljajo
motorji?
I1 =
I2 =
I3 =
U=
I4 =
Uporabne formule:
Joulov zakon (enofazno)
fazo)
P = Uf If cosφ
P=
(trifazno D, za vsako fazo) (trifazno
P = Umf If cosφ
Y,
za
vsako
P = Uf If cosφ
Relacija med močjo in energijo:
P=W/t
Reaktanca tuljave:
XL = ω L
Impedanca tuljave:
|Z|=√
√( XL2+R2)
Mehanska moč el. motorja:
P = M n / 9550 pri čemer: P .. [kW], n .. [št. vrt. / min], M .. vrtilni navor [Nm]
Običajno sta zagonski tok in navor okoli 7krat večja od nazivnega toka in navora med
obratovanjem.
6. Na ladijsko omrežno napetost 800 V imamo naenkrat priključene tri trifazne motorje z
močmi po 50, 75 in 100 kW. Delavnost toka (cosφ) znaša 0,8.
- Kontaktorje za kolikšne toke bomo uporabili, če morajo vsi trije varno izklapljati pri
tokih 15% nad nazivnim tokom motorja v vezavi navitij v zvezda? Skicirajte vezavo vseh
navitij treh motorjev v stiku zvezda !
- Izračunajte vsaj kolikšen presek naj imajo priključne žice (zbiralke) za skupen tok vseh
treh motorjev, če v njih dopuščamo tokovne gostote 4A/mm2 ? (presek prilagodite
izračunanemu toku v vezavi zvezda)
- Skicirajte vezave priklopa motorja preko kontaktorjev na električno omrežje.
- Izračunajte koliko znaša skupni tok vseh motorjev, če en od motorjev pregori?
33
Izračun 1: S = ______________ mm2
Izračun 2: I = ______________ A
7. Po predpisih za GMDSS morate za 6 urno delovanje dveh radijskih oddajnikov (vsak rabi
1,5 A pri napetosti 24 V), dveh sprejemnikov GPS (vsak rabi 0,25 A, 12 V) in 15
navigacijskih luči (vsaka rabi 0,375 A, 12 V) zagotavljati napetost 12 V z rezervnimi izvori.
Na voljo imate 15 novih baterij (12 V) s kapaciteto 7,2 Ah. Izračunajte koliko baterij boste
zares potrebovali? Shemo narišite na hrbtno stran.
Število baterij: ______________
Skica vezave navitij v zvezdo v nalogi 6:
Shema priključitve motorjev na omrežje v nalogi 6:
Shema naloge 7:
34
8. Na žarnici piše 12 V / 10 W. Kolikšno upornost ima in s pomočjo te upornosti
izračunajte moči, če na žarnico priključujete različne napetosti. Skicirajte diagram P(U)!
Kolikšno napetost smemo priključiti, da tok ne preseže 0,5 A?
U (V)
P( )
1,5 V
6,0 V
Upornost žarnice _______.
7,2 V
9,0 V
12,0 V
14,4 V
Priključiti smemo napetost _________.
35
9.1 Čimbolj podrobno opišite postopek dela z dvema generatorjema na ladji, vsaj omenite
tudi funkcijo pomožnega generatorja.
9.2 Prvi generator deluje, drugi miruje. Čimbolj podrobno opišite postopek, da spravite v
delovanje in omrežje drugega in varno zaustavite drugega.
36
10. Na spodnji shemi omrežja potniške ladje obkrožite vse gredne generatorje.
Izračunajte kolikšno moč morajo dajati dizelski motor, če dajejo vsi gredni generatorji
moči po 12,5 MW, ko so polno obremenjeni. Pretvorba mehansko-električno delo 0,70.
Moči pomožnega in zasilnega generatorja ne upoštevajte.
Dizelski motor mora zagotavljati moč ______________________ .
11. Ploščati kondenzator se po 20 s do konca naelektri, če ga priključimo na
napetost 100 V. Koliko znaša kapacitivnost kondenzatorja, če je med 1 m2 veliki
plošči, razmaknjeni za 3 mm, stisnjen dielektrik z dielektričnostjo
4πε 0 ≅ 10−10 As / Vm ? Koliko naboja smo nanesli na plošči?
37
12. Na omrežno napetost 440 V imamo priključena dva trifazna motorja z močema 50 kW
in 75 kW. Varnostni faktor na ladjah znaša ( vf ) 0,8.
- Kontaktorja za kolikšna toka bomo uporabili, če morata varno izklapljati pri tokih 15%
nad nazivnim tokom motorja?
- Vsaj kolikšna preseka naj imajo priključne žice, če v njih dopuščamo tokovne gostote
4A/mm2 ?
- Skicirajte vezave priklopa obeh motorjev preko kontaktorjev na električno omrežje.
- Vrišite tudi zaščitne elemente!
J = I /S
I = P /(440V 3 ⋅ vf ) = P /(762V ⋅ 0,8) = P / 610V
I1 = P1 / 610V = 50kW / 610V = 82, 0 A
S1 = I1 / J = 82, 0 Amm 2 / 4 A = 20,5mm 2
I 2 = P2 / 610V = 75kW / 610V = 123 A
S 2 = I 2 / J = 123 Amm 2 / 4 A = 30,8mm 2
I kont1 = 1,15 ⋅ I1 = 94,3 A
I kont 2 = 1,15 ⋅ I 2 = 141A
/40%
Vezava naloge 11 (zaščitni elementi še manjkajo!):
M1
3f
M2
3f
3f
440V
38
50 kW
75 kW
13. Na omrežno napetost 400 V, frekvence 60 Hz imamo priključen motor črpalke z
induktivnostjo 500 mH in upornostjo 40 omov. Koliko znaša fazni kot motorja in koliko
delovne energije (kWh) porabi črpalka na dan, če deluje v povprečju sedem ur?
 2π fL 
=
 R 
 2π 60 Hz 500 ⋅10−3 H
= arc tg 
40Ω

W = t ⋅ UI cos ϕ =
ϕ = arc tg 
= t ⋅ cos ϕU ⋅ (U / Z ) =

=

= t ⋅ cos ϕU 2 / R 2 + (ω L ) =
2
= arc tg(4, 71) =
= 7h ⋅ 0, 21⋅ (400V ) 2 / 402 + ( 2π 60 Hz 0,5 H ) =
= 1,36rad = 78o
= 1220Wh =
2
= 1, 22kWh
14. Koliko ohmov naj znaša upornost upora med fazami in ozemljitvijo (neutral
earthing resistor, NER) da omejimo toke do ozemljitve, ki bi se pojavili pri polni
obremenitvi 2 MW trifaznega izmeničnega generatorja, cosφ = 0.8, ki daje napetost
3,3 kV?
(Hall, str. 32)
15. Motor je priključen na 220 V izmenične napetosti in rabi za obratovanje v
izoliranem sistemu tok 10 A. Celotna impedanca kablov znaša 0,01 Ω. Kolikšen tok
teče, če:
a) nastane prekinitev oz. odprte sponke?
b) če se pojavi preboj na ozemljitev?
c) če se pojavi kratek stik?
(Hall, str. 30)
39
16. Enofazni transformator s 440 V na 110 V napaja 5 kW breme pri bremenskem
cosφ = 0.8. Izračunaj kolikšen tok teče na sekundarni in kolikšen na primarni strani
(zanemari transformatorjeve izgube).
(Hall, str. 38)
17. Med izvori in porabniki je na ladji še več stikalnih oz. razdelilnih plošč. Kratki
stiki se pojavljajo na različnih mestih v sistemu. Električno 5 kW trifazno breme,
cos fi = 0,8, je priključeno kot kaže slika.
(Hall, str. 45)
Običajna moč ob polni obremenitvi znaša
polni obremenitvi 8,2 A.
, zato znaša tok ob
Če nastane kratek stik na sponkah bremena, je glede na podatke:
celotna impedanca: Zc=0,025Ω+0,01 Ω+0,015 Ω=0,05 Ω.
S čimer znaša tok zaradi kratkega stika pri sponkah: 440V/Zc = 8 800 A
Če bi nastal kratek stik pred razdelilno plošči (d.b.), bi tok znašal 12 571 A, če pa
pred glavno stikalno ploščo (main switch board), bi tok zrasel celo do 17 600 A.
40
18. Trifazni izmenični 500 kW generator deluje na 440 V, pri cos fi = 0,83. Pri polni
obremenitvi po faznih vodnikih tečejo toki:
= 790,5 A
To pomeni, da morajo navitja generatorja v vsaki fazi, vsi kabli in generatorjev
odklopnik pri polni obremenitvi prenašati tolikšen tok (FLC) nepretrgano, ne da bi
pri se tem deli generatorja segreli nad dovoljene meje.
Če je v tem 500 kW generatorju odklopnik prožen s pretokovnim relejem (OCR), ki
znaša 1,25 kratnik FLC.
(Hall, str. 60)
Pri kolikšni vrednosti skupnih tokov porabnikov se bo generator izklopil?
19. Trifaznemu izmeničnemu pogonu z močjo 6 MW, izvedenemu na 440 V omrežju,
zagotavljajo dovolj moči trije 2 MW električni generatorji s cos fi = 0,8.
Na stikalni plošči imajo odklopniki nastavljen izklopni nivo toka (fault level)
približno 90 000 A, pri polni obremenitvi pa mora vsak generator delati s tokom
(FLC, glej prejšnjo vajo), ki znaša 2000000 W/√3 440 V 0,8 = 3300 A.
Pri kolikšnem toku bi izklapljal odklopnik in kolikšen tok bi tekel (FLC) iz vsakega
od treh generatorjev, če bi pogonski motorji delovali na napetosti 6,6 kV?
(Hall, str. 189)
20. Če motor zaženemo z omrežjem (direct-on-line, DOL) preko stikala zvezdatrikot, kolikšen tok v zvezdi in kolikšen polne obremenitve (FLC) v trikotu rabimo
pri 440 V in kolikšen pri 6,6 kV?
(Hall, str. 191)
41
21. Na ladji imate trifazni priključek z medfaznimi napetostmi 440V. Nanj priključimo
trifazni motor črpalke za gašenje z močjo 90 kW, cosφ = 0,79. Koliko znašajo tokovi po
fazah ob simetrični obremenitvi v vezavi zvezda in koliko v trikotu? Izberite v kateri
vezavi bodo tekli večji fazni toki If ? Izračunajte vsaj kolikšen presek naj imajo priključne
žice motorja, če v njih dopuščamo tokovne gostote J = 4 A/mm2 ? (presek žic S prilagodite
vezavi, ki ima večji tok If )
Za kolikšen tok naj bodo dimenzionirani kontaktorji, če morajo prenašati po fazi 25% večji
tok, kot teče v posamezni fazi? Katero vezavo rabimo za zagon motorja?
Skicirajte priključitev motorja na ladijsko omrežje, ki je sestavljeno iz 3f generatorja in
3f transformatorja Y-d.
Blokovna shema omrežja in priključitve 3f motorja nanj:
zvezda:
(obkrožite pravilen odnos med If ∞)
trikot:
If =_________
> <
=
If =______________
S = __________________, kontaktor prenese tok __________________.
Motor zaženemo v vezavi _____________, ker _____________________.
Tokovna gostota, tok
J=I/S
Moč (enofazno)
(trifazno D)
P = Uf If cosφ P = 3 Unav ÷3Inav cosφ
(trifazno Y)
P = ÷3Unav Inav cosφ
42