Elektrotechnikos Egzamino Klausimų ir Atsakymų Santrauka

Pagrindiniai Elektrotechnikos ir Instaliacijos Principai

• Lempos pajungimas dvilaidėje sistemoje: Fazinis laidas prie lempos jungiamas per jungiklį, o nulinis laidas — tiesiai prie lempos.
• Apšvietimo tinklo jungikliai: Prie vienpolio jungiklio apšvietimo tinkle jungiamas fazės laidas ir laidas, einantis į lempą.
• Avarinis apšvietimas:     * Draudžiama prie avarinio apšvietimo tinklo jungti kitus vartotojus.     * Avarinio apšvietimo tinkle negalima įrengti kištukinių lizdų.     * Avarinį ir darbinį apšvietimą galima prijungti prie to paties šaltinio (jei leidžiama techninėmis sąlygomis).
• Patalpų klasifikacija pagal pavojingumą: Elektros srovės pavojingumo atžvilgiu patalpos klasifikuojamos į pavojingas, labai pavojingas ir normalias.
• Elektros lankas: Tai plazmos stulpas (temperatūra siekia nuo $6000$ iki $18000$ K) tarp dviejų elektrodų, susidaręs dėl smūginės jonizacijos.
• Darbas su rankinėmis elektros mašinomis: Nutrukus srovės tiekimui, būtina visas veikusias mašinas atjungti nuo elektros tinklo.

Elektros Mašinos: Varikliai ir Generatoriai

• Asinchroniniai varikliai:     * Konstrukcija: Susideda iš dviejų pagrindinių dalių — nejudamos dalies (statoriaus) ir judamosios dalies (rotoriaus).     * Statoriaus apvijos: Trifaziame variklyje jos išdėstytos $120^\text{o}$ kampu viena kitos atžvilgiu.     * Magnetinio lauko sukimosi kryptis: Priklauso nuo prijungtos įtampos fazių sekos.     * Magnetinio lauko sukimosi greitis ($n$): Paskaičiuojamas pagal formulę $n = \frac{f \times 60}{p}$ (kur $f$ — dažnis, $p$ — polių porų skaičius). Esant $50$ Hz:         * $p=1$ (viena polių pora) -> $3000$ aps/min.         * $p=2$ (dvi polių poros) -> $1500$ aps/min.     * Reversas: Sukimosi kryptis keičiama sukeitus vietomis bet kurią statorių su tinklu jungiančią laidų porą.     * Fazinio rotoriaus apvija: Prie jos jungiamas paleidimo reostatas.     * Paleidimas: Jei neapkrautas variklis nepasileidžia, to priežastis gali būti nutrūkusi viena statoriaus fazės apvija. Jei nepasiekia sūkių ir gaudžia — galima perkrova.
• Sinchroniniai varikliai:     * Skirtumas nuo asinchroninių: Esminis skirtumas yra statoriaus magnetinio lauko ir rotoriaus sūkių santykis (sinchroninėje mašinoje jie sutampa).     * Induktorius: Sinchroninių mašinų induktorius yra rotorius.     * Greičio reguliavimas: Sinchroninio variklio greitis nesikeičia didinant veleno apkrovą; greitį galima keisti tik keičiant prijungtos srovės dažnį.     * Generatorių darbas: Sinchroniniai generatoriai elektrinėse tarpusavyje jungiami lygiagrečiai. Fazių sutapimui nustatyti naudojamas sinchronoskopas (naudojant lempinį sinchronoskopą, lempos turi užgesti).
• Nuolatinės srovės (DC) varikliai:     * Greičio reguliavimas: Reguliuojamas keičiant prijungtos įtampos dydį.     * Paleidimo srovės mažinimas: Naudojamas paleidimo reostatas.     * Kolektorius: Skirtas prijungti maitinimo įtampos apvijų sekciją arba paskirstyti srovę į inkaro apvijas.     * Žadinimo tipai: Lygiagretaus žadinimo variklio sūkių dažnis mažėja nežymiai didėjant apkrovai.     * Inkaro apvijos: Galai prijungti prie kolektoriaus.
• Vienfaziai varikliai: Sukimosi kryptis keičiama pakeitus srovės kryptį arba paleidimo, arba darbinėje apvijoje (bet ne abiejose kartu).
• Universalūs varikliai: Gali veikti tiek nuo nuolatinės, tiek nuo kintamosios srovės.
• Žingsniniai varikliai: Susideda iš enkoderio jungties, galinio dangtelio, stabdžio, rotoriaus su magnetais, statoriaus su apvijom ir kt.
• Kontaktiniai šepečiai: Gaminami iš grafito.

Transformatoriai

• Veikimo principas: Pagrįstas elektromagnetine indukcija.
• Apvijos:     * Pirminė apvija: Ta, prie kurios prijungiama įtampa.     * Antrinė apvija: Perduoda pakeistą įtampą vartotojui.
• Transformacijos koeficientas ($K_T$): Tai pirminės įtampos ($U_1$) santykis su antrinės apvijos įtampa ($U_2$) laisvosios eigos metu. Taip pat tai vijų skaičių santykis:     * $K_T = \frac{U_1}{U_2} = \frac{N_1}{N_2}$     * Pavyzdys: $U_1 = 35$ kV, $U_2 = 10$ kV, tada $K_T = 3,5$.     * Pavyzdys: $N_1 = 10$, $N_2 = 100$, $U_1 = 110$ V, tada $U_2 = 1.1$ kV.     * Pavyzdys: $U_1 = 10$ kV, $K_T = 25$, tada $U_2 = 0,4$ kV ($400$ V).
• Vardinė galia: Galia, kuria apkrautas transformatorius gali ilgai ir nepertraukiamai veikti.
• Matavimo transformatoriai: Skirti praplėsti prietaisų matavimo ribas (srovės ir įtampos).     * Srovės transformatoriaus antrinė srovė dažniausiai yra $5$ A. Jei $K_T = 300$, maksimali matuojama srovė yra $1500$ A ($5 \times 300$).
• Autotransformatorius: Pirminė ir antrinė apvijos yra elektriškai sujungtos ir turi bendrų vijų.
• Skiriamasis transformatorius: Naudojamas saugumui (apsauginis atskyrimas). Draudžiama įžeminti jo antrinę apviją.
• Transformatorinė alyva: Skirta perimti šilumą iš magnetolaidžio bei apvijų ir perduoti ją bako sienelėms bei aušinimui.
• Nuostoliai:     * Magnetiniai nuostoliai: Susidaro magnetolaidyje dėl histerezės ir sūkurinių srovių.     * Sūkurinių srovių mažinimas: Magnetolaidis gaminamas iš elektrotechninio plieno plokštelių, izoliuotų viena nuo kitos.
• Vidinė varža: Susideda iš ominės apvijų varžos ir reaktyviosios varžos.

Elektros Saugos Sistemos ir Įžeminimas

• Sistemos žymėjimai (pagal neutralę ir įžeminimą):     * T (Terre): Tiesioginis sujungimas su žeme.     * I (Isolated): Srovinės dalys izoliuotos nuo žemės.     * N (Neutral): Sujungimas su neutrale.     * S (Separated): Apsauginis ir nulinis laidai atskirti.     * C (Combined): Apsauginis ir nulinis laidai apjungti.     * TN-S: Penkialaidė instaliacijos sistema.     * IT: Maitinimo tinklas izoliuotas nuo žemės, o korpusai įžeminti (didžiausia sauga, mažiausia įžemėjimo srovė).     * TT: Maitinimas įžemintas, o įrenginiai sujungti su vietiniu įžeminimu.
• Apsauginis įžeminimas: Elektros įrenginio korpuso elektrinis sujungimas su žeme.
• Įnulinimas: Laidžių korpusų elektrinis sujungimas su įžemintu maitinimo tinklo nuliniu laidu.
• Apsauginis atskyrimas: Imtuvų maitinimas per skiriamąjį transformatorių.
• Laidų žymėjimas spalvomis:     * L1: Geltona arba ruda.     * L2: Žalia arba pilka.     * L3: Raudona arba juoda.     * N (nulinis): Mėlyna.     * PE / PEN (įžeminimas): Geltona ir žalia.
• IP (Ingress Protection) žymėjimas: Apsauga nuo prisilietimo, kietųjų kūnų ir vandens patekimo.
• Saugos įranga:     * Nuotėkio relė (RCD): Atjungia įtampą įvykus srovės nuotėkiui į žemę.     * Diferencinis automatas: Automatinis jungiklis ir nuotėkio relė viename korpuse.     * Automatinis jungiklis (MCB): Apsaugo nuo trumpojo jungimo ir pavojingos perkrovos. B charakteristika suveikia, kai srovė pasiekia $3-5 \times I_n$.     * Saugikliai: Tirpieji saugikliai apsaugo nuo trumpojo jungimo. Saugiklio įdėklas pildomas smėliu elektros lankui gesinti. Jų remontuoti negalima.     * Skyriklis: Naudojamas grandinėms be srovės įjungti arba išjungti.     * Viršįtampių ribotuvas: Saugos nuo atmosferinių (žaibo) ir vidinių viršįtampių.
• Elektros pavojaus kategorijos: Darbai skirstomi į I, II, III ir IV kategorijas. II kategorijai priskiriami darbai neatjungus įtampos, toli nuo įtampą turinčių dalių.

Fizikiniai Dydžiai ir Formulės

• Omo dėsnis: $I = \frac{U}{R}$. Pavyzdys: $U = 3$ V, R = 6 \text{ } oldsymbol{\text{\Omega}}, tada $I = 0,5$ A.
• Elektrinė galia:     * Nuolatinė srovė: $P = U \times I$.     * Aktyvioji galia (kintama srovė): P = U \times I \times \text{cos}(oldsymbol{\text{\varphi}}).     * Pilnutinė galia: $S = U \times I$ (matuojama VA kVA).     * Reaktyvioji galia: Q = U \times I \times \text{sin}(oldsymbol{\text{\varphi}}) (matuojama var, kvar).     * Pavyzdys: $S = 100$ kVA, $U = 400$ V, tada $I = 250$ A.
• Varžų jungimas:     * Nuoseklus: $R_\text{sum} = R_1 + R_2$. Įtampa pasiskirsto proporcingai. Srovė visur vienoda.     * Lygiagretus: $\frac{1}{R_\text{sum}} = \frac{1}{R_1} + \frac{1}{R_2}$. Įtampa visose varžose vienoda. Bendroji varža visada mažesnė už mažiausią dalinę.     * Mišrus: Kai galima įžvelgti abu būdus.
• Induktyvioji ir talpinė varža:     * Talpinė varža ($X_C$): X_C = \frac{1}{oldsymbol{\text{\omega}} C}.     * Induktyvioji varža ($X_L$): X_L = oldsymbol{\text{\omega}} L. Didėjant dažniui, induktyvioji varža didėja.
• Matavimo vienetai:     * Srovė: Amperai (A).     * Įtampa, Elektrovara: Voltai (V).     * Varža: Omai (oldsymbol{\text{\Omega}}).     * Induktyvumas: Henrai (H).     * Galia: Vatai (W), Megavatas ($1 \times 10^6$ W).

Medžiagos ir Komponentai

• Laidininkai: Didžiausiu laidumu pasižymi sidabras, po to varis ir aliuminis.
• Plienas: Geležies ir anglies lydinys. Didėjant anglies kiekiui, plienas tampa trapesnis.
• Žalvaris: Vario ir cinko lydinys.
• Puslaidininkiai:     * Diodas: Leidžia srovę tik viena kryptimi. Dvipusį tiltelinį lygintuvą sudaro $4$ diodai.     * Tranzistorius (bipoliarinis): Turi tris išvadus — emiterį, kolektorių ir bazę.     * Termorezistorius (termistorius): Varža kinta nuo temperatūros.     * Fotorezistorius: Varža kinta nuo apšvietos.
• Piezo elementas: Deformuojamas generuoja įtampą, gavęs įtampą — vibruoja.
• Termopora: Skirtingų metalų lydinys temperatūrai matuoti.
• Izoliacija: Dažniausiai naudojamas polivinilchlorido (PVC) plastikas.
• Laidų ženklinimas (pvz., YDY):     * YDY 3x2,5: Varinis viengyslis (monolitinis), $3$ gyslos, $2,5 \text{ } mm^2$ skerspjūvis.     * YDY 3x3,0: Varinis monolitinis, $3$ gyslos, $3,0 \text{ } mm^2$ skerspjūvis.

Matavimo Prietaisai

• Ampermetras: Jungiamas nuosekliai.
• Voltmetras: Jungiamas lygiagrečiai.
• Megometras: Skirtas izoliacijos varžai matuoti.
• Multimetras: COM žymėjimas reiškia bendrąjį gnybtą. AC — kintamoji srovė, DC — nuolatinė srovė.
• Elektros energijos skaitiklis: Matuoja srovės darbą (sunaudotą energiją).

Įtampos Kategorijos

• Žemoji įtampa: Nuo $50$ V iki $1000$ V kintamosios srovės ir nuo $75$ V iki $1500$ V nuolatinės srovės.
• Vidutinė įtampa: Nuo $1000$ V iki $35$ kV.
• Aukštoji įtampa: Didesnė nei $35$ kV (kintama) / $10$ kV (nuolatinė).
• Linijinė įtampa: Įtampa tarp bet kurių dviejų fazių.
• Fazinė įtampa: Įtampa tarp fazės ir nulinio laido.
• Tinklo svyravimai: Leidžiamas $230$ V tinklo svyravimas yra nuo $-15$ % iki $+10$ %.

Klausimai ir Diskusijos

• Klausimas: Kokio amžiaus asmenys gali dirbti veikiančiuose įrenginiuose?
• Atsakymas: Ne jaunesni kaip 18 metų.
• Klausimas: Koks prisilietimas pavojingiausias?
• Atsakymas: Fazė — fazė.
• Klausimas: Kodėl būgną su kabeliu reikia įtvirtinti horizontaliai išvyniojant?
• Atsakymas: Kad būtų užtikrintas sklandus išvyniojimas, dažniausiai nuo viršaus.
• Klausimas: Kaip sumažinami nuostoliai dėl sūkurinių srovių?
• Atsakymas: Magnetolaidį gaminant iš izoliuotų plieno plokštelių.