Test ELE.02 — zestaw 10

Dlaczego tak

Drugie prawo Kirchhoffa, zwane napięciowym, dotyczy oczka: obchodząc je w jednym kierunku, suma źródeł napięcia równa się sumie spadków napięć na elementach. Suma prądów w węźle to pierwsze prawo Kirchhoffa, prądowe. Proporcjonalność prądu do napięcia opisuje prawo Ohma, a moc w rezystorze — prawo Joule'a. Pomylenie pierwszego i drugiego prawa to częsty błąd na egzaminie.

Dlaczego tak

Tranzystor jako klucz ma działać jak wyłącznik: w stanie nasycenia przewodzi z bardzo małym napięciem kolektor–emiter, a w stanie odcięcia prąd kolektora praktycznie nie płynie. Stan aktywny normalny wykorzystuje się we wzmacniaczach, gdzie prąd kolektora płynnie zależy od prądu bazy — w kluczu powodowałby duże straty mocy. Przebicie lawinowe prowadzi do uszkodzenia tranzystora.

Dlaczego tak

Prostownik jednopołówkowy przepuszcza tylko jedną połówkę każdego okresu napięcia zasilającego, więc na wyjściu jest jeden impuls na okres — tętnienia mają częstotliwość sieci, 50 Hz. Prostownik dwupołówkowy, np. mostek Graetza, wykorzystuje obie połówki i daje 100 Hz, dlatego łatwiej go filtrować. 150 Hz to częstotliwość tętnień prostownika trójfazowego trójpulsowego.

Dlaczego tak

Cęgi upływowe obejmujące razem przewody L i N mierzą różnicę prądów, która w sprawnym obwodzie jest bliska zera, a w obwodzie z upływem równa się prądowi płynącemu do ziemi — bez rozłączania obwodu. Megaomomierz stosuje się w obwodzie wyłączonym, a podłączony pod napięciem może ulec uszkodzeniu. Rozcinanie przewodu PE, by włączyć amperomierz, pozbawia obwód ochrony.

Dlaczego tak

Gdy wartość jest nieznana, zaczyna się od najwyższego zakresu (lub zakresu automatycznego) i dopiero potem przełącza na niższy, aby zwiększyć rozdzielczość — przyrząd nie zostanie przeciążony. Najniższy zakres przy wysokim napięciu grozi uszkodzeniem. Zakres prądowy ma bardzo małą rezystancję, więc podłączony do napięcia spowoduje zwarcie, a zakres rezystancji nie jest przeznaczony do obwodów pod napięciem.

Dlaczego tak

Osprzęt podtynkowy, czyli łączniki i gniazda, montuje się w puszkach osadzonych w ścianie, a puszka musi być na tyle głęboka, by zmieścić mechanizm i zapas przewodów — przy łączniku schodowym są to trzy żyły. Puszki natynkowe hermetyczne i kablowe służą do innego rodzaju instalacji, a w rozdzielnicy nie montuje się łączników oświetleniowych dla pomieszczeń.

Dlaczego tak

W układzie TT punkt neutralny sieci jest uziemiony u dostawcy, a części przewodzące dostępne instalacji — przez własne, niezależne uziemienie ochronne odbiorcy. Prąd zwarcia płynie więc przez ziemię i jest niewielki, dlatego ochronę realizuje się wyłącznikami różnicowoprądowymi. Połączenie z przewodem N lub PEN to cecha układów TN, a izolowany punkt neutralny — układu IT.

Dlaczego tak

Ochrona uzupełniająca działa, gdy zawiodą ochrona podstawowa i ochrona przy uszkodzeniu, np. przy dotyku bezpośrednim części czynnej. Wyłącznik różnicowoprądowy 30 mA wyłącza obwód, zanim prąd rażeniowy wywoła migotanie komór. Wyłącznik nadprądowy nie zareaguje na prąd rzędu kilkudziesięciu miliamperów, a izolacja i obudowa to środki ochrony podstawowej.

Dlaczego tak

W TN-C jeden przewód PEN pełni funkcje neutralnego i ochronnego. Gdy się przerwie, obudowy urządzeń połączone z PEN za miejscem przerwy mogą znaleźć się pod napięciem fazowym przez odbiorniki. Ponadto w TN-C nie działają wyłączniki różnicowoprądowe. To TN-S ma osobny przewód PE, więc „dodatkowy przewód” jest cechą TN-S, a nie wadą TN-C.

Dlaczego tak

W systemie oznaczeń zharmonizowanych H oznacza przewód zgodny z normami europejskimi, 05 — napięcie 300/500 V (07 to 450/750 V), pierwsze V — izolację z PVC, drugie V — oponę z PVC, a F — żyłę giętką (wielodrutową). Taki przewód stosuje się w lekkich odbiornikach ruchomych, np. w przedłużaczach domowych. Izolację gumową oznacza litera R, a polietylen usieciowany — X.

Dlaczego tak

Aluminium ma ok. 1,6 razy większą rezystywność niż miedź, więc żyła musi mieć większy przekrój, ale i tak jest lżejsza i tańsza — przy dużych przekrojach to przeważa. Aluminium szybko pokrywa się twardą warstwą tlenku, która utrudnia styk, dlatego wymaga końcówek przystosowanych do aluminium lub bimetalowych i odpowiednich past. Twierdzenie o lepszej przewodności jest po prostu fałszywe.

Dlaczego tak

Wskaźnik Ra (w skali do 100) mówi, jak wiernie źródło odwzorowuje barwy w porównaniu ze źródłem wzorcowym — przy Ra poniżej 80 kolory wydają się wyblakłe lub przekłamane. Barwę światła, ciepłą czy zimną, opisuje temperatura barwowa w kelwinach, ilość światła — strumień świetlny w lumenach, a trwałość podaje się w godzinach. To cztery niezależne parametry.

Dlaczego tak

Natężenie oświetlenia to strumień świetlny padający na jednostkę powierzchni: E = Φ / A = 6000 lm / 12 m² = 500 lx, czyli wartość typowa dla stanowisk biurowych. Wynik 72 lx powstaje po pomnożeniu zamiast podzielenia (i przesunięciu przecinka), a 5000 lx czy 2000 lx to wartości spotykane dopiero przy bardzo precyzyjnych pracach lub w świetle dziennym.

Dlaczego tak

Strefy instalacyjne to pasy poziome i pionowe o ustalonym położeniu, np. poziomo kilkanaście centymetrów pod sufitem, a pionowo przy narożnikach i otworach drzwiowych. Dzięki nim każdy, kto wierci w ścianie, wie, gdzie mogą biec przewody. Prowadzenie ukośne lub dowolne sprawia, że przewód może się znaleźć w miejscu, w którym nikt się go nie spodziewa, i zostać przewiercony.

Dlaczego tak

Strefa 0 to wnętrze wanny, strefa 1 — przestrzeń nad nią, a strefa 2 sięga 0,6 m od jej krawędzi. W strefach 0, 1 i 2 nie wolno instalować gniazd wtyczkowych zasilanych z sieci; gniazdo stawia się poza strefą 2 i zabezpiecza wyłącznikiem różnicowoprądowym 30 mA. Stopień IP44 czy wyłącznik nadprądowy nie chronią przed porażeniem przy mokrej skórze i zanurzeniu w wodzie.

Dlaczego tak

Złączka dobrana do przekroju i liczby żył zapewnia właściwy docisk i małą rezystancję połączenia; żyła wprowadzona na pełną długość nie wysunie się, a izolacja kończy się tuż przy korpusie. Skręcanie żył i owijanie taśmą to połączenie o niepewnym styku, które się grzeje. Bezpośredni styk miedzi z aluminium prowadzi do korozji elektrochemicznej, a odsłonięty fragment żyły grozi zwarciem.

Dlaczego tak

Jeśli przewód N jednego obwodu jest połączony z przewodem N innego, część prądu roboczego wraca „nie swoją” drogą, a wyłącznik różnicowoprądowy, porównujący prądy L i N swojego obwodu, widzi to jako upływ. Objawem jest zadziałanie dopiero przy pracy obu obwodów. Mały przekrój i przepalona żarówka nie tworzą prądu różnicowego, a za duży wyłącznik nadprądowy nie wyzwala RCD.

Dlaczego tak

Wymagania dla pomiaru rezystancji izolacji zależą od napięcia obwodu: dla obwodów SELV i PELV stosuje się napięcie probiercze 250 V DC i wymaga co najmniej 0,5 MΩ, dla obwodów do 500 V, np. 230/400 V — 500 V DC i co najmniej 1 MΩ, a dla wyższych napięć — 1000 V DC. Pomiar izolacji wykonuje się napięciem stałym, więc wariant z napięciem przemiennym jest błędny.

Dlaczego tak

Prąd zwarcia to I_k = U₀ / Z_s = 230 V / 1,2 Ω ≈ 192 A. Wartość tę porównuje się z prądem wyłączającym zabezpieczenia: dla wyłącznika B16 potrzeba 80 A, więc warunek jest spełniony, a dla C20 (200 A) — już nie. 276 A to wynik pomnożenia napięcia przez impedancję zamiast dzielenia, a 19 A i 1920 A — pomyłki o rząd wielkości.

Dlaczego tak

Wyłącznik silnikowy łączy funkcje łącznika i zabezpieczeń: nastawiany wyzwalacz termiczny ustawia się na prąd znamionowy silnika, a wyzwalacz elektromagnetyczny zapewnia szybkie wyłączenie zwarcia. Wyzwalacz różnicowoprądowy spotyka się w innych aparatach, a przekaźnik czasowy i układ łagodnego rozruchu to elementy układów rozruchowych, a nie zabezpieczeń.

Dlaczego tak

Po naciśnięciu START silnik rusza w gwiazdę, a przekaźnik czasowy odmierza czas rozbiegu, po którym rozłącza stycznik gwiazdy i załącza stycznik trójkąta. Przekaźnik termiczny chroni przed przeciążeniem i nie służy do przełączania, a wyłącznik różnicowoprądowy reaguje na prąd upływu. Czujnik na wale mógłby teoretycznie mierzyć prędkość, ale w typowym układzie się go nie stosuje.

Dlaczego tak

Wilgoć obniża rezystancję izolacji i przy załączeniu może dojść do przebicia uzwojenia. Dlatego przed uruchomieniem mierzy się izolację megaomomierzem, a gdy jest za niska — suszy silnik, np. ciepłym powietrzem lub prądem o obniżonym napięciu. Pełne obciążenie wilgotnego silnika, podwyższone napięcie czy olej na uzwojeniach zwiększają ryzyko uszkodzenia.

Dlaczego tak

Prądy różnią się o ułamek ampera, czyli są praktycznie symetryczne, i nie przekraczają prądu znamionowego — silnik pracuje prawidłowo. Przerwa w fazie dałaby zerowy prąd w jednym przewodzie i wyraźnie większe prądy w pozostałych. Przeciążenie objawiałoby się prądami powyżej 11 A, a nieprawidłowe połączenie w gwiazdę — obniżonym momentem i wyraźnie zmienionymi prądami pod obciążeniem.

Dlaczego tak

Zwarcie międzyzwojowe powstaje, gdy uszkodzona izolacja lakierowa drutu łączy sąsiednie zwoje — w zwartej części płynie duży prąd, który lokalnie przegrzewa uzwojenie, a uszkodzenie szybko się rozwija. Przerwa to brak ciągłości uzwojenia, a zwarcie doziemne — połączenie uzwojenia z korpusem. Zatarcie łożyska jest uszkodzeniem mechanicznym, a nie elektrycznym.

Dlaczego tak

Pracownik ma obowiązek dbać o należyty stan narzędzi i sprzętu oraz niezwłocznie zawiadamiać przełożonego o zauważonych zagrożeniach. Uszkodzona drabina nie może być używana — pęknięty szczebel może się złamać pod ciężarem, a upadek z wysokości jest jedną z częstszych przyczyn ciężkich wypadków. Przytrzymanie przez kolegę i prowizoryczna naprawa nie przywracają wytrzymałości.

Dlaczego tak

Pole elektromagnetyczne o dużym natężeniu, zwłaszcza wielkiej częstotliwości, powoduje nagrzewanie tkanek, a przy niskich częstotliwościach — indukowanie prądów w organizmie, co może wywoływać bóle głowy, zmęczenie i zaburzenia snu. Dlatego wyznacza się strefy ochronne i ogranicza czas przebywania. Złamania są skutkiem urazów mechanicznych, a zmiany masy ciała czy uprawnienia nie mają związku z polem.

Dlaczego tak

Najskuteczniejszym środkiem przy pracy w pobliżu napięcia jest odgrodzenie się od części czynnych osłonami izolacyjnymi lub przegrodami — wtedy przypadkowy ruch nie skończy się dotknięciem. Zdjęcie metalowej biżuterii jest ważne, ale nie zastępuje osłon. Pośpiech zwiększa ryzyko błędu, a praca bez rękawic odbiera ochronę przy dotyku.

Dlaczego tak

Palący się olej to pożar cieczy, czyli grupy B: gasi się go proszkiem lub pianą, które odcinają dostęp tlenu. Zwarty strumień wody rozpryskuje płonący olej i może rozszerzyć pożar, podobnie jak przy smażeniu w kuchni. Koc gaśniczy jest za mały dla transformatora, a sypanie piasku do wnętrza kadzi jest nieskuteczne i niebezpieczne.

Dlaczego tak

Skorupa hełmu pochłania energię uderzenia przez odkształcenie materiału i więźby — po silnym uderzeniu może mieć wewnętrzne mikropęknięcia i nie ochroni przy kolejnym, choć z zewnątrz wygląda na całą. Dlatego stosowanie hełmu zgodnie z przeznaczeniem oznacza wycofanie go po takim zdarzeniu. Klejenie i malowanie nie przywracają wytrzymałości, a farba z rozpuszczalnikiem może dodatkowo osłabić tworzywo.

Dlaczego tak

W kodzie paskowym pierwsze dwa paski to cyfry (brązowy 1, czarny 0), trzeci to mnożnik (czerwony = 10²), a czwarty — tolerancja (złoty ±5%). Wychodzi 10 · 100 = 1000 Ω = 1 kΩ. Odczytanie trzeciego paska jako cyfry daje 102, a nie mnożnika, a pominięcie mnożnika — 10 Ω. Srebrny pasek oznaczałby tolerancję ±10%.

Dlaczego tak

Wzmacniacz operacyjny przetwarza sygnały ciągłe — wzmacnia różnicę napięć na wejściach, a w połączeniu z elementami sprzężenia zwrotnego tworzy wzmacniacze, filtry czy komparatory. Dlatego zalicza się go do układów analogowych. Układy cyfrowe operują na dwóch stanach logicznych, elementy elektromechaniczne mają części ruchome, a bierne nie wzmacniają sygnału.

Dlaczego tak

Przewody czynne obwodu (L i N, a w trójfazowym — wszystkie fazy i N) przechodzą przez przekładnik sumujący. W sprawnym obwodzie prądy się równoważą, a gdy część prądu płynie do ziemi przez upływ lub ciało człowieka, w przekładniku pojawia się strumień, który wyzwala aparat. Bimetal to zasada działania członu przeciążeniowego wyłącznika nadprądowego, a napięcie i energia nie są w RCD mierzone.

Dlaczego tak

Kabel ma żyły w izolacji, zebrane pod wspólną powłoką, często z dodatkowymi osłonami lub pancerzem, co pozwala układać go w ziemi, w wodzie czy w kanałach. Przewody instalacyjne mają lżejszą budowę i układa się je w budynkach. Kable mogą mieć wiele żył, a telekomunikacja to tylko jedna z grup kabli — kable elektroenergetyczne przesyłają energię.

Dlaczego tak

Klatka to pręty aluminiowe lub miedziane umieszczone w żłobkach pakietu blach i zwarte na obu końcach pierścieniami — przypomina klatkę dla wiewiórki. Prąd w prętach indukuje wirujące pole stojana, dlatego wirnik nie ma połączeń elektrycznych z zewnątrz. Uzwojenie z pierścieniami ślizgowymi ma silnik pierścieniowy, magnesy — silnik synchroniczny z magnesami trwałymi, a komutator — maszyna prądu stałego.

Dlaczego tak

Stała watomierza to iloczyn zakresu prądowego i napięciowego podzielony przez liczbę działek: C = 5 A · 300 V / 150 dz = 1500 / 150 = 10 W/dz. Wynik 2 W/dz otrzymamy, dzieląc sam zakres napięcia przez liczbę działek, a 30 W/dz — mnożąc zakresy i dzieląc przez 50. Wskazanie np. 80 działek odpowiada więc mocy 800 W.

Dlaczego tak

W warunkach zwiększonego zagrożenia, gdy rezystancja ciała i podłoża jest mała, dopuszczalne długotrwale napięcie dotykowe prądu przemiennego obniża się z 50 V do 25 V, dlatego lampy przenośne w kotłowniach czy zbiornikach zasila się z transformatorów bezpieczeństwa 24 V lub 12 V. Napięcia 110 V czy 230 V nie są napięciami bardzo niskimi, a 400 V to napięcie międzyprzewodowe sieci.

Dlaczego tak

Zakres napięcia bardzo niskiego obejmuje napięcia do 50 V prądu przemiennego i do 120 V prądu stałego (nietętniącego). Wyższa granica dla prądu stałego wynika z tego, że jest on dla organizmu mniej groźny i trudniej wywołuje migotanie komór. 50 V to granica dla prądu przemiennego, 25 V — dopuszczalne napięcie przemienne w warunkach zwiększonego zagrożenia, a 230 V to już zakres niskiego napięcia.

Dlaczego tak

Prądnica (generator) przetwarza energię mechaniczną doprowadzoną do wału, np. z turbiny, na energię elektryczną; silnik działa odwrotnie. Transformator i dławik to maszyny lub urządzenia statyczne — nie mają części wirujących, a transformator zmienia jedynie wartości napięcia i prądu przemiennego, nie zamieniając rodzaju energii.

Dlaczego tak

Drut nawojowy to miedź (rzadziej aluminium) pokryta lakierem izolacyjnym — cienka izolacja pozwala zmieścić dużo zwojów w żłobku, a miedź ma małą rezystancję, co ogranicza straty. Stal ma dużą rezystywność i nie nadaje się na uzwojenia, a drut oporowy stosuje się w grzejnikach. Woda w izolacji spowodowałaby natychmiastowe zwarcie.

Dlaczego tak

Rezystancja izolacji to rezystancja między częściami, które powinny być od siebie odizolowane: każdym uzwojeniem a korpusem połączonym z PE oraz między uzwojeniami różnych faz. Pomiar między zaciskami tego samego uzwojenia to pomiar rezystancji uzwojenia — tu wystarczy omomierz, a wynik to kilka omów. Pomiar izolacji wykonuje się przy odłączonym zasilaniu, bo napięcie probiercze i sieciowe nie mogą się nakładać.