Test ELE.05 — zestaw 2

Dlaczego tak

Rezystancję przewodu liczy się ze wzoru R = ρ·l/S = 0,0175 Ω·mm²/m · 50 m / 2,5 mm² = 0,875/2,5 = 0,35 Ω. Jednostka rezystywności jest tak dobrana, że długość podstawia się w metrach, a przekrój w milimetrach kwadratowych — bez żadnego dodatkowego przeliczania. Pominięcie dzielenia przez przekrój daje 0,875 Ω, czyli wartość 2,5 razy za dużą.

Dlaczego tak

Wyłącznik różnicowoprądowy porównuje sumę prądów płynących w przewodach czynnych — reaguje wtedy, gdy część prądu wraca inną drogą niż przewodem powrotnym, czyli przy upływie do ziemi lub do uziemionej obudowy. Powtarzalne wyzwalanie przy jednym odbiorniku wskazuje więc na uszkodzoną izolację tego odbiornika. Przeciążenie i zwarcie wywołują zadziałanie zabezpieczenia nadprądowego, a nie różnicowoprądowego, bo nie tworzą prądu różnicowego.

Dlaczego tak

Przekaźnik termiczny chroni uzwojenia przed długotrwałym przeciążeniem, więc nastawia się go na prąd znamionowy silnika — jego charakterystyka czasowo-prądowa jest tak dobrana, że kilkusekundowy prąd rozruchowy przechodzi bez zadziałania, a trwałe przekroczenie wyłącza obwód. Nastawa na wartość prądu rozruchowego pozbawiłaby silnik ochrony przed przeciążeniem, a nastawa na połowę prądu znamionowego powodowałaby wyłączenia przy normalnej pracy pod obciążeniem.

Dlaczego tak

Nagrzewanie się przewodu na całej długości oznacza, że płynący prąd przekracza jego obciążalność długotrwałą — a skoro zabezpieczenie nie zadziałało, jego prąd znamionowy jest za duży w stosunku do przekroju przewodu. Zabezpieczenie ma chronić przewód, więc dobiera się je do jego obciążalności, nie do mocy odbiorników. Miejscowe przegrzanie na jednym odcinku wskazywałoby na luźne połączenie, a przerwa w przewodzie ochronnym nie wpływa na nagrzewanie żył roboczych.

Dlaczego tak

Rezystancja uziemienia to rezystancja przejścia między uziomem a ziemią odniesienia, więc pomiaru nie da się wykonać przyrządem dwuzaciskowym — potrzebne są dodatkowe elektrody wbite w grunt: sonda prądowa wymuszająca przepływ i sonda napięciowa mierząca spadek potencjału. Megomierz mierzy rezystancję izolacji, czyli wielkość o zupełnie innym rzędzie wartości, a multimetr zmierzyłby jedynie ciągłość samego przewodu uziemiającego.

Dlaczego tak

Producent zna konstrukcję urządzenia i podaje w dokumentacji wymagany zakres oraz terminy czynności eksploatacyjnych; zakład przenosi je do własnej instrukcji eksploatacji, uwzględniając rzeczywiste warunki pracy — zapylenie, wilgotność, obciążenie, liczbę zmian. Te dwa dokumenty są podstawą harmonogramu. Decyzja pojedynczego operatora nie jest podstawą prawną, a statystyka branżowa nie zastępuje wymagań konkretnego urządzenia.

Dlaczego tak

Wysłuchanie do końca i sprawdzenie, czy argument został dobrze zrozumiany, daje dwie rzeczy naraz: pełną informację o rzeczywistej potrzebie drugiej strony i sygnał, że jest ona traktowana poważnie — a to obniża napięcie i otwiera pole do ustaleń. Przerwanie wypowiedzi zamyka obie te drogi, milczące ustąpienie przenosi problem na etap realizacji, a przejście na korespondencję wydłuża ustalenia bez rozwiązania sporu.

Dlaczego tak

Łuk ma temperaturę kilku tysięcy stopni: rozpryskuje stopiony metal, zapala zwykłą odzież i wysyła silne promieniowanie nadfioletowe. Dlatego przy pracach w rozdzielnicach stosuje się odzież trudnopalną i osłonę twarzy. Porażenie jest oczywistym zagrożeniem przy urządzeniach elektrycznych, ale przy łuku najcięższe urazy są cieplne — i to one decydują o doborze środków ochrony.

Dlaczego tak

Klasa rękawic określa najwyższe napięcie robocze: klasa 00 — 500 V, klasa 0 — 1000 V, klasa 1 — 7,5 kV, i dalej dla wyższych napięć. Do sieci 230/400 V wystarcza więc klasa 00. Wartość 1000 V to górna granica niskiego napięcia i klasa 0, więc łatwo przypisać ją niewłaściwej klasie. Rękawica bez oznaczenia klasy i daty badania nie jest sprzętem izolacyjnym.

Dlaczego tak

Mikroskopijne przebicie lub pęknięcie gumy, niewidoczne od razu, może przepuścić prąd. Zwinięcie mankietu i napełnienie rękawicy powietrzem pozwala wykryć nieszczelność, a oględziny — zadrapania i odkształcenia. Rękawice muszą też mieć aktualne badanie okresowe napięciem probierczym. Multimetr zmierzy rezystancję przy kilku woltach, a o przydatności rękawicy decyduje wytrzymałość na napięcie robocze.

Dlaczego tak

Wokół przewodu leżącego na ziemi rozkłada się potencjał, który maleje z odległością — między stopami idącej osoby powstaje napięcie krokowe, groźne nawet kilkanaście metrów od przewodu. Przy średnim napięciu drewniany kij nie jest izolacją, na którą można liczyć. Najpierw trzeba doprowadzić do wyłączenia linii, a dopiero potem udzielać pomocy — inaczej będzie dwóch poszkodowanych.

Dlaczego tak

Przepisy wymagają, aby prace w warunkach szczególnego zagrożenia wykonywać na polecenie — zasadniczo pisemne — określające zakres prac i środki bezpieczeństwa, oraz przez zespół co najmniej dwuosobowy. Druga osoba może przerwać pracę, odłączyć zasilanie i udzielić pomocy. Świadectwo kwalifikacyjne potwierdza umiejętności, ale nie zastępuje polecenia ani drugiego pracownika.

Dlaczego tak

Dla n jednakowych rezystorów połączonych równolegle rezystancja zastępcza wynosi R/n = 30/3 = 10 Ω, bo każda gałąź dokłada nową drogę dla prądu. Wynik 90 Ω odpowiada połączeniu szeregowemu. Przydatna reguła kontrolna: rezystancja zastępcza połączenia równoległego jest zawsze mniejsza od najmniejszej z rezystancji gałęzi.

Dlaczego tak

Straty mocy w przewodzie oblicza się z P = I²·R = 20² · 0,5 = 400 · 0,5 = 200 W. Wynik 10 W to iloczyn I·R, czyli spadek napięcia w woltach, a nie moc. Straty rosną z kwadratem prądu — przy dwukrotnie większym obciążeniu ten sam przewód traci cztery razy więcej mocy, dlatego obciążalność przewodu tak silnie zależy od prądu.

Dlaczego tak

Pod obciążeniem część siły elektromotorycznej odkłada się na rezystancji wewnętrznej źródła: U = E − I·R_w = 12,6 − 40 · 0,05 = 12,6 − 2,0 = 10,6 V. Wynik 12,6 V to napięcie bez obciążenia — takie pokaże woltomierz przy wyłączonym rozruszniku. Dlatego stan akumulatora ocenia się pod obciążeniem: zużyty ma większą rezystancję wewnętrzną i napięcie spada głębiej.

Dlaczego tak

Dodatnia i ujemna połówka sinusoidy są jednakowe, więc ich pola się znoszą i średnia z całego okresu wynosi zero — tak zachowa się miernik magnetoelektryczny bez prostownika. Wartość 0,637 amplitudy to średnia z jednej połówki, czyli wartość średnia przebiegu wyprostowanego dwupołówkowo. 0,707 amplitudy to wartość skuteczna, której używa się do obliczeń mocy.

Dlaczego tak

Rezystancji i reaktancji nie dodaje się wprost, bo napięcia na nich są przesunięte w fazie o 90°. Impedancja to Z = √(R² + X²) = √(900 + 1600) = 50 Ω, więc I = 230/50 = 4,6 A. Wynik 3,3 A powstaje po zsumowaniu 30 + 40 = 70 Ω jak w obwodzie prądu stałego. Współczynnik mocy tego obwodu wynosi R/Z = 0,6.

Dlaczego tak

Przy częstotliwości rezonansowej X_L = X_C, a napięcia na cewce i kondensatorze są w przeciwfazie i się znoszą. Obwód zachowuje się jak sama rezystancja: prąd jest w fazie z napięciem i osiąga maksimum. Impedancja największa i prąd najmniejszy to cechy rezonansu równoległego — stąd łatwe pomylenie obu przypadków. Napięcia na L i C mogą w rezonansie wielokrotnie przekraczać napięcie zasilania.

Dlaczego tak

Prąd w przewodzie neutralnym jest sumą geometryczną trzech prądów fazowych. Gdy są one równe i przesunięte o 120°, ich suma wektorowa wynosi zero. Dlatego symetryczne odbiorniki, np. silniki, w ogóle nie potrzebują przewodu N. Suma arytmetyczna pomija przesunięcie faz. W sieci z niesymetrycznym obciążeniem, a także z odbiornikami nieliniowymi, prąd w N może być jednak znaczny.

Dlaczego tak

W połączeniu w gwiazdę na każdej gałęzi jest napięcie fazowe, czyli 230 V — znamionowe dla grzałki. W trójkącie każda grzałka dostałaby napięcie międzyprzewodowe 400 V i wydzielałaby moc (400/230)² ≈ 3 razy większą od znamionowej, więc szybko by się przepaliła. Trójkąt rzeczywiście daje większą moc, ale tylko grzałkom przystosowanym do 400 V.

Dlaczego tak

Pojemność kondensatora płaskiego C = ε·S/d jest wprost proporcjonalna do powierzchni okładek i przenikalności dielektryka, a odwrotnie proporcjonalna do odległości okładek. Dwukrotne oddalenie okładek zmniejsza więc pojemność dwa razy. Zwiększa się natomiast napięcie, przy którym dielektryk ulegnie przebiciu — i to bywa mylnie odczytywane jako „lepszy” kondensator.

Dlaczego tak

Drugie prawo Kirchhoffa dotyczy oczek i napięć: obchodząc zamkniętą drogę w obwodzie, sumy napięć źródłowych i spadków napięć się równoważą. Pierwsze prawo dotyczy węzłów i prądów — oba prawa są wymieniane razem i dlatego się mylą. Prawo Ohma wiąże napięcie, prąd i rezystancję jednego elementu, a prawo Joule'a–Lenza opisuje ciepło wydzielane przez prąd.

Dlaczego tak

Po załączeniu tyrystor podtrzymuje przewodzenie sam, a bramka traci kontrolę — impuls może zniknąć, a prąd płynie dalej. Wyłącza się dopiero, gdy prąd anodowy spadnie poniżej prądu podtrzymania, co w obwodach prądu przemiennego dzieje się samo przy każdym przejściu przez zero. Przekonanie, że wystarczy zdjąć sygnał bramki, pochodzi od tranzystora — i dotyczy tylko specjalnych tyrystorów wyłączalnych GTO.

Dlaczego tak

Złącze metal–półprzewodnik diody Schottky'ego przewodzi przy ok. 0,2–0,4 V zamiast 0,6–0,7 V, co zmniejsza straty przy dużych prądach, a brak gromadzenia ładunku nośników mniejszościowych pozwala jej przełączać się bardzo szybko — przy częstotliwościach zasilaczy impulsowych to decyduje. Ceną jest właśnie mniejsze dopuszczalne napięcie wsteczne i większy prąd upływu, więc druga odpowiedź odwraca rzeczywistą wadę tych diod.

Dlaczego tak

Wzmocnienie układu odwracającego to k = −R_f/R₁ = −100 kΩ/10 kΩ = −10. Znak minus oznacza odwrócenie fazy sygnału o 180°. Wartość 11 byłaby wzmocnieniem układu nieodwracającego z tymi samymi rezystorami (1 + R_f/R₁) — jedynka w tym wzorze pojawia się tylko wtedy, gdy sygnał podaje się na wejście nieodwracające.

Dlaczego tak

Transoptor zawiera diodę świecącą i fotodetektor w jednej obudowie: sygnał przechodzi przez światło, a obwody wejściowy i wyjściowy nie mają połączenia elektrycznego. Chroni to wrażliwą elektronikę sterownika przed napięciami i zakłóceniami z obwodu mocy. Transoptor przenosi sygnał, a nie wzmacnia go w sensie wzmacniacza analogowego — jego przekładnia prądowa bywa mniejsza od jedności.

Dlaczego tak

W tym układzie woltomierz mierzy dokładnie napięcie na rezystorze, a amperomierz — prąd rezystora powiększony o prąd woltomierza. Przy małej rezystancji mierzonej ten dodatkowy prąd jest znikomy, bo woltomierz ma rezystancję wielokrotnie większą. Przy dużych rezystancjach jest odwrotnie: prąd woltomierza staje się porównywalny, dlatego wtedy woltomierz włącza się przed amperomierzem.

Dlaczego tak

Przez amperomierz może płynąć 1 A, więc bocznik musi przejąć pozostałe 9 A przy tym samym napięciu: R_b = R_a/(n − 1) = 0,1/(10 − 1) ≈ 0,011 Ω. Wynik 0,01 Ω powstaje z podzielenia przez n zamiast n − 1 — wtedy amperomierz przejmowałby nieco więcej prądu, niż powinien. Przy dużych wartościach n różnica maleje, ale przy rozszerzaniu zakresu dziesięciokrotnie jest już zauważalna.

Dlaczego tak

Proste mierniki mierzą wartość średnią wyprostowanego przebiegu i mnożą ją przez współczynnik 1,11, prawdziwy wyłącznie dla sinusoidy. Prąd zasilacza impulsowego ma kształt wąskich szpilek, dla których ta zależność nie działa — błąd może sięgać kilkudziesięciu procent. Mierniki True RMS obliczają rzeczywistą wartość skuteczną niezależnie od kształtu przebiegu.

Dlaczego tak

Łącznik w przewodzie fazowym po wyłączeniu odcina oprawę od napięcia. Łącznik w przewodzie neutralnym też zgasi lampę, więc skutek wydaje się ten sam, ale oprawa i oprawka pozostają pod napięciem fazowym i wymiana żarówki grozi porażeniem. Przewodu ochronnego nie wolno przerywać żadnym łącznikiem, bo odcięcie PE pozbawia obudowę ochrony.

Dlaczego tak

Rozdział PEN wykonuje się w jednym miejscu, zwykle w złączu lub rozdzielnicy głównej, gdzie łączy się go z szyną uziemiającą. Za tym punktem przewód N przewodzi prąd roboczy, a PE ma pozostać bez prądu; ponowne połączenie sprawiłoby, że prąd roboczy popłynie przewodem ochronnym i obudowami, a wyłączniki różnicowoprądowe przestaną działać poprawnie.

Dlaczego tak

Dla odbiornika rezystancyjnego I = P/U = 3500/230 ≈ 15,2 A. Na tej podstawie dobiera się zabezpieczenie o prądzie znamionowym nie mniejszym od prądu obliczeniowego (16 A) i przewód o obciążalności nie mniejszej od zabezpieczenia. Wynik 8,8 A powstaje przy podzieleniu przez 400 V — napięcie międzyprzewodowe, które nie zasila odbiornika jednofazowego.

Dlaczego tak

Spadek napięcia to ΔU = I·R = 10 · 0,69 = 6,9 V, co w odniesieniu do 230 V daje 6,9/230 · 100% = 3%. Wynik 6,9% powstaje, gdy spadek w woltach odczyta się jako procent. Wynik 1,5% — gdy rezystancję weźmie się tylko dla jednej żyły, choć prąd płynie przewodem fazowym i wraca neutralnym.

Dlaczego tak

Po podstawieniu I₂ = 1,45·I_n drugi warunek ma postać 1,45·I_n ≤ 1,45·I_z, czyli I_n ≤ I_z — to samo, co prawa część pierwszego warunku. Dlatego dla wyłączników nadprądowych sprawdza się w praktyce tylko I_B ≤ I_n ≤ I_z. Inaczej jest z bezpiecznikami topikowymi, których prąd zadziałania I₂ jest większy niż 1,45·I_n i drugi warunek wymaga osobnego sprawdzenia.

Dlaczego tak

Strefy łazienki wyznacza odległość od wanny: 0 to jej wnętrze, 1 — przestrzeń nad nią, 2 — pas 60 cm wokół. Gniazda 230 V instaluje się dopiero poza strefą 2, a obwody łazienki muszą mieć ochronę uzupełniającą wyłącznikiem różnicowoprądowym 30 mA. Klapka podnosi stopień ochrony przed wodą, ale nie zmienia zakazu: w strefach 0 i 1 dopuszcza się wyłącznie urządzenia zasilane bardzo niskim napięciem, przeznaczone do tych stref.

Dlaczego tak

Obciążalność mówi, czy przewód się nie przegrzeje, ale rezystancja rośnie z długością. W długim, cienkim przewodzie napięcie na końcu spada poniżej wymagań odbiorników, a prąd zwarciowy jest tak mały, że wyłącznik działa członem termicznym po wielu sekundach zamiast natychmiast — obudowa pozostaje w tym czasie pod napięciem. Dlatego przekrój sprawdza się trzema kryteriami: obciążalności, spadku napięcia i samoczynnego wyłączenia.

Dlaczego tak

Kontrola okresowa co najmniej raz na 5 lat obejmuje m.in. badanie instalacji elektrycznej i piorunochronnej w zakresie stanu sprawności połączeń, osprzętu, zabezpieczeń i środków ochrony przeciwporażeniowej oraz rezystancji izolacji. Co rok sprawdza się stan techniczny elementów budynku narażonych na wpływy atmosferyczne, i ta krótsza kontrola bywa mylona z pomiarami elektrycznymi. W zakładach pracy z trudnymi warunkami terminy bywają krótsze z mocy innych przepisów.

Dlaczego tak

Prace eksploatacyjne — obsługę, konserwację, remonty, montaż i kontrolno-pomiarowe — przy urządzeniach i instalacjach elektrycznych wykonują osoby ze świadectwem kwalifikacyjnym wydanym po egzaminie przed komisją, dla określonej grupy urządzeń i stanowiska eksploatacji (E) lub dozoru (D). Dyplom technika potwierdza wykształcenie, ale sam nie uprawnia do eksploatacji — jest jedynie podstawą do przystąpienia do egzaminu kwalifikacyjnego.

Dlaczego tak

Protokół jest dokumentem, na podstawie którego ktoś inny ma ocenić stan instalacji, także za kilka lat. Musi więc zawierać zmierzone wartości obok wymaganych, identyfikację przyrządów z datami ich wzorcowania, warunki pomiaru, ocenę i orzeczenie oraz dane osoby z uprawnieniami. Sam wniosek bez wyników niczego nie dowodzi i nie pozwala porównać stanu instalacji w kolejnych latach.

Dlaczego tak

Miernik pętli obciąża obwód na krótką chwilę znanym prądem i mierzy, o ile spada napięcie sieci — z tego oblicza impedancję całej pętli: od źródła, przez przewód fazowy, do miejsca pomiaru i z powrotem przewodem ochronnym. Pomiar wymaga więc napięcia. Przy wyłączonym napięciu wykonuje się pomiary rezystancji izolacji i ciągłości, dlatego te dwie grupy pomiarów łatwo pomylić.