Introligator_734[02].O1.04

„Projekt finansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

SPIS TREŚCI

1. Wprowadzenie

2. Wymagania wstępne

3. Cele kształcenia

4. Materiał nauczania

4.1. Materiały przewodzące i izolacyjne

4.1.1. Materiał nauczania

4.1.2. Pytania sprawdzające

4.1.3. Ćwiczenia

4.1.4. Sprawdzian postępów

4.2. Pomiary podstawowych wielkości elektrycznych w obwodach prądu

stałego i zmiennego, elementy obwodów elektrycznych

4.2.1. Materiał nauczania

4.2.2. Pytania sprawdzające

4.2.3. Ćwiczenia

4.2.4. Sprawdzian postępów

4.3. Źródła

światła,

oznaczenia

znamionowe

odbiorników,

zabezpieczenie silników przed przeciążeniem i zwarciem

4.3.1. Materiał nauczania

4.3.2. Pytania sprawdzające

4.3.3. Ćwiczenia

4.3.4. Sprawdzian postępów

4.4. Instalacje

elektryczne,

elementy

elektroniczne,

sterowanie

automatyczne bezpieczeństwo i higiena pracy podczas eksploatacji
urządzeń elektrycznych

4.4.1. Materiał nauczania

4.4.2. Pytania sprawdzające

4.4.3. Ćwiczenia

4.4.4. Sprawdzian postępów

4.5. Obciążenia

elementów

konstrukcyjnych,

wytrzymałość

zmęczeniowa, materiały konstrukcyjne

4.5.1. Materiał nauczania

4.5.2. Pytania sprawdzające

4.5.3. Ćwiczenia

4.5.4. Sprawdzian postępów

4.6. Połączenia rozłączne i nierozłączne

4.6.1. Materiał nauczania

4.6.2. Pytania sprawdzające

4.6.3. Ćwiczenia

4.6.4. Sprawdzian postępów

4.7. Elementy podatne, połączenia rurowe i zawory

4.7.1. Materiał nauczania

4.7.2. Pytania sprawdzające

4.7.3. Ćwiczenia

4.7.4. Sprawdzian postępów

„Projekt finansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

1. WPROWADZENIE

Poradnik będzie Ci pomocny w przyswajaniu wiedzy o podstawowych zasadach

stosowania maszyn i urządzeń spotykanych w zawodzie introligator.

W poradniku znajdziesz:

– wymagania wstępne – wykaz umiejętności, jakie powinieneś mieć już ukształtowane,

abyś bez problemów mógł korzystać z poradnika,

– cele kształcenia – wykaz umiejętności, jakie ukształtujesz podczas pracy z poradnikiem,
– materiał nauczania – wiadomości teoretyczne niezbędne do opanowania treści jednostki

modułowej,

– zestaw pytań, abyś mógł sprawdzić, czy już opanowałeś określone treści,
– ćwiczenia, które pomogą Ci zweryfikować wiadomości teoretyczne oraz ukształtować

umiejętności praktyczne,

– sprawdzian postępów,
– sprawdzian osiągnięć, przykładowy zestaw zadań. Zaliczenie testu potwierdzi opanowanie

materiału całej jednostki modułowej,

– literaturę uzupełniającą.

Bezpieczeństwo i higiena pracy

W czasie wykonywania ćwiczeń musisz przestrzegać regulaminów, przepisów

bezpieczeństwa i higieny pracy oraz instrukcji przeciwpożarowych, obowiązujących podczas
poszczególnych rodzajów prac.

„Projekt finansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

3. CELE KSZTAŁCENIA

W wyniku realizacji programu jednostki modułowej, powinieneś umieć:

−

zidentyfikować materiały przewodzące i izolacyjne,

−

zmierzyć podstawowe wielkości elektryczne w obwodach prądu stałego i zmiennego,

−

rozróżnić na schematach elementy obwodów elektrycznych,

−

porównać źródła światła pod względem poboru mocy i natężenia oświetlenia,

−

odczytać parametry odbiornika elektrycznego z tabliczki znamionowej,

−

rozpoznać rodzaj silnika indukcyjnego na podstawie danych z tabliczki znamionowej,

−

rozpoznać gniazdka i wtyczki instalacji jednofazowej i trójfazowej,

−

rozróżnić poszczególne elementy instalacji elektrycznej, sprzętu instalacyjnego,
zabezpieczeń przeciwporażeniowych,

−

rozróżnić elementy elektroniczne na podstawie wyglądu i symboli graficznych,

−

odczytać parametry elementów elektronicznych z katalogu,

−

określić funkcje elementów elektronicznych w obwodach elektrycznych,

−

dokonać analizy schematu blokowego automatycznego sterowania i automatycznej
regulacji,

−

scharakteryzować obciążenia elementów konstrukcyjnych: rozciąganie i ściskanie,
ścinanie, zginanie, skręcanie oraz wytrzymałość zmęczeniową,

−

rozpoznać na podstawie oznaczenia rodzaj materiału konstrukcyjnego części maszyn,

−

rozpoznać i scharakteryzować połączenia rozłączne i nierozłączne stosowane
w maszynach i urządzeniach,

−

wyjaśnić działanie łożysk, osi, wałów, sprzęgieł, hamulców i przekładni oraz określić ich
zastosowanie,

−

wyjaśnić działanie mechanizmów funkcjonalnych: dźwigniowych, krzywkowych,
śrubowych,

−

określić zastosowanie układów hydraulicznych i pneumatycznych,

−

określić rolę zabezpieczeń stosowanych w maszynach i urządzeniach,

−

określić zasady użytkowania oraz bieżącej konserwacji maszyn i urządzeń,

−

zastosować przepisy bezpieczeństwa i higieny pracy oraz ochrony przeciwpożarowej.

„Projekt finansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

4. MATERIAŁ NAUCZANIA

4.1. Materiały przewodzące i izolacyjne

4.1.1. Materiał nauczania

W elektronice stosuje się wiele różnych materiałów. Ogólnie można je podzielić na trzy

grupy:

−

przewodzące prąd elektryczny (przewodniki),

−

nieprzewodzące prądu elektrycznego (izolatory),

−

półprzewodniki (w określonych warunkach przewodzą prąd).
Przewodnik elektryczny – substancja, która dobrze przewodzi prąd elektryczny,

a przewodzenie prądu ma charakter elektronowy. Przewodniki zbudowane są z atomów,
od których łatwo odrywają się elektrony walencyjne (jeden, lub więcej), które z kolei tworzą
wewnątrz przewodnika tzw. gaz elektronowy. Elektrony te (gaz elektronowy) nie są już
związane z konkretnym jonem dodatnim i mogą się swobodnie poruszać.

Przewodniki znajdują szerokie zastosowanie do wykonywania elementów urządzeń

elektrycznych.

Do najpopularniejszych przewodników należą: grafit, stal, aluminium, miedź, srebro.

Podział i charakterystyka materiałów izolacyjnych

Izolatory izolują ładunek zgromadzony w pewnym miejscu na swej powierzchni i nie

dopuszczają do jego rozprzestrzeniania się.

Klasyfikację materiałów izolacyjnych można przeprowadzić na podstawie różnych

kryteriów.

Ze względu na stan skupienia materiały izolacyjne dzieli się na: gazowe, ciekłe, stałe.

Do gazów elektroizolacyjnych, stosowanych jako izolacja lub czynnik chłodzący,

należy w pierwszym rzędzie powietrze, a następnie azot, dwutlenek węgla, wodór, hel.
Ponadto
w technice oświetleniowej stosuje się gazy szlachetne – argon, neon, krypton i ksenon.

Gazy stosowane w elektrotechnice powinny być obojętne chemicznie i niepalne, powinny

mieć dostatecznie niską temperaturę skraplania przy dość wysokim ciśnieniu, dużą
przewodność cieplną; nie powinny zbyt łatwo rozpuszczać się w olejach i ulegać rozkładowi
pod działaniem jonizacji i wyładowań elektrycznych.

Materiały izolacyjne ciekłe: oleje mineralne, syntetyczne, roślinne
Materiały izolacyjne stałe nieorganiczne: szkła, materiały ceramiczne.
W elektrotechnice szkła stosuje się na izolatory i bańki różnego rodzaju lamp; w postaci

włókna (bezalkalicznego) służą jako wypełniacze w postaci tkaniny szklanej – jako nośnik
do materiałów złożonych.

Najlepsze własności mechaniczne wykazują ceramika cyrkonowa oraz czysty trójtlenek

glinu. Pokrycie szkliwem ceramiki krzemianowej i steatytowej może polepszyć jej własności
mechaniczne.

Poza pewnymi szczególnymi przypadkami nie obserwuje się w materiałach ceramicznych

występowania procesów starzeniowych i zmęczenia mechanicznego. Znaczną wadą
materiałów ceramicznych jest ich bardzo trudna obrabialność (szlifowanie) po procesie
wypalania końcowego.

„Projekt finansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Mika i materiały mikowe

Mika jest praktycznie całkowicie odporna na wpływy chemiczne; odznacza się także

znaczną odpornością  na wyładowania  niezupełne. W elektrotechnice stosuje się dwa gatunki
miki:  muskowit  i  flogopit;  flogopit  jest  bardziej  elastyczny,  ale  słabszy  mechanicznie.
Wyroby  mikowe,  a  zwłaszcza  mikanity,  odznaczają  się  dużą  wytrzymałością  dielektryczną
i dużą odpornością na wyładowania. Materiały na bazie papieru mikowego zastępują obecnie
mikanity  (wykonane  z  płatków  miki)  w  izolacji  maszyn  wysokonapięciowych  i  aparatów.
Rozróżnia  się  ponadto:  mikanity  komutatorowe,  mikanity  do  kształtowania  oraz  mikanity
grzejnikowe.

Materiały azbestowe

Surowcami do produkcji wyrobów azbestowych są odmiany: azbest serpentynitowy

chryzotylowy o długim włóknie, nadający się zwłaszcza do wyrobu taśm i tkanin, azbest
amfibolowy – termolit o włóknie krótkim, stosowany do produkcji papierów
i azbestocementów.

Obecnie materiały azbestowe są mało używane ze względu na dużą szkodliwość.

Materiały izolacyjne stałe organiczne naturalne – celulozowe

Papiery izolacyjne mają kolor naturalny żółtawy. Nie bieli się ich ze względu na

obecność  chloru  we  wszystkich  czynnikach  bielących,  którego  pozostałości  zmniejszałyby
wytrzymałość  mechaniczną  i  własności  dielektryczne.  Papier  izolacyjny  powinien  być
wykonany z celulozy świerkowej lub sosnowej, przerobionej za pomocą procesu zasadowego
i  długotrwałego  mielenia  na  chudo  –  taka  celuloza,  bowiem  daje  pewność  dużej
wytrzymałości  mechanicznej  papieru, dobrą  jego  nasiąkliwość  i dobre  własności  izolacyjne.
Wytrzymałość  dielektryczna  wyrobów  celulozowych  jest  tym  większa,  im  większy,  jest  ich
ciężar  objętościowy,  lepsza  równomierność  rozłożenia  włókien  (mniejsza  przepuszczalność
powietrza)  oraz  większa  czystość  (mniejsza  przewodność  wyciągu  wodnego).  Szczególnej
czystości wymaga się od  materiałów celulozowych przewidzianych do współpracy z olejami
syntetycznymi

(chlorowanymi

dwufenylami).

Materiały

celulozowe

stosowane

w  elektrotechnice  dzieli  się  na  bibułki,  papiery  i  preszpany.  Materiały  te  są  stosowane  jako
samodzielne  elementy  układów  izolacyjnych  pracujących  w  oleju  mineralnym  lub
syntetycznym  bądź  też  są  używane  do  wytwarzania  materiałów  złożonych,  np.  nasyconych
żywicami  materiałów  warstwowych,  bądź  jako  podłoże,  na  które  jest  następnie  naklejona
folia elektroizolacyjna, płatki miki itp.

Rozróżnia się: bibułkę kondensatorową, bibułkę do wyrobów mikowych, papiery

nawojowe, papier do kabli elektroenergetycznych (kablowy) i preszpan elektrotechniczny
(twardy, normalny, żłobkowy, nasiąkliwy).

Asfalty

Rozróżnia się asfalty (bitumy) naturalne kopalne oraz asfalty ponaftowe i węglowe

(paki). Ze względu na dość dobrą elastyczność stosuje się je w elektrotechnice jako składniki
zalewy  mas  nasycających,  kitów  oraz  niektórych  lakierów.  Asfalty  węglowe  są  używane
w  ogniwach  jako  zalewy.  Do  ważniejszych  wyrobów  należy  zaliczyć  tzw.  zalewy  kablowe,
stanowiące kompozycje asfaltów i wosków stosowane do zalewania muf i głowic kablowych.

Woski

Terminem wosk określa się grupę złożonych substancji organicznych pochodzenia

naturalnego  lub syntetycznego, których własności  fizyczne (rzadziej chemiczne) są podobne
do  wosku  pszczelego.  Są  to  na  ogół  stałe  substancje  nieprzezroczyste,  błyszczące
o  temperaturze  topnienia  od  50  do  100°C  (rzadko  wyższej),  charakteryzujące  się  małą
lepkością.

„Projekt finansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Materiały izolacyjne stałe syntetyczne

Istnieją

trzy

podstawowe

procesy

prowadzące

powstawania

związków

wielkocząsteczkowych, są to : polimeryzacja, polikondensacja, poliaddycja.
W grupie termoplastów wyróżnia się: polietylen, polipropylen, polistylen, poliamidy,
poliwęglany.

Duroplasty to tworzywa związków wielocząsteczkowych, które pod wpływem

podwyższonej temperatury i utwardzaczy podlegają nieodwracalnym zmianom. Duroplasty
stosuje się jako lakiery, kleje, żywice, przy produkcji kształtek, taśm i tkanin nasyconych.
Elastomery (kauczuki i gumy) powstają w wyniku procesu wulkanizacyjnego.

Gumy stosuje się do produkcji kabli i przewodów oraz do wyrobu przeciwporażeniowego

sprzętu ochronnego, a także uszczelek wielu urządzeń elektrycznych.

Kauczuki są produktami pochodzenia naturalnego lub syntetycznego.
Gazy elektroizolacyjne stosowane są jako czynnik chłodzący lub gaszący łuk

elektryczny. Wodór stosowany jest do chłodzenia dużych maszyn, a azot w kablach
wysokiego napięcia.

4.1.2. Pytania sprawdzające

Odpowiadając na pytania, sprawdzisz, czy jesteś przygotowany do wykonania ćwiczeń.

1.  Jak można podzielić materiały stosowane w elektrotechnice?
2.  Jakimi właściwościami cechują się materiały przewodzące?
3.  Jakie rozróżniasz materiały przewodzące?
4.  Jak można podzielić materiały izolacyjne?
5.  Jakimi właściwościami cechują się poszczególne materiały izolacyjne?

4.1.3. Ćwiczenia

Ćwiczenie 1

Scharakteryzuj własności i zastosowanie materiałów przewodzących prąd.

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

1)  odszukać informacje, które będą pomocne przy wykonywaniu ćwiczenia,
2)  scharakteryzować własności i zastosowanie poznanych materiałów przewodzących,
3)  dokonać podziału na materiały metalowe i niemetalowe,
4)  przedstawić wykonanie ćwiczenia w formie opisowej.

Wyposażenie stanowiska pracy:

−

papier A4,

−

przybory do pisania,

−

próbki materiałów przewodzących,

−

plansze tematyczne,

−

literatura z rozdziału 6 poradnika dla ucznia.

„Projekt finansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Ćwiczenie 2

Scharakteryzuj własności i zastosowanie materiałów izolacyjnych.

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

1)  odszukać informacje, które będą pomocne przy wykonywaniu ćwiczenia,
2)  scharakteryzować własności i zastosowanie poszczególnych materiałów izolacyjnych,
3)  dokonać podziału materiałów nieorganicznych,
4)  przedstawić wykonanie ćwiczenia w formie opisowej.

Wyposażenie stanowiska pracy:

−

papier A4,

−

przybory do pisania,

−

plansze tematyczne,

−

literatura z rozdziału 6 poradnika dla ucznia.

Ćwiczenie 3

Scharakteryzuj własności i zastosowanie materiałów izolacyjnych stałych organicznych

naturalnych i syntetycznych.

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

1)  odszukać informacje, które będą pomocne przy wykonywaniu ćwiczenia,
2)  scharakteryzować własności materiałów izolacyjnych stałych organicznych i naturalnych,
3)  dokonać podziału materiałów,
4)  wykonać ćwiczenie w formie opisowej i rysunkowej.

Wyposażenie stanowiska pracy:

−

papier A4,

−

przybory do pisania i rysowania,

−

elementy wykonane z materiałów stałych organicznych i naturalnych,

−

plansze tematyczne,

−

literatura z rozdziału 6 poradnika dla ucznia.

4.1.4. Sprawdzian postępów

Czy potrafisz:

Tak

Nie

1) dokonać podziału materiałów stosowanych w elektrotechnice

2) przedstawić własności materiałów przewodzących?

3) określić rodzaje materiałów przewodzących?

4) dokonać podziału materiałów izolacyjnych?

5) przedstawić własności materiałów izolacyjnych?

„Projekt finansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

4.2. Pomiary

podstawowych

wielkości

elektrycznych

w obwodach prądu stałego i zmiennego, elementy obwodów
elektrycznych

4.2.1. Materiał nauczania

Podstawowe wielkości elektryczne

Skutki wywołane przepływem prądu elektrycznego zależą od intensywności

przemieszczania się ładunków elektrycznych, czyli od natężenia prądu elektrycznego.
Wielkość ta odpowiada ilości ładunków elektrycznych przepływających w danym miejscu
przewodnika w jednostce czasu. Jednostką miary natężenia prądu elektrycznego w układzie
SI jest amper [A], odpowiadający przepływowi ładunku 1 kulomba [C] w ciągu 1 sekundy.

Prąd elektryczny przepływając, wykonuje pracę zużywając energie elektryczną. Energia

wyrażana  jest  w  watosekundach  [Ws]  lub  kilowatogodzinach  [kWh]  Energia  zużywana
w  jednostce  czasu  wyznacza  moc  elektryczną,  wyraża  się  ją  w  watach  [W]  lub  jednostkach
większych [kW]

Moc określa zdolność urządzenia do wykonania zadania. Znając moc urządzenia

elektrycznego i czas jego użytkowania, po przemnożeniu obu wielkości, wyznacza się zużycie
energii elektrycznej np. grzejnik o mocy 2 kW włączony przez 3 godziny (3 h) zużywa
energię elektryczną 2 kW·3 h = 6 kWh.

Kolejną wielkością elektryczną jest napięcie. Odpowiada ono energii zużywanej

na przeniesienie jednostkowego ładunku elektrycznego, w tym przypadku elektronu z jednego
miejsca  do  drugiego.  Aby  nie  zastanawiać  się,  z  którego  miejsca  do  którego  wprowadzono
pojęcie  potencjału  elektrycznego.  Jest  to  napięcie  w  danym  miejscu  względem  ziemi  przy
czym  założono,  że  ziemia  ma  zawsze  potencjał  równy  zeru.  Napięcie  między  określonymi
punktami odpowiada więc różnicy potencjałów w tych punktach. Napięcie i potencjał wyraża
się w [V] lub jednostkach tysiąc razy większych, czyli kilowoltach [kV]
Większość  domowych  urządzeń  elektrycznych  pracuje  przy  napięciu  230  V,  duże  silniki
elektryczne  pracują  przy  napięciu  400  V.  Przenośne  aparaty  elektryczne,  latarki,  wkrętaki
na ogół o napięciu 1,5 V do 1,6 V.

Między wielkościami występują zależności:

W = P·t

P = U·I

gdzie:

W – energia elektryczna [Ws],

P – moc [W],

U – napięcie [V],

I – natężenie prądu [A],

t – czas [s]

Mnożąc napięcie (w woltach) przez natężenie prądu (w amperach), uzyskuje się moc

(w watach). Dzieląc moc (w watach) przez napięcie (w woltach), uzyskuje się wyniku wartość
natężenia prądu (w amperach), np. żarówka o mocy 75 W ma napięcie 230 V i pobiera prąd
o natężeniu 75 W : 230 V = 0,33 A.

Rodzaje prądu elektrycznego

Prądy elektryczne różnią się w zależności od tego, jak zmienia się w czasie ich natężenie.

Można przedstawić to wykreślnie (rys. 1), odkładając na osi pionowej wartość natężenia
prądu, a na osi poziomej czas.

„Projekt finansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Prąd może płynąć przez dany przekrój przewodnika w dwóch kierunkach, na wykresie

zaznacza  się  to,  odkładając  wartość  natężenia w  górę  lub  w  dół od  poziomej  osi,  czyli  jako
wartość dodatnią lub ujemną. Przyjęto, że dodatni kierunek prądu to ten, który jest przeciwny
do kierunku przepływu elektronów, ponieważ mają one ładunek elektryczny ujemny. Wykres
czasowy prądu na rys. 1 odczytuje się następująco: w chwili uznanej za początkową (t = 0 s)
prąd  nie  płynie,  po  upływie  czasu  t  =  0,01  s  =  10  ms  osiąga  on  natężenie  prądu  2  A,
a  wcześniej  (przed  20  milisekundami)  w  chwili  t  =  -  10  ms  miał  wartość  3  A  i  płynął
w kierunku przeciwnym.

Rys. 1. Przykładowy przebieg zmian natężenia prądu elektrycznego (przedstawiony w różny sposób) [3, s. 13]

Na rysunku 2 pokazano cztery przykładowe wykresy zmian natężenia prądu w funkcji czasu.

Rys. 2. Przykłady przebiegów prądu: a) stałego, b) wyprostowanego, c) zmiennego,

d) sinusoidalnego zmiennego [3, s. 14]

W pierwszym przypadku natężenie prądu nie zmienia się z upływem czasu; mówi się

wtedy, że jest to prąd stały.

W drugim przypadku natężenie prądu zmienia się w czasie, ale prąd nie zmienia kierunku

– jest to prąd jednokierunkowy. Jeśli występuje zmiana kierunku przepływu prądu prąd
nazywa się zmiennym – w pewnych przedziałach czasu prąd płynie w jednym kierunku,
a w innych – prąd płynie w przeciwnym kierunku.

W ostatnim przypadku przedstawiono szczególny przebieg prądu zmiennego, czyli prąd

sinusoidalnie  zmienny.  Jest  on  powszechnie  stosowany  i  nazywa  się  zwykle  prądem
sinusoidalnym.  Jak  wynika  z  rysunku  2d,  prąd  zaczyna  płynąć  w  jednym  kierunku  i  jego
natężenie  stopniowo  wzrasta  do  wartości  maksymalnej,  następnie  natężenie  prądu  maleje,
aż prąd przestaje płynąć, po czym zaczyna znów płynąć, lecz w przeciwnym kierunku, a jego
natężenie  wzrasta  do  takiej  samej  wartości  jak  poprzednio  (choć  o  przeciwnym  znaku)
i  z  kolei  maleje,  aż  do  wartości  zerowej,  po  czym  cykl  się  powtarza.  Opisane  zmiany
powtarzają  się  w  taki  sam  sposób  w  przedziałach czasu, nazywanych  okresem,  oznaczanych
symbolem [T]

Prądy sinusoidalnie zmienne mają najczęściej okres zmian równy 1/50 s. Zmieniają one

zatem kierunek przepływu 100 razy w ciągu sekundy. Często zamiast okresu zmian stosuje
się wielkość odwrotną, zwaną częstotliwością ƒ = 1/T. Jej jednostką jest herc [Hz]
Na przykład prąd o okresie T = 1/50 s ma częstotliwość ƒ = 50 Hz.

„Projekt finansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Zalety prądu sinusoidalnie zmiennego powodują, że jest on powszechnie stosowany

do  zasilania  takich  odbiorników,  jak:  lampy,  silniki  i  grzejniki  elektryczne.  Prąd  stały  lub
wyprostowany  jest  wykorzystywany  w  aparatach  i  przenośnych  urządzeniach  elektrycznych,
na  przykład  w  odbiornikach  radiowych  i  telewizyjnych,  lampach,  golarkach,  a  także
w samochodach i galwanotechnice.

Obwody elektryczne

Obwód elektryczny jest połączeniem źródła energii elektrycznej z odbiornikiem za

pomocą przewodów łączących, które umożliwiają przepływ prądu elektrycznego (rys. 3).

Rys. 3. Prosty obwód elektryczny: Z – źródło napięcia, 0 – odbiornik

z zaznaczonym zwarciem [3, s. 36]

Źródłem energii jest urządzenie, które wytwarza siłę elektromotoryczną kosztem innej

formy energii, na przykład mechanicznej, cieplnej lub chemicznej. Potocznie za źródło prądu
uznaje się zaciski, między którymi występuje napięcie elektryczne.

Odbiornikiem elektrycznym jest urządzenie, w którym zachodzi przemiana energii

elektrycznej w inną formę energii, na przykład w ciepło (w grzejniku), energie mechaniczną
(w silniku), energię promienistą (w lampie) lub w inną formę energii elektrycznej
(w prostownikach).

Obwód elektryczny może zawierać kilka źródeł napięcia i wiele odbiorników. Elementy

te mogą być łączone ze sobą w dwojaki sposób: szeregowo lub równolegle.
W połączeniu szeregowym prąd o tej samej wartości przepływa kolejno przez wszystkie
odbiorniki (rys. 4).

Rys. 4. Połączenie szeregowe źródeł i odbiorników (dwa równorzędne sposoby [3, s. 37]

Przy połączeniu szeregowym napięcie zespołu źródeł (np. baterii ogniw galwanicznych)

dodaje się. Napięcie zasilania rozdziela się na odbiorniki zależne od ich mocy. Im większa
moc odbiornika, tym wyższe napięcie (U = P/I) występuje na nim.

Przy połączeniu równoległym wszystkie odbiorniki pracują przy tym samym napięciu.

Często ogniwa galwaniczne łączy się szeregowo dla uzyskania wyższego napięcia zasilania
oraz niektóre odbiorniki (np. lampki choinkowe) dla obniżenia ich napięcia pracy
i uproszczenia konstrukcji (rys. 5).

„Projekt finansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Rys. 5. Połączenie równoległe źródeł i odbiorników (dwa równorzędne sposoby) [3, s. 38]

W praktyce korzysta się często z połączenia równoległego z dwóch powodów:

−

umożliwia ono włączanie i wyłączanie poszczególnych źródeł prądu i odbiorników bez
naruszania warunków pracy pozostałych,

−

pozwala na produkowanie odbiorników na kilka znormalizowanych napięć, co upraszcza
ich konstruowanie, ułatwia wykorzystanie, produkcję i naprawę.
Możliwe

jest

połączenie

szeregowo-równoległe,

przykład

akumulatorów

dla uzyskania wyższego napięcia zasilania i poboru większego prądu (rys. 6).

Rys. 6. Połączenie szeregowo – równoległe ogniw galwanicznych [3, s. 38]

Urządzenia przenośne energię pobierają z baterii, natomiast aparaty z których korzysta

się w stałym miejscu, bywają zasilane z akumulatorów, ale najczęściej przyłączane
są do odbiorczych instalacji elektrycznych prądu przemiennego za pośrednictwem zasilaczy.
Zasilacze przetwarzają prąd przemienny na wyprostowany.

Pomiary podstawowych wielkości elektrycznych

Natężenie prądu mierzy się amperomierzem, który należy włączyć szeregowo

w obwodzie elektrycznym (rys. 7a). Napięcie mierzy się woltomierzem, który należy włączyć
równolegle w obwodzie elektrycznym (rys. 7b).

Rys. 7. Pomiary: a) prądu – 1) amperomierzem, 2) amperomierzem z bocznikiem, b) napięcia, R – rezystancja

odbiornika, R

– rezystancja bocznika, R

– rezystancja posobnika, R

– rezystancja wewnętrzna

amperomierza [8, s. 14]

W obwodach prądu stałego prawo Ohma ma postać:

I =

„Projekt finansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Prąd w obwodzie jest wprost proporcjonalny do przyłożonego napięcia, a odwrotnie

proporcjonalny do rezystancji obwodu.

U = I·R,

R =

gdzie:

R – rezystancja

Jednostka rezystancji R jest Om [Ω]

1 Ω =

Z zależności U = I·R można obliczyć napięcie, natomiast ze wzoru R =

rezystancję,

przy danych dwóch pozostałych wielkościach.

Przy przyłączaniu odbiorników i przyrządów pomiarowych prądu stałego do źródła

napięcia,  należy  pamiętać,  że  przyrządy  pomiarowe  działają  poprawnie  przy  określonym
kierunku  przepływu  prądu,  dlatego  mają  oznaczoną  biegunowość.  Obowiązuje  zasada
łączenia  ze  sobą  jednoimiennych  biegunów  źródła  i  odbiornika  (tj.  plus  z  plusem,  minus
z minusem) z wyjątkiem grzejników i żarówek.

Zależność mocy i energii podano na początku rozdziału.
W obwodach prądu przemiennego zależność wartości prądu od napięcia jest bardziej

złożona  niż  przy  prądzie  stałym.  Na  zależność  tę  mają  wpływ  oprócz  rezystancji  R,  także
indukcyjność L  i pojemność C. Przebieg wartości maksymalnych prądu i  napięcia zależy też
od  przesunięcia  fazowego  przebiegu  prądu  względem  napięcia  (przesunięcie  fazowe  φ  (fi)).
W  obwodzie  prądu  przemiennego,  podobnie  jak  w  obwodzie  prądu  stałego,  rezystancja  R
powoduje przemianę energii elektrycznej w ciepło. Rezystancja nie zależy od wartości prądu,
zmiany  prądu  występują  wraz  ze  zmianą  napięcia  zasilającego.  Indukcyjność  i  pojemność
mają małe znaczenie w stosunku do rezystancji (np. w odbiorniku grzejnym). Dlatego prawo
Ohma będzie miało postać:

I =

, przy φ = 0

przy czym I i U są wartością skuteczną odpowiednio prądu i napięcia.

Moc prądu przemiennego jednofazowego
Moc prądu przemiennego jednofazowego wyrażają zależności:

Moc czynna P = U·I·cosφ [W]
Moc bierna Q = U·I·sinφ [Var] Var
Moc pozorna S = U·I [VA] Woltamper

gdzie:

U – wartość skuteczna napięcia,

I – wartość skuteczna prądu,

φ – kąt przesunięcia fazowego między prądem i napięciem,

cos φ – współczynnik mocy.

Urządzenia, które pobierają energię przy cos φ< 1, nie w pełni wykorzystują energię.

Wpływa to na zwiększony koszt dostawy energii. Pobór energi biernej jest mierzony
specjalnymi licznikami.

Między mocą czynną P, bierną Q, a mocą pozorną S występuje zależność:

= P

+ Q

−

Prąd przemienny trójfazowy
W układzie trójfazowym zachodzą następujace zależności (rys. 8, 9):

„Projekt finansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Rys. 8. Połączenie odbiorników trójfazowych w gwiazdę [8, s. 32]

⋅

I = I

Rys. 9. Połączenie odbiorników trójfazowych w trójkąt [8, s. 32]

U = U

I =

⋅

3 I

gdzie:

U – napięcie międzyprzewodowe (międzyfazowe),

– napięcie fazowe,

I – prąd przewodowy,

– prąd fazowy.

Moc prądu trójfazowego oblicza się:

moc czynna

P = 3·U

·I

·cos φ =

⋅

3 U·I·cos φ

moc bierna

Q = 3·U

·I

·sin φ =

⋅

3 U·I·sin φ

moc pozorna

S = 3·U

·I

⋅

3 U·I

zależność między mocą czynną, bierną i pozorną przedstawia wzór:

Podobnie energia czynna odbiornika w układzie trójfazowym w czasie t ma postać:

W =

⋅

3 U·I·cos φ·t

Energia bierna:

= 3 ·U·I·sin φ·t

4.2.2. Pytania sprawdzające

Odpowiadając na pytania, sprawdzisz, czy jesteś przygotowany do wykonania ćwiczeń.

1.  Jakie rozróżniasz podstawowe wielkości elektryczne?
2.  Jakie są podstawowe wielkości napięć elektrycznych?
3.  Jakie znasz rodzaje prądu elektrycznego?

„Projekt finansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

4.  Ile razy zmienia kierunek przepływowy w ciągu sekundy prądu o częstotliwości 50 Hz?
5.  W jakich urządzeniach ma zastosowanie prąd stały?
6.  Z jakich elementów składa się najprostszy obwód elektryczny?
7.  Jakie połączenia mogą występować w urządzeniach elektrycznych?
8.  Jak brzmi prawo Ohma?
9.  W jakich jednostkach podawane są wielkości U, I, R, W, P?
10.  Jakie są rodzaje mocy prądu przemiennego?
11.  Jakie są rodzaje połączeń odbiorników trójfazowych?

4.2.3. Ćwiczenia

Ćwiczenie 1

Scharakteryzuj wielkości elektryczne U, I, R, P, W oraz sposoby wykonywania

pomiarów.

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

1)  odszukać informacje, które będą pomocne przy wykonywaniu ćwiczenia,
2)  scharakteryzować poszczególne wartości,
3)  określić jednostki, w jakich są podawane,
4)  określić sposoby dokonywania pomiarów,
5)  przedstawić wykonanie ćwiczenia w formie opisowej.

Wyposażenie stanowiska pracy:

−

papier A4, przybory do pisania,

−

indeks podstawowych pojęć i wielkości elektrycznych,

−

literatura z rozdziału 6 poradnika dla ucznia.

Ćwiczenie 2

Określ prąd jaki pobiera silnik o mocy 4 kW podłączony w układzie trójfazowym –

trójkąt.

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

1)  odszukać informacje, które będą pomocne przy wykonywaniu ćwiczenia,
2)  dobrać odpowiedni wzór,
3)  wykonać obliczenia,
4)  przedstawić wykonanie ćwiczenia w formie opisowej.

Wyposażenie stanowiska pracy:

−

papier A4, przybory do pisania,

−

literatura z rozdziału 6 poradnika dla ucznia.

„Projekt finansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Ćwiczenie 3

Narysuj obwody elektryczne połączenia szeregowego, równoległego, opisując

poszczególne elementy obwodów.

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

1)  odszukać informacje, które będą pomocne przy wykonywaniu ćwiczenia,
2)  narysować schematy obwodów,
3)  opisać poszczególne elementy obwodów,
4)  przedstawić wykonanie ćwiczenia w formie opisowej i schematycznej.

Wyposażenie stanowiska pracy:

−

papier A4, przybory do pisania i rysowania,

−

rysunki, plansze przedstawiające typowe obwody elektryczne,

−

literatura z rozdziału 6 poradnika dla ucznia.

4.2.4. Sprawdzian postępów

Czy potrafisz?

Tak

Nie

1) określić podstawowe wielkości elektryczne?

2) przedstawić wielkości napięć elektrycznych stosowane w kraju?

3) przedstawić rodzaje prądu elektrycznego?

4) określić wielkość zmian kierunku przepływu prądu o częstotliwości 50 Hz?

5) wskazać urządzenia, w których ma zastosowanie prąd stały?

6) narysować najprostszy obwód elektryczny?

7) przedstawić schematy połączeń elektrycznych?

8) podać definicję prawa Ohma?

9) podać jednostki w których podaje się U, I, R, W, P?

10) scharakteryzować rodzaje połączeń elektrycznych trójfazowych?

„Projekt finansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

4.3. Źródła światła, oznaczenia znamionowe odbiorników,

zabezpieczenie silników przed przeciążeniem i zwarciem

4.3.1. Materiał nauczania

Moc i natężenie oświetlenia

Promieniowanie elektromagnetyczne o długości fali 380÷780 nm jest odbierane przez

oko ludzkie i wywołuje wrażenie świetlne; jest to promieniowanie widzialne. Emitują
je ciała w stanie stałym, ciekłym lub gazowym, których atomy zostały wzbudzone w wyniku:

−

ogrzania (żarnik żarówki, płomień lampy, płomień zapałki, rozżarzony metal),

−

elektrycznego wyładowania w gazie (wyładowania w sodówce, neonówce),

−

pochłaniania innego promieniowania o większej energii (luminofor w świetlówce).
Energia wypromieniowana przez źródło światła w jednostce czasu, oceniona według

wywołanego wrażenia wzrokowego nazywa się strumieniem świetlnym. Jednostką strumienia
świetlnego  jest  lumen  (lm).  Stosunek  emitowanego  przez  źródło  światła  strumienia
świetlnego do pobranej mocy elektrycznej, czyli skuteczność świetlna, świadczy o sprawności
przemiany  energii  elektrycznej  w  energię  promieniowania  widzialnego.  Źródła  o  większej
skuteczności  świetlnej,  nazywa  się  lampami  energooszczędnymi.  Stosunek  strumienia
świetlnego padającego na daną płaszczyznę do jej pola powierzchni  nazywa się  natężeniem
oświetlenia.  Jest  to  wielkość  pozwalająca  ocenić  jakość  oświetlenia.  Natężenie  oświetlenia
mierzy się w luksach (lx).

1 lx =

Aby określić średnie natężenie oświetlenia na określoną powierzchnię, należy znać

całkowity strumień świetlny źródła światła np. żarówki o mocy 100W. Strumień świetlny
jednej żarówki o mocy 100 W wynosi 1300 lm, np. na powierzchnię 3 m

skierowany jest

strumień świetlny dwóch takich żarówek. Zakładamy, że nie występują straty strumienia
świetlnego, średnie natężenie oświetlenia wynosić będzie:

865

1300

⋅

gdzie:

Ø – strumień światła,
S – powierzchnia,
[lx] – jednostka oświetlenia.

Natężenie oświetlenia wynosi 1 lx, jeżeli na powierzchnię 1 m

pada prostopadle

strumień światła 1 lm.

Wymagania dotyczące natężenia oświetlenia zależą od charakteru pracy wzrokowej oraz

względów ekonomicznych.
Oświetlenie nawet rzędu kilku tysięcy luksów nie jest szkodliwe dla wzroku. Dzień słoneczny
latem  osiąga  50000÷100000  lx.  Mogą  szkodzić  lampy  umieszczone  w  polu  widzenia,
odblaski  na  błyszczących  powierzchniach,  ostre  cienie,  nierównomierne  oświetlenie,
a nie – duże  natężenie oświetlenia. Pomiarów natężenia oświetlenia dokonuje  się za pomocą
luksomierza.

Podstawowymi wielkościami charakteryzującymi elektryczne źródła światła są: strumień

świetlny, światłość, luminancja, barwa światła, napięcie elektryczne, moc elektryczna,
skuteczność świetlna oraz trwałość.

„Projekt finansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Strumień świetlny Ø charakteryzuje ilość energii promienistej (światła) wysyłanej przez

źródło. Określa się go jako moc promieniowania widzialnego (ilość energii w jednostce
czasu) ocenianą w sposób subiektywny przez oko ludzkie.

Jednostką strumienia świetlnego jest lumen [lm]
Światłość I charakteryzuje gęstość przestrzenną promieniowania świetlnego

w określonym kierunku. Określa się ją jako iloraz strumienia świetlnego Ø wysyłanego przez
punktowe źródło światła i kąta przestrzennego ω stożka, jaki tworzy strumień świetlny
w danym kierunku.

I =

Jednostką światłości jest kandela (cd).
Światłość wynosi 1 cd, jeżeli w kącie przestrzennym równym 1 sr (sterodianowi) źródło

światła wysyła strumień 1 lm.

Luminację L (jaskrawość) w danym punkcie powierzchni święcącej określa iloraz

światłości I i powierzchni S źródła, prostopadłej do rozpatrywanego kierunku.

L =

Jednostką luminacji jest kandela na metr kwadratowy [cd/m

] Duża luminacja źródła

światła wywołuje męczące, oślepiające wrażenie, tzw. olśnienie.

Napięcie i moc to podstawowe parametry elektryczne źródła światła jako odbiornika

energii elektrycznej. Są one niezbędne do zaprojektowania instalacji zasilającej źródło
światła.

Najczęściej spotykane elektryczne źródła światła można podzielić na:

−

lampy żarowe – żarówki,

−

lampy fluorescencyjne – świetlówki,

−

lampy wyładowcze – rtęciowe (rtęciówki), sodowe, neonowe, ksenonowe.

Oznaczenia znamionowe odbiorników energii elektrycznej

Każdy odbiornik elektryczny posiada tabliczkę znamionową, która zawiera podstawowe

informacje, np. silnik elektryczny:

−

znamionowe parametry elektryczne silnika (prąd, napięcie, częstotliwość, współczynnik

mocy),

−

informacje uzupełniające (typ silnika, stopień ochrony IP obudowy, nazwa producenta,

rok produkcji, numer fabryczny, największa temperatura pracy, układy połączeń uzwojeń
stojana)

Tabliczkę znamionową silnika przedstawiono na rys. 10.

Rys. 10. Tabliczka znamionowa silnika elektrycznego [2, s. 35]

Znajomość zawartych informacji na tabliczce jest niezbędna do prawidłowego doboru

i eksploatacji silnika.

Ponadto silnik powinien posiadać tabliczkę zaciskową, która zawiera zaciski

przyłączeniowe, aby prawidłowo połączyć obwody elektryczne silnika z instalacją zasilającą.

„Projekt finansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Odpowiednie i wzajemne ułożenie poszczególnych zacisków, jak pokazano na rys. 11,
pozwala połączyć uzwojenie stojana w gwiazdę lub trójkąt.

Rys. 11. Połączenie uzwojenia stojana na tabliczce zaciskowej: a) w gwiazdę, b) w trójkąt [2, s. 35]

Napięcie fazowe silnika trójfazowego z uzwojeniami powinno być dostosowane

do napięcia międzyfazowego przełącznikami sieci zasilającej. Silnik o napięciu 230/400 V
może być przyłączony do sieci o napięciu 230/400 V tylko wtedy, kiedy jego uzwojenia
są połączone w gwiazdę. Jeżeli uzwojenia są przełączane z gwiazdy w trójkąt, to aby zasilać
go z sieci 230/400 V powinien on mieć napięcie znamionowe o wartościach 400/690 V, (400
V trójkąt, 690 – gwiazda).

Na tabliczce znamionowej powinny być zawarte informacje:

−

nazwa wytwórcy,

−

numer normy, według której maszyna elektryczna została wykonana,

−

typ maszyny (oznaczenie wytwórcy),

−

numer fabryczny maszyny,

−

rok produkcji (wykonania maszyny),

−

rodzaj prądu (stały, przemienny),

−

rodzaj maszyny (prądnica, silnik, transformator),

−

klasa ciepłoodporności izolacji (np. A),

−

moc znamionowa,

−

symbol rodzaju pracy znamionowej (np. S1, C),

−

prędkość wirowania znamionowa,

−

stopień ochrony obudowy (np. IP 44),

−

wartość napięcia lub napięć znamionowych,

−

wartość prądu lub prądów znamionowych.

Zabezpieczenie silników elektrycznych przed przeciążeniem i zwarciem

Silniki o napięciu znamionowym do 1000 V należy wyposażyć w następujące

zabezpieczenia:

−

zwarciowe, od skutków zwarć w uzwojeniach i doprowadzeniach,

−

przeciążeniowe, od skutków przeciążeń prądowych powodujących przekroczenia

dopuszczalnych temperatur,

−

zanikowe, od szkodliwych skutków powrotu napięcia po znacznym jego obniżeniu lub

zaniku.
Zabezpieczenia zwarciowe powinny być takie, aby spowodowały natychmiastowe

odłączenie maszyny od sieci w każdym przypadku wystąpienia zwarcia w silniku.

„Projekt finansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Najprostszym takim urządzeniem jest bezpiecznik topikowy. W układach trójfazowych
należy stosować zabezpieczenie zwarciowe w trzech fazach.

Przy zastosowaniu wyłącznika z przekaźnikiem przeciążeniowo-zwarciowym, należy

pamiętać, że wyłącznik musi mieć zdolność wyłączania prądu zwarciowego.

Prąd zabezpieczania należy tak dobierać, aby był możliwie najbliższy prądowi

znamionowemu silnika, a jednocześnie na tyle duży, aby zabezpieczenie nie reagowało
w czasie jego rozruchu. Dla wyzwalaczy elektromagnesowych działających bezzwłocznie,
prąd nastawczy powinien spełniać warunek:

≥ 1,2 I

r max

Zabezpieczenia przeciążeniowe

Celem tego zabezpieczenia jest zasygnalizowanie obsłudze bądź wyłączenie chronionego

silnika  z  sieci  wówczas,  gdy  wartość  prądu  obciążenia  przekroczy  więcej  niż
10%  wartości  prądu  znamionowego  silnika.  W  stycznikach  elementy  bimetalowe  pełnią
funkcję  zabezpieczenia  przeciążeniowego.  W  obwodach  wysokiego  napięcia  przeciążenie
wykrywają tzw. przekaźniki; bardzo często stosowane są do wykrywania zwarć.

Zabezpieczenia zanikowe

Zabezpieczenia zanikowe chronią silnik przed szkodliwymi skutkami powrotu napięcia

po  znacznym  jego  obniżeniu  lub  zaniku.  Zabezpieczenia  zanikowe  są  konieczne  wówczas,
gdy silnik niespodziewanie uruchamiając się po powrocie napięcia, napędza urządzenia, które
mogą  być  zagrożeniem  życia  ludzi  lub  przyczyny  strat  w  procesach  technologicznych.
Zabezpieczenia  takie  stanowi  cewka  zapadkowa  w  wyłącznikach  zapadkowych  lub  cewka
sterująca w łącznikach styczniowych.

4.3.2. Pytania sprawdzające

Odpowiadając na pytania, sprawdzisz, czy jesteś przygotowany do wykonania ćwiczeń.

1.  Jakie promieniowanie wywołuje efekt świetlny?
2.  Co to jest strumień świetlny?
3.  W jaki sposób określa się średnie natężenie oświetlenia?
4.  Czy duże natężenie oświetlenia jest szkodliwe dla naszego wzroku?
5.  Jakie rozróżniamy podstawowe wielkości charakteryzujące źródło światła?
6.  Jakie są najczęściej stosowane elektryczne źródła światła?
7.  Jakie informacje zawiera tabliczka znamionowa odbiorników energii elektrycznej?
8.  Czym się różni tabliczka znamionowa silnika od tabliczki zaciskowej?
9.  Jakie rozróżniamy zabezpieczenia silników elektrycznych?
10.  W jakim celu stosujemy zabezpieczenie zwarciowe?
11.  Czym się charakteryzują zabezpieczenia przeciążeniowe?
12.  Przed jakimi skutkami chronią silnik zabezpieczenia zanikowe?

4.3.3. Ćwiczenia

Ćwiczenie 1

Przedstaw podstawowe wielkości charakteryzujące źródła światła.

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

1) odszukać informacje, które będą pomocne przy wykonywaniu ćwiczenia,

„Projekt finansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

2)  scharakteryzować wielkości charakteryzujące źródła światła,
3)  podać jednostki, które oceniają jakość oświetlenia,
4)  przedstawić wykonanie ćwiczenia w formie opisowej.

Wyposażenie stanowiska pracy:

−

papier A4, przybory do pisania,

−

indeks podstawowych pojęć i wielkości odnoszących się do źródeł światła,

−

literatura z rozdziału 6 poradnika dla ucznia.

Ćwiczenie 2

Określ średnie natężenie oświetlenia na powierzchni 4 m

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

1)  odszukać informacje, które będą pomocne przy wykonywaniu ćwiczenia,
2)  dobrać odpowiedni wzór,
3)  dokonać obliczeń,
4)  przedstawić wykonanie ćwiczenia w formie opisowej.

Wyposażenie stanowiska pracy:

−

papier A4, przybory do pisania,

−

indeks podstawowych pojęć i wielkości charakteryzujących źródła światła,

−

literatura z rozdziału 6 poradnika dla ucznia.

Ćwiczenie 3

Scharakteryzować oznaczenia znamionowe odbiorników elektrycznych oraz podać co

zawiera tabliczka silnika.

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

1) odszukać informacje, które będą pomocne przy wykonywaniu ćwiczenia,
2) wymienić informacje przedstawione na tabliczkach znamionowych urządzeń

elektrycznych,

3) przedstawić co zawiera tabliczka silnika elektrycznego,
4) przedstawić wykonanie ćwiczenia w formie opisowej.

Wyposażenie stanowiska pracy:

−

papier A4, przybory do pisania,

−

tabliczki znamionowe wybranych urządzeń elektrycznych,

−

tabliczka zaciskowa silnika elektrycznego,

−

literatura z rozdziału 6 poradnika dla ucznia.

Ćwiczenie 4

Scharakteryzuj zabezpieczenia silników elektrycznych przed przeciążeniem i zwarciem.

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

1) odszukać informacje, które będą pomocne przy wykonywaniu ćwiczenia,

„Projekt finansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

2)  przedstawić sposoby zabezpieczania silnika przed zwarciem,
3)  przedstawić sposoby zabezpieczania silnika przed przeciążeniem,
4)  przedstawić wykonanie ćwiczenia w formie opisowej.

Wyposażenie stanowiska pracy:

−

papier A4, przybory do pisania,

−

elementy zabezpieczające silniki przed zwarciem i przeciążeniem

−

plansze tematyczne, schematy przedstawiające sposoby zabezpieczania silników,

−

literatura z rozdziału 6 poradnika dla ucznia.

4.3.4. Sprawdzian postępów

Czy potrafisz:

Tak

Nie

1) określić rodzaje promieniowania wywołujące efekty świetlne?

2) podać definicje strumienia świetlnego?

3) określić natężenie oświetlenia?

4) udowodnić, że duże natężenie oświetlenia nie jest szkodliwe?

5) zdefiniować i podać podstawowe wielkości charakteryzujące źródła

światła?

6) przedstawić stosowane w oświetleniu elektryczne źródła światła?

7) odczytać informacje podane na tabliczce znamionowej urządzenia

elektrycznego?

8) wskazać różnicę pomiędzy tabliczką znamionową a tabliczką zaciskową

silnika?

9) rozróżnić zabezpieczenia elektryczne silników elektrycznych?

10) określić cel stosowania zabezpieczeń zwarciowych?

11) określić cel stosowania zabezpieczeń przeciążeniowych?

12) przedstawić, przed jakimi skutkami chronią zabezpieczenia zanikowe?

„Projekt finansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

4.4. Instalacje elektryczne, elementy elektroniczne, sterowanie

automatyczne bezpieczeństwo i higiena pracy podczas
eksploatacji urządzeń elektrycznych

4.4.1. Materiał nauczania

W skład instalacji elektrycznej wchodzą elementy składowe:

−

przewody i kable,

−

elektrotechniczny sprzęt instalacyjny (puszki, łączniki, gniazda, itp.),

−

przyłącza, rozdzielnice, tablice bezpiecznikowe,

−

urządzenia automatyki i sterowania.
Przewody elektroenergetyczne służą do przewodzenia prądu elektrycznego w liniach

elektroenergetycznych, instalacjach elektrycznych i telefonicznych oraz innych stanowiących
połączenie odpowiednich źródeł zasilania z odbiornikami energii elektrycznej, urządzeniami
technicznymi, przyrządami pomiarowymi, sygnalizacyjnymi i innymi.

Zasadniczą częścią przewodu jest żyła wykonana z miedzi miękkiej (wyżarzonej) lub

z aluminium półtwardego. Znamionowe przekroje poprzeczne żył przewodów wynoszą
od 0,20 do 500 mm

. Dzięki temu jest możliwy dobór przewodu najbardziej właściwego

do spodziewanego obciążenia prądowego.

Żyły przewodów mogą być wykonane jako jedno- lub wielodrutowe (linki). Linki mogą

być zwykłe, skręcone z kilku pojedynczych drutów oraz giętkie powstałe przez skręcenie
wielu drutów o bardzo małej średnicy.

Przewody wytwarza się jako gołe (nieizolowane) lub izolowane, przy czym stosuje się

izolacje różnych rodzajów o bardzo różnych właściwościach dotyczących rezystywności,
giętkości, odporności na temperaturę, wodę, oleje, promieniowanie ultrafioletowe i inne
narażenia.

Każdy typ przewodu jest oznaczony symbolem literowym zawierającym informację

o konstrukcji przewodu i zastosowaniu, np.: konstrukcja żyły D – jednożyłowa, L –
wielożyłowa, A – aluminiowa (rodzaj izolacji G – guma, XS – polietylen).

Kablami nazywa się wyroby składające się z jednej lub większej liczby żył izolowanych,

zaopatrzonych w szczelną powłokę zewnętrzną, chroniącą izolacje żył przed wilgocią,
wpływami chemicznymi i dowolnymi innymi oddziaływaniami środowiskowymi.

Kable mogą być układane w ziemi, na zewnątrz i wewnątrz pomieszczeń, w kanałach

kablowych, na konstrukcjach itp.

Kable przeznaczone do układania w warunkach występowania narażeń mechanicznych,

przede wszystkim sił rozciągających, mają zewnętrzny pancerz wykonany z taśm stalowych
lub drutów stalowych.

Kable podobnie jak przewody są oznaczone symbolami literowymi zawierającymi

informacje  o  konstrukcji  kabla  oraz  o  zastosowanych  materiałach  izolacyjnych  i  innych,
np.  AK  –  kabel  z  żyłami  aluminiowymi,  N  –  materiał  o  zwiększonej  odporności
na  rozprzestrzenianie  się  promienia,  Ft  –  kabel  opancerzony  taśmami  stalowymi,  Fp  –
płaskimi drutami stalowymi, Fo – okrągłymi drutami stalowymi.

Elektrotechniczny sprzęt instalacyjny (puszki, łączniki, gniazda, itp.)

Osprzęt instalacyjny służy do łączenia i ochrony przewodów wśród których można

wymienić:  rury  instalacyjne,  rury  termokurczliwe,  listwy,  tulejki,  fajki,  kątowniki,  trójniki,
puszki  i  gniazda  odgałęźne,  izolatory,  szafy  kablowe,  kołki,  uchwyty,  zaciski  prądowe  oraz
inny sprzęt do mocowania i łączenia przewodów.

„Projekt finansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Wybór osprzętu zależy od sposobu układania przewodów lub kabli. Bardzo często

w instalacjach elektrycznych mają zastosowanie łączniki manewrowe, które służą
do załączania i wyłączania obwodów. Łączniki instalacyjne są przystosowane do mocowania
w ścianach, w puszkach instalacyjnych. Puszkę instalacyjną i łącznik instalacyjny z napędem
klawiszowym przedstawiono na rys. 12

Rys. 12. Łącznik instalacyjny do montowania pod tynkiem: a) łącznik, b) puszka

z materiału izolacyjnego [2, s. 53]

Rozłączniki izolacyjne przeznaczone są do łączenia przewodów zasilających odbiorniki

większej mocy. Na rys. 13 przedstawiono rozłączniki o budowie modułowej, przystosowanej
do montowania zatrzaskowo na wspornikach montażowych.

Rys. 13. Rozłącznik izolacyjny [2, s. 53]

Wyłączniki samoczynne służą do załączania, przewodzenia i wyłączania prądów

roboczych oraz przewodzenia przez określony czas i wyłączania prądów zakłóceniowych
(przeciążeniowych i zwarciowych). Na rys. 14 przedstawiono wyłączniki instalacyjne.

Rys. 14. Wyłączniki samoczynne: a) wyłącznik instalacyjny jednobiegunowy płaski, b) wyłącznik instalacyjny

czterobiegunowy, c) wyłącznik silnikowy; 1 – dźwignia napędu ręcznego, 2 – otwór do
przeprowadzenia przewodu do zacisku przyłączeniowego, 3 – śruba zacisku przyłączeniowego
[2, s. 54]

„Projekt finansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Wyłączniki różnicowoprądowe mają podobny wygląd, jednak ich zastosowanie jest nieco

odmienne. Są to wyłączniki stosowane w ochronie przeciwporażeniowej (rys. 15).

Rys. 15. Wyłącznik różnicowoprądowy; 1 – dźwignia napędu ręcznego, 2 – otwór do doprowadzenia

przewodu, 3 – śruby zacisków przyłączeniowych, 4 – przycisk kontrolny do sprawdzania skuteczności
działania wyłącznika [2, s. 55]

Styczniki to łączniki przystosowane do pracy wymagającej dużej częstości łączeń (nawet

do  3600  na  godzinę).  Zastosowanie  napędu  elektromagnesowego  umożliwia  sterowanie
zestyków  napięciem  zasilającym  elektromagnes,  załączany  przez  człowieka  lub  układ
sterowany,  umożliwiający  działanie  wielu  odbiorników.  Styczniki  często  współpracują
z  przekaźnikami  termobimetalowymi  zabezpieczającymi  obwód  i  odbiornik  przed
przeciążeniami.

Schemat elektryczny wieloliniowy ręcznego sterowania silnika za pomocą stycznika

przedstawia rys. 16.

Rys. 16. Stycznik: a) widok, b) schemat sterowania silnika elektrycznego. 1 – wskaźnik zamknięcia styków,

2 – otwór dla przyłączania przewodów, 3 – śruba zacisku przyłączeniowego, 4 – zestyki główne,
5 – elektromagnes napędowy, 6 – zestyki pomocnicze, 7 – przekaźnik termobimetalowy, zestyk
przekaźnika termobimetalowego, 9 – przycisk złączeniowy, 10 – przycisk wyłączający [2, s. 56]

Sterowanie pracą silnika odbywa się w tym układzie przez łączenie obwodu

pomocniczego zasilającego elektromagnes, którego ruchoma zwora lub rdzeń jest połączony
mechanicznie ze stykami głównymi i pomocniczymi stycznika. Po wyłączeniu napięcia
podawanego na elektromagnes zestyki są otwierane przez sprężynę.

Osobną grupę łączników stanowią łączniki obwodów pomocniczych, np. sterowniczych.

W obwodach takich płyną prądy o niewielkich wartościach, od ułamków do kilku amperów
i mogą być różne napięcia znamionowe.

„Projekt finansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Najczęściej w obwodach sterowniczych są stosowane przyciski sterownicze i łączniki

krańcowe.  Przyciski  sterownicze  to  łączniki  wyposażone  w  zestyki  zwierane  i  rozwierane.
Otwarcie  lub  zamknięcie  zestyku  następuje  po  przyciśnięciu  palcem  napędu  (przycisku)
styków  ruchomych.  Zastosowanie  przycisku  sterowniczego  zwiernego  i  niezwiernego
pokazano na rys. 17b.

Urządzenia zabezpieczające obwody, zwane krótko zabezpieczeniami, to bezpieczniki,

wyzwolone przeciążeniowe i wyzwolone zwarciowe. Wszystkie wyłączają obwód
samoczynnie, w którym nastąpiło zakłócenie. Bezpieczniki takie pokazano na rys. 17.

Rys. 17. Bezpiecznik: a) widok bezpiecznika instalacyjnego, b) przekrój przez bezpiecznik instalacyjny,

c) widok bezpiecznika przemysłowego, d) widok wkładki topikowej przemysłowej. 1 – wkładka topikowa,
2 – drut topikowy, 3 – gniazda, 4 – główka, 5 – wziernik główki, 6 – wstawka dolna, 7 – zacisk przewodu
obwodu elektrycznego, 8 – podstawa bezpiecznika przemysłowego, 9 – zaczep dla uchwytu do wyjmowania
wkładki [2, s. 59]

Elementem bezpiecznika przerywającego obwód jest metalowy drut lub pasek

(a nie zestyk), który pod wpływem ciepła wydzielającego się przy przepływie prądu przepala
się.

Przyłącza, rozdzielnice, tablice bezpiecznikowe

Każdy obiekt budowlany jest zasilany linią napowietrzną lub kablową zwaną przyłączem.

Zasilanie to przychodzi od operatora sieci energetycznej do złącza kablowego w przypadku
zasilania kablem lub złącza napowietrznego w przypadku małych obiektów budowlanych.
Przeważnie od linii napowietrznej odchodzi kabel ziemny stanowiący przyłącz kablowy.

Kolejnym elementem instalacji jest rozdzielnica główna obiektu, zabezpieczająca

poszczególne wewnętrzne linie zasilające (wlz) obwody.

„Projekt finansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Ostatnimi elementami instalacji są instalacje odbiorcze. Instalacje odbiorcze

rozprowadzają przewody od tablicy końcowej do odbiorników energii elektrycznej. Zarówno
instalacje odbiorcze, jak i wewnętrzne linie zasilające oraz główne linie zasilania powinny
być odpowiednio dobrane pod względem obciążalności, spadków napięć, ochrony
przeciwpożarowej i przeciwporażeniowej.

Zgodnie z obowiązującymi przepisami instalacja elektryczna musi być trójprzewodowa.

Składają się na nią:

−

przewód fazowy (brązowy), powinien znajdować się z lewej strony gniazdka,

−

przewód neutralny (jasnoniebieski),

−

ochronny (żółtozielony), powinien być przyłączony do wszystkich gniazd z bolcem i do
punktów oświetleniowych.

Do podstawowych elementów elektronicznych zaliczamy:

−

rezystor, potencjometr, cewka indukcyjna, transformator, diody, tranzystor, tyrystor,
układy scalone, mikrofony, głośniki, przełączniki, złącza.
Każdy element elektroniczny ma swój symbol graficzny, czasami mogą się one trochę

między  sobą  różnić  mimo,  że  dotyczą  tego  samego  elementu  (np.  symbol  rezystora).  Obok
symbolu  graficznego  są  zwykle  umieszczane  opisy  tego  elementu  np.:  R1,  R22,  C3,  itp.
Przyjęło  się,  że  elementy  na  schemacie  elektronicznym  oznaczane  są  zwykle  pierwszymi
literami  nazwy  danego  elementu  i  kolejnym  numerem  na  schemacie,  np.  dla  rezystorów
będzie  to  R1,  R2  itd.  Obok  umieszcza  się  również  niezbędne  informacje  dla  zrozumienia  i
analizy  układu.  Są  to  zwykle  wartości  danych  elementów  (np.  rezystancja),  tolerancja  tych
wartości,  dopuszczalne  napięcia,  przy  których  mogą  pracować  (nie  powinno  się  wówczas
stosować  elementów  o  innym  napięciu  pracy)  czy  wreszcie  jak  w przypadku  układów
scalonych, tranzystorów podaje się nazwę i typ danego elementu np. tranzystor T22 BC307C.

Rezystory to elementy dwukońcówkowe o właściwości dającej się opisać równaniem

R = U/I (znane prawo Ohma). Jeżeli U wyrazi się w woltach V, a w amperach, to R będzie
wyrażone w omach

Ω

. Na schematach ideowych rezystor jest zwykle przedstawiany tak jak

na rys. 18.

Rys. 18. Rezystor [opracowanie własne]

Zastosowanie rezystorów jest bardzo duże. Stosuje się je we wzmacniaczach jako

elementy sprzężenia zwrotnego, z tranzystorami do ustalania ich punktu pracy, w połączeniu
z kondensatorami pracują w układach filtrów, ustalają wartości napięć i prądów w wybranych
punktach układu.

Rezystory produkowane są z różnych materiałów, ale najbardziej popularne są rezystory

węglowe, które jednak ze względu na zbyt małą stabilność nie nadają się do zastosowania
w układach, które muszą odznaczać się wysoką stabilnością i precyzją. Do takich celów lepiej
nadają się rezystory metalizowane.
Rezystory można łączyć szeregowo lub równolegle w gwiazdę i trójkąt.

Potencjometry nazywane są również rezystorami nastawnymi. Są one wtedy potrzebne,

gdy  dobieranie  rezystancji  zwykłych  rezystorów  jest  pracochłonne  np.  zmiana  głośności
w  radioodbiorniku.  Potencjometry  mogą  być  obrotowe,  suwakowe  lub  montażowe.  Można
również  spotkać  potencjometry  dziesięcioobrotowe.  Podobnie  jak  rezystory  stałe,
potencjometry  charakteryzują  się  określoną  rezystancją  (zakresem  regulacji)  oraz
obciążalnością. Mogą one mieć ponadto różne charakterystyki regulacyjne (rys. 19).

„Projekt finansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Rys. 19. Symbol graficzny potencjometru [opracowanie własne]

Potencjometr zwykle pełni funkcję regulowanego dzielnika napięcia.
Kondensatory to podobnie jak rezystory, elementy dwukońcówkowe o właściwości

dającej się opisać równaniem

Q = C·U

gdzie:

−

Q jest ładunkiem wyrażonym w kulombach,

−

U jest napięciem między końcówkami kondensatora,

−

C jest pojemnością kondensatora podawaną w faradach.

Kondensatory są zbudowane z dwóch przewodzących elektrod (okładek) przedzielonych
dielektrykiem (izolatorem).

Kondensator jest to element, który posiada zdolność gromadzenia ładunku. Patrząc

na równanie, które go definiuje można powiedzieć, że kondensator o pewnej pojemności C
i napięciu U zawiera ładunek Q na jednej okładce i przeciwnie spolaryzowany ładunek – Q
na drugiej okładce. Symbol graficzny kondensatora przedstawia rys. 20.

Rys. 20. Symbol graficzny kondensatora [opracowanie własne]

Kondensatory stosuje się w filtrach, do blokowania napięć zasilających, w układach

kształtowania  impulsów,  do  oddzielania  składowych  stałych  sygnałów,  w układach
generatorów,  w układach  zasilaczy  czy  też  do  gromadzenia  energii.  Zdolność
do  gromadzenia  energii  wykorzystana  jest,  np.  w urządzeniach  medycznych  zwanych
w defibrylatorami,  gdzie  gromadzi  się  energię  w kondensatorze  potrzebną  do  pobudzenia
serca do pracy.

Można wymienić następujące typy kondensatorów: mikowy, ceramiczny, poliestrowy,

styrofleksowy,

poliwęglanowy,

polipropylenowy,

teflonowy,

olejowy,

tantalowy,

elektrolityczny.

Cewka indukcyjna jest elementem zdolnym do gromadzenia energii w polu

magnetycznym. Szybkość zmian prądu płynącego przez cewkę indukcyjną zależy
od panującego na niej napięcia.

Symbol cewki indukcyjnej przypomina spiralę i tak jest w rzeczywistości, gdyż cewka

jest spiralą z drutu nawiniętą na rdzeniu. Różnice  między cewkami dotyczą głównie rdzenia,
na  którym  są  nawinięte.  Zastosowanie  rdzenia  ma  za  zadanie  zwielokrotnić  indukcyjność
cewki.  Cewki  mają  wiele  zastosowań  szczególnie  w układach  radiowych  w różnych  filtrach
i dławikach.

Transformator jest urządzeniem składającym się z dwóch silnie sprzężonych ze sobą

uzwojeń (cewek), nawiniętych na wspólnym rdzeniu, nazywanych uzwojeniem pierwotnym
i wtórnym. Jeśli do uzwojenia pierwotnego zostanie doprowadzone napięcie zmienne U

to zmieniać się będzie tak samo strumień magnetyczny w rdzeniu, co spowoduje
wyindukowanie napięcia zmiennego U

w uzwojeniu wtórnym. Napięcie to będzie miało taki

sam kształt jak napięcie w uzwojeniu pierwotnym, a amplitudę wprost proporcjonalną
do przekładni transformatora.

Transformatory, z którymi mamy najczęściej do czynienia, to transformatory sieciowe.

„Projekt finansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Symbole graficzne transformatorów przedstawiono na rys. 21.

Rys. 21. Symbole graficzne transformatorów [opracowanie własne]

Diody posiadają właściwość jednokierunkowego przewodzenia prądu. Stosowane

są  więc  w  zasilaczach  jako  prostowniki  prądu  zmiennego,  a  także  jako  elementy  progowe
umożliwiające  na przykład przepływ prądu w obwodzie, gdy  napięcie  na diodzie przekroczy
określoną  wartość.  Diody  mają  dwie  końcówki:  anodę  i  katodę,  która  oznaczona  jest
na obudowie kreską lub kropką. Przepływ prądu przez diodę (od anody do katody) następuje
wtedy, gdy  napięcie  na anodzie  jest wyższe od napięcia na katodzie o pewną wartość zwaną
napięciem  przewodzenia.  Napięcie  to  zależy  od  materiału,  z  którego  wykonana  jest  dioda.
Do celów prostowniczych stosuje się diody do bardzo różnych prądów przewodzących.

Symbole graficzne diod przedstawia rys. 22.

Rys. 22. Symbole graficzne diod [opracowanie własne]

Tyrystory i triaki są elementami półprzewodnikowymi, które pełnią podobną rolę jak

diody. Tyrystory potrafią przewodzić prąd tylko w jedną stronę, natomiast triaki działają
obustronnie. Podstawowymi parametrami tyrystorów i triaków jest dopuszczalny prąd
przewodzenia i maksymalne napięcie wsteczne (rys. 23).

Rys. 23. Symbole graficzne tyrystora i triaka [opracowanie własne]

„Projekt finansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Mikrofony przetwarzają drgania akustyczne na proporcjonalne zmiany prądu lub

napięcia elektrycznego (rys. 26).

Rys. 26. Symbole graficzne mikrofonu [opracowanie własne]

Zasada działania głośnika jest podobna do działania mikrofonów (rys. 27).

Rys. 27. Symbol graficzny głośnika [opracowanie własne]

Sterowanie automatyczne, blokowe układy regulacji
Zadania sterowania formułuje się zazwyczaj w odniesieniu do jednej (lub więcej)

wielkości sterowanej, np. temperatury żelazka (rys. 28).

Rys. 28. Stabilizacja temperatury żelazka: a) schemat budowy termoregulatora,

b) typowy przebieg temperatury po włączeniu żelazka [1, s. 313]

Zadanie sterowania może być formułowane także w odniesieniu do wielkości, które

przyjmują tylko pewną liczbę różnych wartości, np. dwie.

Automat zmierzchowy włącza lampę, gdy na dworze jest ciemno – rozróżnia on tylko

dwie wartości natężenia światła: jasno, ciemno.

Układ sterowania przedstawiony na rys. 29 otwiera drzwi na pewien czas, gdy czujnik

wykryje  obecność  jakiegoś  obiektu  w  obserwowanym  polu,  a  drzwi  nie  są  otwarte.  Dla
układu  sterowania  wielkość  wyrażającą  pozycje  drzwi  przyjmuje  w  każdej  chwili  jedną
z  trzech  wartości:  drzwi  otwarte,  drzwi  zamknięte,  drzwi  w  położeniu  pośrednim,
a informacja od czujnika – jedną z dwóch wartości: jest obiekt nie ma obiektu.

„Projekt finansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Przykładowy schemat układu regulacji przedstawiono na rys. 29.

Rys. 29. Automatyczne otwieranie drzwi [1, s. 314]

Przykładowy schemat układu regulacji przedstawiono na rys. 30.
Urządzenie sterujące podzielono na układ porównujący, który wytwarza sygnał odchyłki

(e), oraz układ formujący, przekształcający sygnał odchyłki na sygnał sterujący (u).
Sprzężenie zwrotne jest tu ujemne (zakłada się, że zwiększenie wartości sygnału odchyłki
regulacji (e) powoduje zwiększenie wartości sygnału regulowanego (y).

Rys. 30. Schemat blokowy układu regulacji automatycznej [1, s. 321]

Bezpieczeństwo i higiena pracy przy obsłudze urządzeń elektrycznych

W celu uniknięcia wypadków i porażeń przez prąd elektryczny należy stosować określone

zasady bezpieczeństwa, które obowiązują w trakcie obsługi urządzeń i ich eksploatacji. Aby
zmniejszyć prawdopodobieństwo porażenia prądem, stosuje się środki ochrony
przeciwporażeniowej.

Zastosowanie bardzo niskiego napięcia stanowi ochronę przed:

−

dotykiem bezpośrednim,

−

dotykiem pośrednim (ochronę podstawową i dodatkową).

Ochronę przed porażeniem elektrycznym uważa się za skuteczną, jeżeli stosuje się niskie

napięcia lub jeżeli źródło zasilania jest małej mocy (przy pomiarze woltomierzem
o rezystancji nie mniejszej niż 3000 Ω, napięcie na zaciskach wyjściowych mieści się
w granicach dopuszczalnych dla I zakresu napięciowego).

Ochrona przed dotykiem bezpośrednim

We wszystkich urządzeniach elektrycznych, dla warunków normalnej pracy, powinien być
zastosowany jeden ze środków ochrony:

−

ochrona przez zastosowanie bardzo niskiego napięcia,

−

ochrona przed dotykiem bezpośrednim (do niej należą: izolacja podstawowa, ogrodzenia,

obudowy, bariery i umieszczanie poza zasięgiem ręki).

Ochrona polegająca na izolowaniu części czynnych

Urządzenia powinny spełniać wymagania odpowiednich norm. Izolacja przeznaczona

do zapobiegania dotknięciu części czynnych musi być wytrzymała długotrwale na obciążenia
mechaniczne, wpływy chemiczne, elektryczne i termiczne. Pokrycie farbą lub pokostem itp.
nie spełnia wymagań stawianych przez ochronę przed dotykiem bezpośrednim.

„Projekt finansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Ogrodzenia, obudowy są przeznaczone do zapobiegania dotknięciu części czynnych.

Jeżeli napięcie znamionowe przekracza 25 V prądu przemiennego lub 60 V stałego, to należy
zapewnić  ochronę  przed  dotykiem  bezpośrednim,  stosując  obudowy.  Jeżeli  konieczne  jest
usunięcie  ogrodzeń  lub  otwarcie  obudów,  to  czynności  te  powinny  być  możliwe  do
wykonania  tylko  za  pomocą  klucza  lub  narzędzi  lub  po  wyłączeniu  zasilania,  przy  czym
ponowne  włączenie  zasilania  powinno  być  możliwe  dopiero  po  założeniu  ogrodzeń  lub
zamknięciu obudów.

Zadaniem barier umieszczonych poza zasięgiem ręki jest uniemożliwienie zbliżenia lub

dotknięcia czynnych części w trakcie obsługi urządzeń. Ochrona zapobiega niezamierzonemu
dotknięciu części czynnych może też polegać na umieszczaniu poza zasięgiem.

Wyłączniki

różnicowoprądowe

wysokoczułe

prądzie

wyzwalającym

nie

przekraczającym  30  mA  stanowią  jedynie  uzupełnienie  ochrony  przed  dotykiem
bezpośrednim,  nie  mogą  być  jedynym  środkiem  ochrony.  Ich  zadaniem  jest  działanie
w  przypadku  nieskuteczności  innych  środków  ochrony  przed  dotykiem  bezpośrednim  lub
w przypadku nieostrożności użytkownika.

Ochrona przed dotykiem pośrednim (ochrona dodatkowa)
Ochrona przed porażeniem prądem elektrycznym w przypadku uszkodzenia izolacji,

wymaga zastosowania co najmniej jednego ze środków ochrony dodatkowej:

−

samoczynnego wyłączenia zasilania,

−

odbiorców mających II klasę ochronności lub izolacji równoważnej,

−

izolowania stanowiska,

−

nieuziemionych połączeń wyrównawczych miejscowych,

−

separacji elektrycznej.

Samoczynne wyłączenie zasilania jest wymagane wtedy, gdy ze względu na wartości

i czas utrzymywania się napięcia dotykowego w wyniku uszkodzenia izolacji mogą nastąpić
niebezpieczne dla ludzi skutki patofizjologiczne (gdy napięcie dotykowe przekracza 50 V

lub

120 V).

Dopuszcza się stosowanie ochrony przed porażeniem prądem elektrycznym dla:

−

części przewodzących dostępnych, które z powodu ich rozmieszczenia lub niewielkich

wymiarów (około 50 mm na 50 mm) nie mogą być uchwycone dłonią albo nie mogą mieć
znacznej styczności z jakąkolwiek częścią ciała ludzkiego, jeżeli połączenie z przewodem
ochronnym jest trudne do wykonania lub byłoby niepewne. Wymaganie to odnosi się, np.
do śrub, nitów, tabliczek znamionowych oraz uchwytów do przewodów i kabli;

−

wsporników izolatorów linii napowietrznych i metalowych części połączonych z nimi

(osprzętu linii napowietrznych), jeżeli nie znajdują się w zasięgu ręki;

−

słupów żelbetowych, w których zbrojenie jest niedostępne;

−

rur metalowych lub innej metalowej obudowy osłaniającej urządzenia elektryczne II klasy

ochronności lub izolacji równoważnej.
Dla ostrzegania o zagrożeniu stosuje się tablice bezpieczeństwa np.:

−

ostrzegawcze: Nie dotykać!

−

nakazu: Przed praca uziemić!

−

zakazu: Nie załączaj!, Nie wchodzić!

−

informacyjne: Wyłącznik główny!

Najważniejsze zasady bezpiecznej obsługi urządzeń elektrycznych:

−

nie należy dotykać i zbliżać się do urządzeń elektrycznych, jeżeli nie zachodzi potrzeba,

−

wszelkie naprawy, remonty, modernizacje wykonują osoby wykwalifikowane

i przeszkolone,

−

przed wykonaniem czynności obsługowych sprawdzić stan izolacji i obudowy urządzenia,

−

nie wymieniać wkładek bezpiecznikowych pod napięciem,

„Projekt finansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

−

nie należy dotykać urządzeń elektrycznych rękoma mokrymi lub skaleczonymi,

−

dotykając urządzenie elektryczne, nie należy równocześnie chwytać uziemionych

przedmiotów, np. instalacji wodociągowej, centralnego ogrzewania.
Bezpieczeństwo ludzi stykających się z instalacjami elektrycznymi zależy od jej stanu

technicznego.  Dlatego  każda  instalacja  elektryczna  powinna  być  poddawana  badaniom,
oględzinom  i  wykonaniu  pomiarów  i  testów.  Osoby  eksploatujące  urządzenia  instalacyjne
oraz  osoby  nadzorujące  powinny  spełniać  określone  wymagania  kwalifikacyjne
przewidywane przepisami.

Wykaz stanowisk pracy osób dozoru i eksploatacji, które powinny mieć kwalifikację

uprawniające do wykonywania prac przy urządzeniach elektrycznych ustala pracodawca.
Kwalifikacje powinny być potwierdzone przez komisje kwalifikacyjne na podstawie zdanego
egzaminu.

Kwalifikacji nie muszą posiadać osoby obsługujące instalacje elektryczne niskiego

napięcia, jeżeli ich moc maksymalna nie przekracza 20 kW.

4.4.2. Pytania sprawdzające

Odpowiadając na pytania, sprawdzisz, czy jesteś przygotowany do wykonania ćwiczeń.

1.  Jakie elementy składowe tworzą instalację elektryczną?
2.  W jaki sposób wykonane są przewody elektryczne?
3.  Jakie informację zawierają symbole literowe na przewodach?
4.  Jaka jest różnica pomiędzy przewodem a kablem energetycznym?
5.  Jakie elementy wchodzą w skład osprzętu instalacyjnego?
6.  Jaka budowę posiada łącznik instalacyjny?
7.  Do czego służą wyłączniki samoczynne?
8.  Na jakiej zasadzie działa wyłącznik różnicowo-prądowy?
9.  Jakie zadania spełniają styczniki?
10.  Jakie są podstawowe urządzenia zabezpieczające obwody elektryczne?
11.  Dlaczego instalacja elektryczna powinna być trójprzewodowa?
12.  Co powinny zawierać przepisy bezpieczeństwa przy obsłudze urządzeń elektrycznych?
13.  Jakie elementy elektroniczne maja zastosowanie w elektrotechnice?

4.4.3. Ćwiczenia

Ćwiczenie 1

Omów podstawowe elementy instalacji elektrycznej.

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

1)  odszukać informacje, które będą pomocne przy wykonywaniu ćwiczenia,
2)  przedstawić podstawowe elementy instalacji elektrycznej,
3)  omówić ich budowę i przeznaczenie,
4)  przedstawić wykonanie ćwiczenia w formie opisowej.

Wyposażenie stanowiska pracy:

−

papier A4, przybory do pisania,

−

modele elementów instalacji elektrycznej,

−

plansze, rysunki z elementami instalacji elektrycznej,

−

literatura z rozdziału 6 poradnika dla ucznia.

„Projekt finansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Ćwiczenie 2

Omów podstawowe wyłączniki i bezpieczniki, określ ich zadania, jakie spełniają

w instalacji elektrycznej.

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

1)  odszukać informacje, które będą pomocne przy wykonywaniu ćwiczenia,
2)  przedstawić podstawowe wyłączniki i bezpieczniki stosowane w instalacji elektrycznej,
3)  omówić ich przeznaczenie,
4)  przedstawić wykonanie ćwiczenia w formie opisowej.

Wyposażenie stanowiska pracy:

−

papier A4, przybory do pisania i rysowania,

−

modele wyłączników, styczników, bezpieczników,

−

tablice tematyczne,

−

literatura z rozdziału 6 poradnika dla ucznia.

Ćwiczenie 3

Przedstaw budowę i zastosowanie podstawowych elementów elektronicznych.

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

1)  odszukać informacje, które będą pomocne przy wykonywaniu ćwiczenia,
2)  omówić budowę podstawowych elementów elektronicznych,
3)  określić zastosowanie elementów elektronicznych w elektrotechnice,
4)  przedstaw wykonanie ćwiczenia w formie opisowej.

Wyposażenie stanowiska pracy:

−

papier A4, przybory do pisania,

−

modele elementów elektronicznych,

−

tablice, plansze z elementami elektronicznymi,

−

literatura z rozdziału 6 poradnika dla ucznia.

4.4.4. Sprawdzian postępów

Czy potrafisz:

Tak

Nie

1) wymienić elementy składowe instalacji elektrycznej?

2) omówić budowę przewodów energetycznych?

3) odczytać symbole literowe stosowane na przewodach?

4) określić różnice pomiędzy przewodem a kablem?

5) scharakteryzować osprzęt elektryczny?

6) omówić budowę łączników instalacyjnych?

7) określić zadania wyłączników samoczynnych?

8) omówić zastosowanie wyłączników różnicowo-prądowych?

9) scharakteryzować urządzenia zabezpieczające obwody elektryczne?

10) udowodnić, że instalacja elektryczna powinna być trójprzewodowa?

11) rozróżnić podstawowe elementy elektroniczne?

12) stosować przepisy bezpieczeństwa i higieny pracy przy urządzeniach

elektrycznych?

„Projekt finansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

4.5. Obciążenia elementów konstrukcyjnych, wytrzymałość

zmęczeniowa, materiały konstrukcyjne

4.5.1. Materiał nauczania

Maszyna, urządzenie w trakcie eksploatacji może ulec zniszczeniu lub uszkodzeniu pod

wpływem  czynników  zewnętrznych,  np.  nadmiernego  nagrzewania,  obciążenia.  Konstruktor
powinien uwzględnić działanie czynników zewnętrznych i tak zaprojektować urządzenie, aby
zminimalizować  prawdopodobieństwo  zniszczenia  maszyny.  Należy  wziąć  pod  uwagę
charakter  obciążeń  działających  na  konstrukcję,  przewidzieć  skutki  tych  obciążeń  w  czasie
pracy maszyny. Ogólnie obciążenia można podzielić na (rys. 31):
–  stałe  (statyczne,  niezmienne,  trwałe),  których  wartość  nie  zmienia  się  w  czasie  pracy

maszyny),

– zmienne, które zmniejszają się w czasie pracy maszyny,
– nieustalone, które najbardziej są niebezpieczne i trudno przewidzieć skutki tych obciążeń.

Rys. 31. Rodzaje cykli obciążeń i naprężeń: a) stały, b) jednostronnie zmienny: 1 – tętniący odzewowo,

2 – tętniący jednostronny, c) obustronnie zmienny, 3 – wahadłowy symetryczny, 4 – dwustronny
niesymetryczny, d) nieustalony, T – okres cykli obciążeń [11, s. 13]

Obciążenia wytrzymałościowe części maszyn należy przeprowadzać w projektowaniu

nowych konstrukcji. Obliczenia takie przeprowadza się w celu ustalenia wymagań
konstrukcyjno-technologicznych, takich jak: kształtu i wymiarów części, doboru materiału
konstrukcyjnego na dany element, sposobu wykonania, warunków pracy przy uwzględnianiu
naprężeń rzeczywistych.

Podstawowe wzory wytrzymałościowe mają postać:

( )( )

≤

„Projekt finansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

gdzie:

σ – naprężenia rzeczywiste przy rozciąganiu, ściskaniu i zginaniu elementów [Pa],

τ – naprężenia rzeczywiste styczne przy ścinaniu i skręcaniu [Pa],

p – naciski powierzchniowe [Pa],

F – siły obciążające element [N],

S – pole przekroju narażonego na zniszczenie [m

k – naprężenia lub naciski dopuszczalne [Pa].

Wytrzymałość zmęczeniowa

Wytrzymałość zmęczeniową określa się doświadczalnie na podstawie badań wg norm

PN-76/H-04325 i 04326.
Badania  wykonuje  się  na  specjalnych  próbkach.  Przy  badaniu  pierwszej  próbki  dobiera  się
duże  obciążenie  aż  do  jej  zniszczenia.  Kolejne  próbki  poddaje  się  coraz  mniejszym
obciążeniom  aż  do  uzyskania  obciążenia,  które  nie  niszczy  próbki.  Na  podstawie  wyników
sporządza się wykres Wöhlera (rys. 32), wyznaczając wytrzymałość zmęczeniową dla danego
rodzaju materiału.

Rys. 32. Wykres Wöhlera. N – liczba cykli obciążeń, 1 ÷3 – próbka złamana,

4÷6 – próbka niezłamana [11, s. 21]

Proces zmian występujący w materiale pod wpływem zmiennych obciążeń

i wywołanych nimi zmiennych naprężeń nosi, nazwę zmęczenia materiału.
Naprężenie dopuszczalne wyznacza się ze wzoru:

k =

gdzie:

k – naprężenia dopuszczalne,

x – współczynnik bezpieczeństwa,

Z – działające obciążenia.

Podział odkształceń

W zależności od działania obciążeń na element konstrukcyjny rozróżniamy następujące

rodzaje odkształceń: rozciąganie, ściskanie, skręcanie i zginanie.

Jeżeli do pręta przyłożymy dwie siły równe, przeciwnie zwrócone i leżące na jednej

prostej (rys. 33), to siły te będą pręt rozciągać. Wskutek działania tych sił długość pręta
zwiększy się, a zmniejszą się jego wymiary poprzeczne. Podobnie będzie, jeśli pręt jednym
końcem będzie zamocowany.

„Projekt finansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Rys. 33. Rozciąganie [12, s. 147]

Jeżeli siły zewnętrzne przyłożone do pręta będą działać na siebie, to wystąpi ściskanie

pręta. Objawia się ono zmniejszeniem długości pręta, a powiększeniem wymiarów
poprzecznych (rys. 34).

Rys. 34. Ściskanie [12, s. 148]

Przy prętach długich i o małych średnicach może dojść do wyboczenia pręta.
W przypadku działania pary sił na pręt (rys. 35) na małym ramieniu siły te będą starać się

przesuwać jedną część pręta względem drugiej. Przy dużej wartości sił dojdzie do ścięcia
elementu, podzielenia na dwie części.

Rys. 35. Ścinanie [12, s. 148]

Skręcanie elementu zachodzi wtedy, gdy na końcach elementu przyłożymy przeciwne

co do znaku pary sił, leżące w płaszczyznach prostopadłych do osi pręta (rys. 36).
Odkształcenia przy skręcaniu polegają na wzajemnym obrocie odległych od siebie
przekrojów poprzecznych prętów.

Rys. 36. Skręcanie [12, s. 148]

Taki sam rezultat otrzymamy, jeżeli jeden koniec pręta utwierdzimy, a do drugiego

przyłożymy parę sił. Elementami skręcanymi maszyn są wały napędowe.
Jeżeli na pręt podparty w dwóch miejscach skierujemy siły prostopadłe do osi geometrycznej,
to pod wpływem tych sił zacznie się wyginać (rys. 37).

„Projekt finansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Rys. 37. Zginanie [12, s. 149]

Elementy pracujące na zginanie nazywamy belkami, np. belki mostowe, stropowe, wały

maszynowe, osie itp.

Materiały konstrukcyjne

Dobór materiałów na części maszyn powinien spełniać określone warunki, które

zapewniają między innymi: uzyskanie lekkich konstrukcji, wykorzystania w pełni własności
wytrzymałościowych materiału.

Na części maszyn stosuje się materiały metalowe: stal, staliwo, stopy metali nieżelaznych

oraz  tworzywa  sztuczne.  Stale  konstrukcyjne  dzieli  się  na  stale  węglowe  i  stopowe.  Stale
niestopowe  węglowe  oznacza  się  symbolem  E  i  cyframi,  np.  E  35  (zawartość  węgla  około
0,25%),  E  360  (około  0,55%  C).  Litera  S  oznacza  stale  łatwo  spawalne  np.  S  275.
Szczegółowa charakterystyka stali podana jest w normie PN-EN 10025-1:2005 (U).

Stale konstrukcyjne stopowe wg normy PN-EN 10083-1:2006 (U), np. 30G2 – stal

stopowa o zawartości 0,30% C i mangan G 1,5÷1,8%. Zawartość stopu decyduje
o przeznaczeniu stali i jej wytrzymałości. W Polsce produkcja takich stali jest niewielka.

Stale maraging SM mają dużą wytrzymałość, głównymi składnikami stopowymi tej stali

są: Ni, Co, Mo, Ti. Stale SM odznaczają się dużą czystością. Zawartość niektórych domieszek
wynosi: S, P ≤ 0,01%, C ≤ 0,03%, Si, Mn ≤ 0,1%.

Stale nadplastyczne mają zdolność anormalną wysokich odkształceń plastycznych

i możliwości osiągania bardzo dużych wydłużeń rzędu kilkuset procent, bez tworzenia się
mikropęknięć. Nadplastyczność tych stali zależy od składu chemicznego stopów i prędkości
odkształcenia.

Staliwo, czyli stal laną stosuje się na odlewy części maszyn o skomplikowanych

kształtach, gdy wymagania wytrzymałościowe uniemożliwiają wykonanie poprzez odlewanie
z żeliwa. Znak staliwa składa się z litery L (stal lana) i liczby określającej wytrzymałość
minimalna na rozciąganie R

, np. L II 500 – staliwo o wyższej wytrzymałości Rm = 500 MPa.

Rodzaje staliw podane są w normach PN–ISO 3755:1994 i PN–90/H–83161.

Żeliwo jest materiałem o bardzo dobrych własnościach odlewniczych, odpornym

na ściskanie i ścieranie, ale o stosunkowo niskiej wytrzymałości na rozciąganie i zginanie.
Na odlewy stosuje się żeliwo szare wg normy PN – EN 1561:2000, o oznaczeniach
literowych ZL, np. ZL250 (EN–GJL–250). W zależności od przeznaczenia stosuje się gatunki
żeliw: sferoidalne, ciągliwe, szare i inne.

Spieki metaliczne wykonuje się metalurgią proszków.
Do typowych elementów wytwarzanych z proszków spiekanych należą: koła zębate,

panewki łożysk, rdzenie, magnesy, szczotki komutatorów.
Spośród stopów metali nieżelaznych na części maszyn stosuje się stopy miedzi, aluminium
oraz cyny lub ołowiu (stopy łożyskowe).

Podstawowymi stopami miedzi są mosiądze i brązy. Mosiądze to stopy miedzi z cynkiem

do 50% Zn zawierające inne składniki, np. Al, Si, Ni. Brązy to stopy miedzi, w których
głównym składnikiem jest Sn, Al., Pb.

Stopy miedzi stosowane są na łożyska ślizgowe, wieńce kół zębatych (zwłaszcza

ślimacznic).

Stopy aluminium stosowane są głównie tam, gdzie jest wymagane znaczne zmniejszenie

masy części maszynowych.

„Projekt finansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Tworzywa sztuczne to materiały wytworzone sztucznie z makrocząsteczek związków

organicznych.  W  zależności  od  właściwości  fizycznych  i  technologicznych  tworzywa
sztuczne  występują  jako  termoplastyczne  i  termoutwardzalne.  Z  tworzyw  sztucznych
wykonuje  się  koła  zębate,  panewki  łożyskowe,  koszyczki  łożysk  tocznych,  śruby,  nakrętki,
elementy cierne sprzęgieł i hamulców.

4.5.2. Pytania sprawdzające

Odpowiadając na pytania, sprawdzisz, czy jesteś przygotowany do wykonania ćwiczeń.

1.   W jaki sposób obciążenia wpływają na konstrukcje maszyn?
2.   Jak dzielą się obciążenia?
3.   W jakim celu stosuje się obciążenia wytrzymałościowe części maszyn?
4.   Jaki jest podstawowy wzór na naprężenia rzeczywiste?
5.   Co to są naprężenia dopuszczalne?
6.   Co to jest zmęczenie materiału?
7.   Jakie są rodzaje odkształceń?
8.   Jakie rozróżniamy materiały konstrukcyjne w budowie maszyn?

4.5.3. Ćwiczenia

Ćwiczenie 1

Przedstaw rodzaje obciążeń działających na elementy maszyn. Które obciążenia są

najbardziej niebezpieczne?

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

1)  odszukać informacje, które będą pomocne przy wykonywaniu ćwiczenia,
2)  dokonać podziału obciążeń i naprężeń,
3)  scharakteryzować obciążenia najbardziej niebezpieczne, udowodnić dlaczego takie są,
4)  przedstawić wykonanie ćwiczenia w formie opisowej.

Wyposażenie stanowiska pracy:

−

papier A4, przybory do pisania i rysowania,

−

tablice tematyczne,

−

literatura z rozdziału 6 poradnika dla ucznia.

Ćwiczenie 2

Posługując się wykresem Wöhlera, przedstaw, w jaki sposób wyznacza się wytrzymałość

zmęczeniową danego materiału, scharakteryzuj podstawowe materiały konstrukcyjne.

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

1)  odszukać informacje, które będą pomocne przy wykonywaniu ćwiczenia,
2)  narysować wykres Wöhlera,
3)  przedstawić sposób wyznaczania wytrzymałości zmęczeniowej,
4)  określić znaczenie zmęczenia materiału w elementach części maszyn,
5)  podać wzór z którego wyznacza się naprężenia dopuszczalne,
6)  scharakteryzować podstawowe materiały konstrukcyjne,
7)  przedstawić wykonanie ćwiczenia w formie opisowej.

„Projekt finansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Wyposażenie stanowiska pracy:

−

papier A4, przybory do pisania i rysowania,

−

wykres Wöhlera,

−

normy materiałowe PNEN 10025–1:2005(U), PNEN573–3Ak:2004(U), PNEN
1676:2002,

−

literatura z rozdziału 6 poradnika dla ucznia.

Ćwiczenie 3

Dokonaj analizy obciążeń i odkształceń elementów konstrukcyjnych maszyn.

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

1)  odszukać informacje, które będą pomocne przy wykonywaniu ćwiczenia,
2)  przedstawić podział odkształceń,
3)  scharakteryzować poszczególne odkształcenia posługując się rysunkami,
4)  przedstawić wykonanie ćwiczenia w formie opisowej i rysunkowej.

Wyposażenie stanowiska pracy:

−

papier A4, przybory do pisania i rysowania,

−

tablice poglądowe z rodzajami odkształceń,

−

literatura z rozdziału 6 poradnika dla ucznia.

4.5.4. Sprawdzian postępów

Czy potrafisz:

Tak

Nie

1) określić wpływ obciążeń na konstrukcję maszyn

2) rozróżnić rodzaje obciążeń?

3) udowodnić cel stosowania obliczeń wytrzymałościowych części maszyn?

4) przedstawić podstawowy wzór określający naprężenia rzeczywiste?

5) scharakteryzować naprężenia dopuszczalne?

6) określić zmęczenie materiału?

7) rozróżnić rodzaje odkształceń?

8) scharakteryzować poszczególne rodzaje materiałów konstrukcyjnych?

„Projekt finansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

4.6. Połączenia rozłączne i nierozłączne

4.6.1. Materiał nauczania

Połączenia nierozłączne

Nitowanie jest procesem technologicznym, w wyniku którego uzyskuje się połączenia

nierozłączne, pośrednie (łącznikami są nity). W łączonych elementach wierci się lub przebija
otwory pod nity, zapewniając ich współosiowość (np. przez wiercenie w zespole), a następnie
wykonuje się fazki w celu usunięcia zadziorów oraz złagodzeniu karbu między łbem
(zakuwką) a trzonem nitu (rys. 38).

Rys. 38.

Wykonanie połączenia nitowego: a) zamykanie nitu, b) połączenie
nitowe, 1 – części łączone, 2 – nit, 3 – wspornik, 4 – zakuwnik
[11, s. 45]

Po włożeniu nitu do otworów podpiera się łeb nitu kształtowym wspornikiem,

a  następnie  wykonuje  się  zakuwkę  za  pomocą  zakuwnika,  tworząc  połączenie  nitowe.  Nity
mogą  być  zamykane  na  zimno  i  gorąco.  Nity  stalowe  o  średnicy  trzonu  d  >  8  cm  zamyka
się  na  gorąco,  nity  stalowe  o  d  ≤  8  mm  zamyka  się  na  zimno.  Kształty  i  wymiary  nitów
są  znormalizowane.  W  zależności  od  kształtu  trzpienia  rozróżnia  się  nity  pełne  i  drążone.
Na rys. 39 przedstawiono nity pełne.

Rys. 39. Nity pełne z łbem: a) kulistym, b) stożkowym płaskim, c) stożkowym

soczewkowym, d) grzybkowym, e) trapezowym [11, s. 47]

Nity drążone i rurkowe stosuje się w nitowaniu drobnych konstrukcji, materiałów

miękkich, kruchych (rys. 40).

Rys. 40. Nity: a) drążony, b) i c) rurkowe [11, s. 47]

„Projekt finansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Rys. 42. Przykłady zastosowania zgrzein a), b) zgrzewanie czołowe, c) d), e) i) zgrzewanie punktowe cienkich

blach, f) g) zgrzewanie blach z kształtownikami, h) zgrzewanie ciągłe blach [11, s. 74]

Zgrzewanie w częściach maszyn stosuje się przeważnie w konstrukcjach osłon

i zabezpieczeń elementów wirujących.

Połączenia lutowane

Za pomocą lutowania można łączyć prawie wszystkie metale, elementy metalowe

z ceramiką. Lutowanie miękkie stosuje się do połączeń, które wymagają szczelności,
w szerokim zakresie w elektrotechnice (rys. 43).

Rys. 43. Połączenia lutowane lutami miękkimi a) połączenie blach na zakładkę, b) połączenie blach

ukosowanych pod odpowiednim kątem, c) połączenie wałka z ceramiczną oprawą, d) połączenie blach
na zakładkę (lutowane dna naczyń, zbiorników), e) lutowane połączenie kielichowe cienkich rurek
[11, s. 77]

Lutowanie polega na łączeniu elementów, pozostających w stanie stałym za pomocą

roztopionego lutu. Rozróżnia się luty miękkie o temperaturze topnienia do 300

C i luty

twarde o temperaturze topnienia powyżej 500

C. Aby umożliwić rozprowadzenie lutu

na powierzchniach łączonych należy je starannie oczyścić i odtłuścić. Najbardziej pospolitym
narzędziem do lutowania jest lutownica elektryczna.

Połączenia klejone
Klejenie jest nową technologią łączenia elementów maszyn. Proces klejenia polega na:

−

oczyszczeniu powierzchni metodami chemicznymi lub mechanicznymi,

−

dokładnym nałożeniu warstwy kleju około 0,1 mm na powierzchnie klejone,

−

utwardzenie skleiny w odpowiedniej temperaturze przy właściwym nacisku.

„Projekt finansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Klejenie umożliwia łączenie prawie wszystkich materiałów. Przykłady połączeń

klejonych przedstawia rys. 44.

Rys. 44. Przykłady połączeń klejonych a) na zakładkę, b) ukosowanych pod katem, c)połączenie pachwinowe,

d) połączenie przylgowe, e) połączenie elementów na wpust, f) połączenie cienkich rurek,
g) połączenie cienkich blach odpowiednio wyprofilowanych [11, s. 80]

Do ważniejszych rodzajów klejów stosowanych w budowie maszyn zalicza się kleje

fenolowe BWF – 41, epoksydowe Epidian 100 i 101, kauczukowe i winylowe.

Połączenia przez odkształcanie trwałe

Połączenia wciskowe powstają w wyniku montażu części o większym wymiarze

zewnętrznym  czopa  wałka  z  częścią  obejmująca  oprawę  o  mniejszym  wymiarze
wewnętrznym.  Podstawowym  parametrem  charakteryzującym  połączenia  wciskowe  jest
wcisk.  Podczas  montażu  w  obu  częściach  powstają  odkształcenia  sprężyste,  wywołujące
docisk  na  powierzchniach  styku.  Połączenia  wciskowe  należą  do  połączeń  spoczynkowych
bezpośrednich lub pośrednich (rys. 45).

Rys. 45. Połączenia wciskowe: a) bezpośrednie, b) pośrednie [11, s. 81]

Połączenia kształtowe

W połączeniach kształtowych łączenie współpracujących części oraz ustalanie ich

wzajemnego  położenia  uzyskuje  się  przez  odpowiednie  ukształtowanie  ich  powierzchni
(wielowypusty),  a  w  połączeniach  pośrednich  poprzez  łącznik  (wpusty,  kołki,  sworznie,
kliny). Połączenia wielowypustowe należą do najczęściej stosowanych połączeń kształtowych
(rys.  46).  Są  to  połączenia  bezpośrednie,  na  czopie  wału  są  wykonane  występy,
współpracujące  z  odpowiednimi  rowkami  w  piaście.  Połączenia  wielowypustowe
są znormalizowane (PN – EN ISO 6413:2001).

Rys. 46. Połączenia wielowypustowe: ogólnego przeznaczenia: a) lekkie,

b) średnie, c) do obrabiarek, d) zębate ewolwentowe [11, s. 97]

Połączenia wielowypustowe umożliwiają dokładne osiowanie, zmniejszają tarcie przy
przesuwaniu elementów w połączeniach ruchowych, umożliwiają zwartą budowę konstrukcji
połączeń, co daje możliwość zmniejszenia wymiarów urządzeń i maszyn.

„Projekt finansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Połączenia kołkowe i sworzniowe

Kołki to elementy w kształcie wałka lub stożka o dość dużej długości w stosunku do ich

średnicy. Rozróżnia się kołki walcowe, stożkowe, z czopem gwintowanym, korbowe
i sprężyste (rys. 47).

Rys. 47. Rodzaje kołków: a) walcowy, b) stożkowy z czopem gwintowym,

d, e) karbowy, f) rozcięty [11, s. 101]

W zależności od przeznaczenia rozróżnia się kołki złączne i ustalające. Zadaniem kołków

złącznych jest przenoszenie sił tnących działających prostopadle do osi kołka. Kołki złączne
są stosowane do zabezpieczania łączonych elementów przed przeciążeniem, przy wzroście
przeciążenia kołki są ścinane.

Kołki ustalające stosuje się w celu zapewnienia dokładnego położenia współpracujących

elementów połączonych, np. za pomocą śrub.
Sworzniami nazywa się grubsze kołki walcowe zabezpieczające przed wysunięciem
z łączonych elementów zawleczkami, pierścieniami osadczymi lub sprężynującymi. Zależnie
od warunków pracy i wymogów konstrukcyjnych sworznie mogą być pasowane ciasno w obu
łączonych częściach lub w jednej ciasno, a w drugiej luźno. Rodzaje stosowanych sworzni
przedstawiono na rys. 48.

Rys. 48. Rodzaje sworzni: a) bez łba, b) z dużym łbem, c) z czopem gwintowym,

d) noskowy [11, s. 103]

Połączenia gwintowe

Połączenia gwintowe są połączeniami rozłącznymi najczęściej stosowanymi w budowie

maszyn. Połączenia gwintowe dzieli się na pośrednie i bezpośrednie (rys. 49).

„Projekt finansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Rys. 49. Połączenia gwintowe: a), b) pośrednie, c) bezpośrednie, d) schemat

mechanizmu śrubowego [11, s. 110]

W połączeniach pośrednich części maszyn łączy się za pomocą łącznika (rys. 49a). Rolę

nakrętki może odgrywać gwintowany otwór w jednej z łączonych części (rys. 49b).
W połączeniach bezpośrednich gwint jest wykonany na łączonych częściach (rys. 49c).

Mechanizmy śrubowe

Mechanizmy śrubowe służą do zmiany ruchu obrotowego na postępowo – zwrotny

są stosowane  do  napędu  przesuwu  stołu  lub  suportu w obrabiarkach,  tworzą zespół  roboczy
w podnośnikach śrubowych, prasach.
Zasadniczym  elementem  mechanizmu  śrubowego  jest  zespół  śruba  –  nakrętka.  Obrót  śruby
może  powodować  przesuw  nakrętki  lub  śruby,  obrót  nakrętki,  przesuw  śruby  lub  nakrętki
(rys. 50).

Rys. 50. Schematy mechanizmów śrubowych a) obrót śruby może powodować przesuw nakrętki, b) przesuw

śruby, c) i d) obrót nakrętki – przesuw śruby lub nakrętki [11, s. 139]

4.6.2. Pytania sprawdzające

Odpowiadając na pytania, sprawdzisz, czy jesteś przygotowany do wykonania ćwiczeń.

1.  Jakie rozróżniamy połączenia nierozłączne?
2.  W jakim celu stosuje się połączenia nierozłączne w budowie maszyn?
3.  Jakimi sposobami wykonuje się połączenia nierozłączne?
4.  Jakimi cechami charakteryzują się połączenia wciskane?
5.  Jakie rozróżniamy połączenia kształtowe?
6.  Jakie zadania spełniają połączenia wielowypustowe w maszynach?
7.  W jakim celu stosowane są połączenia kołkowe i sworzniowe?
8.  Jaka jest różnica pomiędzy połączeniami kołkowymi a sworzniowymi?
9.  Jaką role spełniają połączenia gwintowe w maszynach i urządzeniach?
10.  W jakim celu stosuje się mechanizmy śrubowe w maszynach?

„Projekt finansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

4.6.3. Ćwiczenia

Ćwiczenie 1

Przedstaw rodzaje i zastosowanie połączeń nierozłącznych w budowie maszyn.

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

1)  odszukać informacje, które będą pomocne przy wykonywaniu ćwiczenia,
2)  przedstawić rodzaje połączeń nierozłącznych,
3)  określić zastosowanie połączeń nierozłącznych w budowie maszyn i urządzeń,
4)  przedstawić wykonanie ćwiczenia w formie opisowej.

Wyposażenie stanowiska pracy:

−

papier A4, przybory do pisania,

−

plansze, tablice, rysunki połączeń nierozłącznych,

−

literatura z rozdziału 6 poradnika dla ucznia.

Ćwiczenie 2

Przedstaw rodzaje i zastosowanie połączeń rozłącznych w budowie maszyn.

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

1)  odszukać informacje, które będą pomocne przy wykonywaniu ćwiczenia,
2)  przedstawić rodzaje połączeń rozłącznych,
3)  określić zastosowanie połączeń rozłącznych w budowie maszyn,
4)  przedstawić wykonanie ćwiczenia w formie opisowej.

Wyposażenie stanowiska pracy:

−

papier A4, przybory do pisania,

−

modele połączeń rozłącznych,

−

plansze, rysunki, tablice połączeń rozłącznych,

−

literatura z rozdziału 6 poradnika dla ucznia.

Ćwiczenie 3

Przedstaw budowę i zasadę pracy mechanizmów śrubowych oraz ich zastosowanie

w maszynach i urządzeniach.

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

1)  odszukać informacje, które będą pomocne przy wykonywaniu ćwiczenia,
2)  przedstawić budowę i zasadę działania mechanizmów śrubowych,
3)  określić rolę i zastosowanie mechanizmów śrubowych w maszynach i urządzeniach,
4)  przedstawić wykonanie ćwiczenia w formie opisowej.

Wyposażenie stanowiska pracy:

−

papier A4, przybory do pisania,

−

plansze, rysunki, tablice, schematy maszyn i urządzeń w których mają zastosowanie
mechanizmy śrubowe,

−

literatura z rozdziału 6 poradnika dla ucznia.

„Projekt finansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

4.6.4. Sprawdzian postępów

Czy potrafisz:

Tak

Nie

1) rozróżnić rodzaj połączeń nierozłącznych

2) określić cel i zastosowanie połączeń nierozłącznych w budowie maszyn?

3) przedstawić sposoby wykonywania połączeń nierozłącznych?

4) scharakteryzować połączenia wciskowe?

5) rozróżnić połączenia kształtowe?

6) określić zadanie połączeń wielowypustowych?

7) przedstawić cel stosowania połączeń kołkowych i sworzniowych?

8) określić różnice pomiędzy połączeniami kołkowymi i sworzniowymi?

9) przedstawić zadania, jakie spełniają połączenia gwintowe w maszynach

i urządzeniach?

10) określić cel stosowania mechanizmów śrubowych w maszynach i urządzeniach?¨

„Projekt finansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

4.7. Elementy podatne, połączenia rurowe i zawory

4.7.1. Materiał nauczania

Klasyfikacja i charakterystyka elementów podatnych

Połączenia podatne mają za zadanie umożliwianie wzajemnych przesunięć tych części

maszyn w określonych granicach, kumulowanie energii kinetycznej, tłumienie drgań. Zadania
te spełniają elementy podatne, sprężyny i elementy gumowe. Podstawową cechą elementów
podatnych jest ich duża odkształcalność, którą można uzyskać przez: odpowiedni kształt
elementu i odpowiedni rodzaj materiału.

Sprężyny stosowane w maszynach i urządzeniach spełniają następujące zadania: dociskają

części maszyn, łagodzą uderzenia i wstrząsy, tłumią drgania.

Ponadto sprężyny służą do regulacji i pomiaru sił, kasowania luzów, kumulowania

energii, napędu mechanizmów.

Podziału sprężyn dokonuje się w zależności od ich kształtu, rodzaju obciążenia

elementów współpracujących. Ze względu na kształt, sprężyny dzieli się na: śrubowe
walcowe, stożkowe, płaskie, spiralne, tolenowe (rys. 51).

Rys. 51. Rodzaje sprężyn: a), b) walcowe, c) stożkowe, d), e) płaskie, f) spiralne,

g) tolenowe, h) pierścieniowe [11, s. 146]

Niektóre rodzaje sprężyn wykonuje się z drewna prasowanego z poliestrowego laminatu

szklanego lub elastomerów. Podstawową cechą użytkową sprężyn jest ich sztywność. Podczas
obciążania każda sprężyna magazynuje energię, natomiast podczas odciążania oddaje ją.

Elementy podatne z gumy i elastomerów

Do wytwarzania elementów podatnych stosuje się gumę naturalną (kauczuk z dodatkami)

lub syntetyczną (buna, neopren).

Przy konstruowaniu łączników gumowych (rys. 52) należy:

−

przy grubych łącznikach stosować przekładki metalowe (a, b),

−

zapewnić możliwość swobodnego odkształcania gumy (c, d),

−

unikać występów metalowych od strony gumy (e),

−

stosować elementy gumowe o możliwie jednakowej grubości (f),

−

przykład przegubu (silentblok) umożliwiający przenoszenie różnego rodzaju obciążeń (g).

„Projekt finansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Rys. 53. Połączenia gwintowe rur: a) skręcane, b) jednozłączkowe, c) jednozłączkowe z długim gwintem,

d) dwuzłączkowe skrętkowe, e) skretkowe przelotowe bez uszczelek [11, s. 177]

Połączenia kołnierzowe stosuje się przy dużych średnicach rur w rurociągach naziemnych

i w przypadkach, gdy zastosowanie innego łączenia jest utrudnione lub niemożliwe.

Zaworem nazywamy zespół elementów służących do zmiany przepływu czynnika. Zmiana

może polegać na regulacji lub odcięciu przepływu, utrzymania żądanego ciśnienia przed lub za
zaworem, zmianie drogi lub rozgałęzieniu przepływu oraz na przepuszczaniu czynnika w jednym
kierunku.

Zawory mogą być sterowane: przymusowo, samoczynnie.

Do najczęściej stosowanych zaworów należą: zawory regulacyjne, zamykające, rozdzielcze,

bezpieczeństwa.

Zawory bezpieczeństwa i zwrotne są zaworami samoczynnymi.
Konstrukcja zaworu zależy od rodzaju zawieradła i sposobu zmiany przekroju otworu

przepływowego, i tak można wyróżnić: zawory przykrywające, zasłaniające.

Bardzo popularnym zaworem jest zawór grzybkowy (rys. 54).

Rys. 54. Zawór grzybkowy. 1 – pokrętło, 2 – wrzeciono, 3 – nakrętka, 4 – pokrywa, 5 - śruba złączna

pokrywy, 6 – grzybek, 7 – zawleczka, 8 – uszczelka na grzybku, 9 – kadłub żeliwny zaworu,
10 – uszczelka pokrywy, 11 – sworzeń, 12 – uszczelki dławicy, 12 – występ dławika, 14 – nakrętka,
15 – wkręt zabezpieczający nakrętkę przed obrotem [11, s. 183]

„Projekt finansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Korpus zaworu składa się z kadłuba (9) i pokrywy (4). Przesuw osiowy wrzeciona (2)

wraz z grzybkiem (6) uzyskuje się przez wkręcenie lub wykręcenie gwintowanego wrzeciona
w  nakrętkę  (3).  Grzybek  jest  połączony  z  wrzecionem  za  pomocą  zawleczki  (7)  w  taki
sposób,  aby  podczas  zamykania  zaworu  obrót  wrzeciona  nie  spowodował  obrotu  grzybka.
Szczelność  zaworu  zapewniają  uszczelka  (8)  na  grzybku  i  uszczelki  (10)  między  kadłubem
a  pokrywą  oraz  dławicą  (12,  13),  której  elementy  uszczelniają  przejście  wrzeciona  przez
pokrywę.

Zawory mają zastosowanie w maszynach przepływowych, napędach hydraulicznych,

pneumatycznych, w układach automatyki przemysłowej.

4.7.2. Pytania sprawdzające

Odpowiadając na pytania, sprawdzisz, czy jesteś przygotowany do wykonania ćwiczeń.

1.  Jakie zadanie spełniają połączenia podatne?
2.  Jakie rozróżniamy rodzaje połączeń podatnych?
3.  Jakie zadania w maszynach spełniają sprężyny?
4.  Jaki jest podział sprężyn?
5.  Z jakich materiałów wykonuje się sprężyny?
6.  Jaką rolę spełniają łączniki gumowe?
7.  Co to jest rurociąg?
8.  Jakimi metodami łączy się rury?
9.  Jakie zadanie spełniają zawory w rurociągach?
10.  W jaki sposób mogą być sterowane zawory?
11.  W jaki sposób działa zawór grzybkowy?

4.7.3. Ćwiczenia

Ćwiczenie 1

Dokonaj charakterystyki i klasyfikacji elementów podatnych.

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

1)  odszukać informacje, które będą pomocne przy wykonywaniu ćwiczenia,
2)  przedstawić charakterystykę elementów podatnych,
3)  dokonać klasyfikacji elementów podatnych,
4)  przedstawić wykonanie ćwiczenia w formie opisowej.

Wyposażenie stanowiska pracy:

−

papier A4, przybory do pisania,

−

tablice, rysunki, plansze zastosowania elementów podatnych w maszynach
i urządzeniach,

−

literatura z rozdziału 6 poradnika dla ucznia.

Ćwiczenie 2

Dokonać charakterystyki połączeń rurowych.

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

1) odszukać informacje, które będą pomocne przy wykonywaniu ćwiczenia,

„Projekt finansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

2)  przedstawić charakterystykę połączeń rurowych,
3)  określić technologię wykonania rurociągów,
4)  przedstawić wykonanie ćwiczenia w formie opisowej.

Wyposażenie stanowiska pracy:

−

papier A4, przybory do pisania,

−

schematy rurociągów,

−

modele elementów rurociągów skręcanych,

−

literatura z rozdziału 6 poradnika dla ucznia.

Ćwiczenie 3

Przedstaw budowę i zasadę działania zaworu grzybkowego.

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

1)  odszukać informacje, które będą pomocne przy wykonywaniu ćwiczenia,
2)  przedstawić budowę i zasadę działania zaworu grzybkowego,
3)  przedstawić wykonanie ćwiczenia w formie opisowej.

Wyposażenie stanowiska pracy:

−

papier A4, przybory do pisania,

−

modele zaworów grzybkowych,

−

schematy, przekroje zaworów grzybkowych,

−

literatura z rozdziału 6 poradnika dla ucznia.

4.7.4. Sprawdzian postępów

Czy potrafisz:

Tak

Nie

1) określić zadanie połączeń podatnych?

2) rozróżnić rodzaje połączeń podatnych?

3) określić zadania sprężyn?

4) dokonać podziału sprężyn?

5) scharakteryzować materiały, z których wykonane są sprężyny?

6) określić rolę łączników gumowych?

7) określić zadanie rurociągów?

8) przedstawić metody wykonania rurociągów?

9) określić role zaworów w rurociągach?

10) przedstawić sposoby sterowania zasuwami?

11) przedstawić budowę i zasadę działania zaworu grzybkowego?

„Projekt finansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

4.8. Osie, wały, łożyska, przekładnie, sprzęgła, hamulce

4.8.1. Materiał nauczania

Osią lub wałem nazywa się element maszyny podparty w łożyskach i podtrzymujący

na nim części maszyn, które wykonują przeważnie ruchy obrotowe (koła zębate, pasowe
lub wahadłowe koło zębate z zębatką).

Głównym zadaniem wału jest przenoszenie momentu obrotowego, wał wykonuje zawsze

ruch obrotowy. Oś może być nieruchoma lub ruchoma osadzona w łożysku. Oś nie przenosi
momentu obrotowego, jest narażona na zginanie.
Osie i wały to pręty przeważnie o przekroju okrągłym. Różne rodzaje osi i wałów przedstawia
rys. 55.

Rys. 55. Rodzaje osi i wałów: a) wał gładki pędniany, b, c) wały

schodkowe, d) wał wykorbiony, e) oś nieruchoma [11, s. 194]

Wały gładkie (a) o prawie niezmiennym przekroju na całej długości, oraz o zmiennych

przekrojach (b, c), wykorbione (d). Osie mogą być gładkie lub o zmiennym przekroju (e).

Wały mogą być pełne lub drążone. Odcinki osi i wałów, których powierzchnie stykają się

ze współpracującymi częściami, przeważnie łożyskami nazywają się czopami. Czopy
są dokładnie obrabiane, ich średnice dobiera się według wymiarów normalnych (PN-78/M-
02041). Kształty czopów ustala się w zależności od działających sił w podporach (łożyskach)
i wymagań konstrukcyjno-technologicznych.

W niektórych urządzeniach stosuje się wały giętkie służące do napędu elementów

wykonujących ruchy przestrzenne względem źródła napędu (wiertarki dentystyczne, napędy
szybkościomierzy, ręczne narzędzia ślusarskie).

Łożyska

Aby zapewnić prawidłową pracę elementów maszyn poruszających się ruchem

obrotowym, powinno być zachowane stałe położenie osi obrotu wału względem podstawy,
korpusu maszyny.

Zadanie to spełniają łożyska, a ustalanie osi i wałów względem korpusu maszyn nazywa

się łożyskowaniem. Łożyska powinny się charakteryzować małymi oporami ruchu, stabilna
pracą, niezawodnością działania, odpornością na zużycie, czyli dużą trwałością.

Łożyska dzieli się na: ślizgowe, toczne.
W łożyskach ślizgowych powierzchnia czopa wału ślizga się po powierzchni panewki

w czasie pracy występuje tarcie ślizgowe. W łożyskach tocznych między współpracującymi
powierzchniami pierścieni łożyska są umieszczone elementy toczne w postaci kulek, igiełek,

„Projekt finansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

stożków, baryłek. W zależności od kierunku obciążenia działającego na łożysko wykonuje się
łożyska poprzeczne i wzdłużne (rys. 56).

Rys. 56. Schematy łożysk ślizgowych: a) poprzecznego, b) wzdłużnego. υ – liniowa prędkości poślizgu czopa

względem panewki w pracującym łożysku ślizgowym [11, s. 216]

Łożyska dzieli się na:
– poprzeczne, przeznaczone do przejmowania obciążeń prostopadłych do osi obrotu wału

(a),

– wzdłużne, obciążone siłami działającymi zgodnie z kierunkiem osi obrotu wału (b),
– poprzeczno – wzdłużne, przeznaczone do przejmowania obciążeń zgodnie z kierunkiem

osi obrotu jak i prostopadłych.
W łożyskach ślizgowych należy dążyć do uzyskania tarcia płynnego, czyli stosować

smarowanie pod ciśnieniem, aby smar stale znajdował się w szczelinie między czopem
a panewką.

Łożyska toczne

Praca łożyska tocznego to toczenie się elementów tocznych względem pierścieni

na wskutek tarcia tocznego. Łożysko toczne składa się z pierścieni zewnętrznych
i wewnętrznych, elementów tocznych oraz koszyczka. Powierzchnie pierścieni po których
toczą się elementy toczne nazywa się bieżniami.

Główne rozdaje łożysk tocznych przedstawia rys. 57.

Rys. 57. Główne rodzaje łożysk tocznych: łożysko kulkowe, a) zwykłe, b) wahliwe, dwurzędowe, c) skośne

jednorzędowe, d) skośne dwurzędowe. Łożyska walcowe, e) bez prowadzenia na pierścieniu zewnętrznym,
f) z jednostronnym prowadzeniem, g) igiełkowe, h) stożkowe, i) barytowe poprzeczne, j) kulkowe wzdłużne
jednokierunkowe, k) kulkowe wzdłużne dwukierunkowe, l) barytowe wzdłużne[11, s. 230]

Podstawą oznaczania łożysk tocznych jest ich podział według głównych cech

konstrukcyjnych.

Zdejmowania i zakładania łożysk dokonuje się specjalnymi ściągaczami i prasami.

„Projekt finansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Ogólna charakterystyka przekładni

Najprostsza przekładnia składa się z dwóch kół współpracujących ze sobą bezpośrednio

lub rozsuniętych i opasanych wspólnym cięgnem. Rozróżnia się przekładnie: cierne,
cięgnowe, łańcuchowe, zębate.

W zależności od wartości przełożenia rozróżnia się przekładnie:

– reduktory, przekładnie zwalniające, w których prędkość kątowa koła biernego jest

mniejsza od prędkości kątowej koła czynnego,

– multiplikatory, przekładnie przyspieszające, w których prędkość kątowa koła biernego

jest większa od prędkości kątowej koła czynnego.
Najczęściej stosowane reduktory to przekładnie zębate.
Przekładnią zębatą pojedynczą nazywa się mechanizm utworzony z dwóch kół zębatych,

przenoszących ruch dzięki zazębieniu się ich zębów. Główne rodzaje przekładni zębatych
pokazano na rys. 58.

Rys. 58. Przekładnie zębate: a, b, c, d) walcowe, e) zębate, f, g, h) stożkowe, i) śrubowe,

j) ślimakowa [11, s. 260]

Podobnie jak koła rozróżnia się przekładnie zębate:

–

walcowe o zazębieniu zewnętrznym o zębach prostych, skośnych i daszkowych (rys. 58a,
b, c),

–

zębatkowe (rys. 58e),

–

o zazębieniu wewnętrznym (rys. 58d),

–

stożkowe o zębach prostych (rys. 55f), skośnych (rys. 58g), krzywoliniowych (rys. 58h),

–

śrubowe (rys. 58i) i ślimakowe (rys. 58j).
Z przekładni pojedynczych są tworzone przekładnie złożone.
Przekładnie zębate mają szerokie zastosowanie we wszystkich urządzeniach, stanowią

obecnie największą grupę przekładni mechanicznych.

„Projekt finansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Przekładnie cierne

Przekładnie cierne przekazują ruch i moment obrotowy z koła czynnego na koło bierne za

pomocą siły tarcia. Siłę tarcia uzyskuje się przez docisk współpracujących kół, przy doborze
odpowiedniego materiału na powierzchnie cierne.

Rozróżnia się przekładnie cierne o stałych przełożeniach oraz przekładnie bezstopniowe,

umożliwiające zmianę wartości położenia w sposób ciągły.

Przekładnie cierne o stałym przełożeniu wykazują zalety: prosta konstrukcja,

cichobieżność, płynność pracy, nawrotność.

Wadami tych przekładni jest poślizg w czasie pracy.

Przekładnie cięgnowe

Przekładnia cięgnowa składa się z dwóch kół rozsuniętych i opasującego je podatnego

cięgna. W zależności od rodzaju cięgna rozróżnia się przekładnie: pasowe, łańcuchowe.
Przekładnie te przenoszą moc i moment obrotowy za pomocą sił tarcia pomiędzy kołem
a cięgnem (pasem płaskim, klinowym lub okrągłym) lub przez zazębienie się koła z cięgnem
(łańcuchem, pasem zębatym).

Przekładnie pasowe z pasem płaskim mogą pracować w różnych układach (rys. 59).

Rys. 59. Rodzaje przekładni pasowych: a, b, c) otwarte, d, e) półskrzyżowane,

f) skrzyżowane [11, s. 342]

Stosowane są pasy: skórzane, tkaninowo-gumowe, balatowe, tekstylne, z tworzyw

sztucznych  i  stalowe.  Przekładnie  pasowe  z  pasami  klinowymi  są  otwarte  i  mogą  pracować
w  dowolnym  położeniu.  W  napędach  maszyn  stosuje  się  przeważnie  przekładnie  składające
się  z  kół  wielorowkowych  i  odpowiedniej  liczby  równoległych  pasów.  Pasy  klinowe  mają
przekrój  trapezowy.  Przekładnie  z  pasami  okrągłymi  stosowane  są  do  przenoszenia  małych
mocy. Przekładnie z pasami zębatymi stanowią specjalną odmianę przekładni pasowych, pasy
są powiązane kształtowo z kołami, nieraz mylone są z przekładniami łańcuchowymi.

Przekładnia łańcuchowa składa się z dwóch lub więcej kół uzębionych i opasującego

je łańcucha.

Przekładnie łańcuchowe zachowują stałe położenie i umożliwiają dowolne rozstawienie

kół przez dobór cięgna o odpowiedniej długości.

Sprzęgłem nazywamy zespół układu napędowego maszyn, przeznaczonego do łączenia

wałów i przekazywania momentu obrotowego z wału czynnego na bierny bez zmiany
kierunku obrotowego.

„Projekt finansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Sprzęgła są zespołami mającymi szerokie zastosowanie, najczęściej są produkowane

niezależnie od maszyn i urządzeń. Do najczęściej używanych sprzęgieł zaliczamy sprzęgło
cierne wielopłytkowe (rys. 60).

Rys. 60. Sprzęgła cierne wielopłytkowe. 1, 2 – płytki cierne, 3 – tuleja

zewnętrzna, 4 – tuleja wewnętrzna, 5 – dźwignia, 6 – nasuwa
[11, s. 387]

Przedstawione sprzęgło jest zwielokrotnionym sprzęgłem tarczowym. Płytki cierne

są osadzone na zmianę: płytka (1) w zewnętrznej tulei (3), płytka (2) w wewnętrznej tulei itd.
Płytki  w  tulejach  są  osadzone  na  wypustach  w  taki  sposób,  że  ruch  obrotowy  mogą
wykonywać  tylko  razem  z  dana  tuleją,  natomiast  wzdłuż  tulei  mogą  się  przemieszczać
swobodnie.  Każda  tuleja  stanowi  element  związany  z  innym  wałem.  Włączenie  sprzęgła
następuje przez przesunięcie nasuwy (6), która za pomocą dźwigni (5) dociska zespół płytek.
Na rysunku przedstawiono sprzęgło włączone.

Sprzęgło samoczynne umożliwiające łączenie lub rozłączenie elementów bez interwencji

obsługującego  na  skutek  sił  bezwładności  czy  odśrodkowych.  Sprzęgła  bezpieczeństwa
należą  do  sprzęgieł  samoczynnych.  Ich  działanie  polega  na  samoczynnym  wyłączeniu
sprzęgła  po  przekroczeniu  złożonego  momentu  obrotowego,  np.  ścina  się  kołek  i  napęd
zostaje przerwany.

Hamulce służą do zatrzymywania, zwalniania lub regulacji ruchu maszyn. W budowie

maszyn stosowane są hamulce cierne. Podstawowe odmiany hamulców przedstawiono
na rys. 61.

Rys. 61. Hamulce: a) stożkowy, b) wielopłytkowy, c) jednoklockowy, d) cięgnowy [11, s. 396]

„Projekt finansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Hamulce tarczowe, stożkowe i wielopłytkowe (a, b), klockowe, szczękowe i cięgnowe

(c), taśmowe (d). Ze względu na charakter pracy hamulce dzieli się na luzowe i zaciskowe.
Hamulce łuzowe są stale zaciśnięte na bębnie hamulcowym i luzowane przed uruchamianiem
maszyny.

Hamulce zaciskowe są stale swobodne, część stała i ruchoma są odłączone

i współpracują ze sobą tylko w czasie hamowania.

4.8.2. Pytania sprawdzające

Odpowiadając na pytania, sprawdzisz, czy jesteś przygotowany do wykonania ćwiczeń.

1.   Jaki element nazywamy wałem?
2.   Jaki element nazywamy osią?
3.   Jakie rozróżniamy rodzaje osi i wałów?
4.   Jakie zadania spełniają łożyska ślizgowe?
5.   Jakie tarcie występuje w pracy łożysk ślizgowych?
6.   W jaki sposób przebiega praca łożyska tocznego?
7.   Jakie rozróżniamy łożyska toczne?
8.   Z jakich elementów składa się łożysko toczne?
9.   Jaki jest najbardziej popularny ruch występujący w maszynach?
10.  W jakim celu stosujemy przekładnie?
11.  Jaki jest podział przekładni?
12.  W jaki sposób przekazywany jest ruch w przekładniach ciernych?
13.  Jakie rozróżniamy rodzaje przekładni cięgnowych?
14.  Czym charakteryzują się przekładnie łańcuchowe?
15.  W jakim celu stosujemy sprzęgła?
16.  Jakie rozróżniamy rodzaje sprzęgieł?
17.  W jakim celu stosujemy hamulce?
18.  Jakie rozróżniamy rodzaje hamulców?

4.8.3. Ćwiczenia

Ćwiczenie 1

Scharakteryzuj budowę i zastosowanie łożysk ślizgowych w maszynach.

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

1)  odszukać informacje, które będą pomocne przy wykonywaniu ćwiczenia,
2)  dokonać podziału łożysk ślizgowych,
3)  przedstawić budowę i zastosowanie łożysk ślizgowych w maszynach,
4)  przedstawić wykonanie ćwiczenia w formie opisowej.

Wyposażenie stanowiska pracy:

−

papier A4, przybory do pisania,

−

modele łożysk ślizgowych,

−

plansze, rysunki zastosowania łożysk ślizgowych w maszynach i urządzeniach,

−

literatura z rozdziału 6 poradnika dla ucznia.

„Projekt finansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Ćwiczenie 2

Scharakteryzuj budowę łożysk tocznych.

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

1)  odszukać informacje, które będą pomocne przy wykonywaniu ćwiczenia,
2)  dokonać podziału łożysk tocznych,
3)  przedstawić budowę i zastosowanie łożysk tocznych,
4)  podać symbole i oznaczenia łożysk tocznych,
5)  przedstawić wykonanie ćwiczenia w formie opisowej.

Wyposażenie stanowiska pracy:

−

papier A4, przybory do pisania,

−

plansze, rysunki zastosowania łożysk tocznych w maszynach,

−

tabela oznaczeń łożysk tocznych,

−

literatura z rozdziału 6 poradnika dla ucznia.

Ćwiczenie 3

Przedstaw charakterystykę poznanych przekładni.

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

1)  odszukać informacje, które będą pomocne przy wykonywaniu ćwiczenia,
2)  przedstawić cel stosowania przekładni,
3)  dokonać charakterystyki przekładni zębatych, ciernych, pasowych, łańcuchowych,
4)  przedstawić wykonanie ćwiczenia w formie opisowej.

Wyposażenie stanowiska pracy:

−

papier A4, przybory do pisania,

−

modele przekładni,

−

plansze, rysunki z zastosowaniem przekładni w maszynach,

−

literatura z rozdziału 6 poradnika dla ucznia.

Ćwiczenie 4

Dokonaj charakterystyki sprzęgieł i hamulców.

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

1)  odszukać informacje, które będą pomocne przy wykonywaniu ćwiczenia,
2)  dokonać charakterystyki sprzęgieł,
3)  dokonać charakterystyki hamulców,
4)  przedstawić wykonanie ćwiczenia w formie opisowej.

Wyposażenie stanowiska pracy:

−

papier A4, przybory do pisania,

−

modele sprzęgieł,

−

rysunki, plansze z zastosowaniem sprzęgieł i hamulców w maszynach,

−

literatura z rozdziału 6 poradnika dla ucznia.

„Projekt finansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

4.8.4. Sprawdzian postępów

Czy potrafisz:

Tak

Nie

1) określić najbardziej popularny ruch występujący w maszynach?

2) określić cel stosowania przekładni mechanicznych?

3) dokonać podziału przekładni mechanicznych?

4) określić rodzaje przekładni ciernych stosowanych w maszynach?

5) scharakteryzować prace przekładni łańcuchowych?

6) określić cel stosowania sprzęgieł?

7) określić rolę sprzęgła bezpieczeństwa w maszynach?

8) dokonać podziału hamulców ?

9) przedstawić sposób działania hamulców?

10) wskazać różnicę pomiędzy wałem a osią?

11) wymienić rodzaje osi i wałów?

12) określić zadania stawiane łożyskom ślizgowym?

13) rozróżnić rodzaje tarcia występującego w łożyskach?

14) scharakteryzować pracę łożyska ślizgowego?

15) dokonać podziału łożysk tocznych?

16) przedstawić budowę łożyska tocznego?

„Projekt finansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

4.9. Układy

hydrauliczne

pneumatyczne,

mechanizmy

funkcjonalne

4.9.1. Materiał nauczania

Układy pneumatyczne i hydrauliczne są stosowane w celu amortyzacji uderzeń

i tłumienia drgań oraz w urządzeniach pomiarowych.
Typowe układy hydrauliczne i pneumatyczne przedstawia rys. 62.

Rys. 62. Układy pneumatyczne i hydrauliczne: a) amortyzator pneumatyczny, b) hydrauliczno-pneumatyczny,

c) rurka Bourdona, d) membrana pojedyncza, e) puszka membranowa [11, s. 170]

Schemat amortyzatora powietrznego przedstawiono na rys. 62a. W cylindrze (2) porusza

się  tłok  (3)  połączony  z  elementami  roboczymi  (1).  Przy  nagłych  przesunięciach  elementu
roboczego  w  prawo  powietrze  w  cylindrze  zostaje  sprężone,  przejmując  uderzenia
i  tłumiąc  drgania.  W  następnej  fazie  sprężone  powietrze  naciska  tłok,  powodując  powrót
elementu  (1)  do  położenia  pierwotnego.  Podobnie  jest,  gdy  element  roboczy  wykonuje ruch
postępowo-zwrotny. Wówczas sprężone powietrze wytwarza siłę napędową, wykorzystywaną
przy

ruchu

powrotnym.

Charakter

pracy

tego

amortyzatora

jest

miękki,

co jest związane z dużą ściśliwością gazu.

W amortyzatorach hydraulicznych czynnikiem roboczym jest ciecz. Korzystniejsze

są amortyzatory hydrauliczno-pneumatyczne (rys. 62), które łagodzą uderzenia i tłumią
drgania. Pod wpływem uderzeń działających na tłok ciecz z cylindra przepływa przez otworki
(5) do cylindra (6), powodując sprężenie znajdującego się w nim powietrza. Zmniejszenie
objętości cieczy w cylindrze powoduje tłumienie drgań.

Rurki Bourdona (rys. 62) są stosowane do pomiaru nadciśnienia. Początek rurki (otwarty)

jest  zamocowany  w  korpusie  przyrządu  i  połączony  z  obwodem,  w  którym  znajduje  się
mierzony  czynnik  (gaz,  ciecz).  Swobodny  koniec  rurki  (zamknięty)  jest  połączony
ze  wskazówką  przyrządu  pomiarowego.  Zmiana  ciśnienia  czynnika  w  obwodzie  powoduje
odkształcenia sprężyste rurki i zmianę położenia wskazówki przyrządu.

„Projekt finansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Membrana jest to płaska lub pofałdowana płytka okrągła zamocowana w korpusie

(rys. 62d). Miejscem największego ugięcia membrany jest jej środek, połączony ze
wskazówką przyrządu pomiarowego. Można łączyć pojedyncze membrany poprzez lutowanie
tworząc puszkę membranową (rys. 62e).

Mechanizmy funkcjonalne

W budowie maszyn, w zależności od konstrukcji i zasad działania są stosowane

mechanizmy: dźwigniowe, krzywkowe, o ruchu przerywanym, z elementami sprężystymi.

Mechanizmy dźwigniowe

Podstawowym mechanizmem dźwigniowym jest czteroczłonowy łańcuch dźwigniowy

(rys. 63), składający się z podstawy (1), ramion (2 i 4) oraz łącznika (3). Człony połączone są
ze sobą przegubowo w węzłach.

Rys. 63. Czteroczłonowy łańcuch dźwigniowy [11, s. 411]

Mechanizmy o ruchu przerywanym spełniają w budowie maszyn różne zadania;

są to przeważnie mechanizmy zapadkowe i krzyże maltańskie.

Krzyż maltański służy przeważnie jako przekładnia przenosząca ruch obrotowy w sposób

przerywany. Mechanizm krzywkowy umożliwia otrzymanie dowolnego ruchu elementu
napędzanego. Ruch ten zależy od rodzaju ruchu krzywki i jej kształtu. Podstawowe rodzaje
mechanizmów krzywkowych przedstawia rys. 64.

Rys. 64. Rodzaje mechanizmów krzywkowych: a, b) z krzywka płaską, c) z krzywka

tarczową, d, e) z krzywka walcową [11, s. 417]

Aby uzyskać szybkie przesunięcie popychacza, odpowiedni odcinek profilu krzywki

powinien  być  stromy,  dla  powolnych  przesunięć  łagodny.  W  celu  uzyskania  postoju
popychacza przez  określony  czas  stosuje  się: w krzywce walcowej odcinek profilu o stałym
promieniu (rys. 64a), a w krzywce o ruchu postępowym odcinek o stałej wysokości (rys. 64b).
Stałą  prędkość  ruchu  popychacza  uzyskuje  się,  gdy  odcinek  profilu  krzywki  płaskiej

„Projekt finansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

obrotowej (rys. 64c) jest wykonany według spirali Archimedesa, krzywki walcowej (rys. 64d)
według linii śrubowej, jako linia prosta pochyła.

Mechanizmy krzywkowe nie przenoszą dużych obciążeń, są stosowane przeważnie

do sterowania ruchem, rzadko do przenoszenia ruchów roboczych.

4.9.2. Pytania sprawdzające

Odpowiadając na pytania, sprawdzisz, czy jesteś przygotowany do wykonania ćwiczeń.

1.  Jaką rolę spełniają układy pneumatyczne i hydrauliczne w przyrządach?
2.  Jaki jest charakter pracy amortyzatorów hydraulicznych i pneumatycznych?
3.  Do jakich celów stosowane są rurki Bourdona?
4.  Jakie są rodzaje mechanizmów funkcjonalnych?
5.  Gdzie mają zastosowanie mechanizmy o ruchu przerywanym?
6.  W jaki sposób działają mechanizmy krzywkowe?

4.9.3. Ćwiczenia

Ćwiczenie 1

Dokonaj charakterystyki układów pneumatycznych i hydraulicznych.

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

1)  odszukać informacje, które będą pomocne przy wykonywaniu ćwiczenia,
2)  określić charakterystykę pracy układów hydraulicznych,
3)  określić charakterystykę pracy układów hydrauliczno-pneumatycznych,
4)  przedstawić wykonanie ćwiczenia w formie opisowej i rysunkowej.

Wyposażenie stanowiska pracy:

−

papier A4, przybory do pisania i rysowania,

−

modele układów pneumatycznych i hydraulicznych,

−

plansze, rysunki z zastosowaniem układów w budowie maszyn,

−

literatura z rozdziału 6 poradnika dla ucznia.

Ćwiczenie 2

Przedstaw budowę i zasadę działania rurki Bourdona.

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

1)  odszukać informacje, które będą pomocne przy wykonywaniu ćwiczenia,
2)  przedstawić budowę i zasadę działania rurki Bourdona,
3)  określić sposób pomiaru nadciśnienia,
4)  przedstawić wykonanie ćwiczenia w formie opisowej.

Wyposażenie stanowiska pracy:

−

papier A4, przybory do pisania,

−

model rurki Bourdona,

−

instrukcje dokonywania pomiarów,

−

literatura z rozdziału 6 poradnika dla ucznia.

„Projekt finansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Ćwiczenie 3

Scharakteryzuj

pracę,

budowę

zastosowanie

mechanizmów

krzywkowych

w maszynach.

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

1)  odszukać informacje, które będą pomocne przy wykonywaniu ćwiczenia,
2)  przedstawić budowę mechanizmów krzywkowych,
3)  scharakteryzować pracę i zastosowanie mechanizmów krzywkowych w maszynach,
4)  przedstawić wykonanie ćwiczenia w formie opisowej i rysunkowej.

Wyposażenie stanowiska pracy:

−

papier A4, przybory do pisania i rysowania,

−

modele mechanizmów krzywkowych,

−

plansze, rysunki z urządzeń z zastosowaniem mechanizmów krzywkowych,

−

literatura z rozdziału 6 poradnika dla ucznia.

4.9.4. Sprawdzian postępów

Czy potrafisz:

Tak

Nie

1) przedstawić role układów pneumatycznych i hamulcowych w budowie maszyn? ¨

2) scharakteryzować prace amortyzatorów hydraulicznych i pneumatycznych?

3) określić zadanie rurki Bourdona?

4) przedstawić rodzaje mechanizmów funkcjonalnych?

5) wskazać zastosowanie mechanizmów o ruchu przerywanym?

6) przedstawić zasadę działania mechanizmów krzywkowych?

„Projekt finansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

5. SPRAWDZIAN OSIĄGNIĘĆ

INSTRUKCJA DLA UCZNIA

1.  Przeczytaj uważnie instrukcję.
2.  Podpisz imieniem i nazwiskiem kartę odpowiedzi.
3.  Zapoznaj się z zestawem zadań testowych.
4.  Test zawiera 20 zadań Do każdego zadania dołączone są cztery możliwości odpowiedzi.

Tylko jedna jest prawdziwa.

5. Udzielaj odpowiedzi tylko na załączonej karcie odpowiedzi, stawiając w odpowiedniej

rubryce znak X. W przypadku pomyłki należy błędną odpowiedź zaznaczyć kółkiem,
a następnie ponownie zakreślić odpowiedź prawidłową.

6. Pracuj samodzielnie, bo tylko wtedy będziesz miał satysfakcję z wykonanego zadania.
7. Jeśli udzielenie odpowiedzi będzie Ci sprawiało trudność, wtedy odłóż jego rozwiązanie

na później i wróć do niego, gdy zostanie Ci wolny czas.

8. Na rozwiązanie testu masz 45 minut.

Powodzenia!

ZESTAW ZADAŃ TESTOWYCH

1. Przewodnik elektryczny to substancja, która

a)  nie przewodzi prądu.
b)  przewodzi prąd elektryczny.
c)  przewodzi prąd w jednym kierunku.
d)  tworzy warstwę zaporową dla przepływu prądu.

2. Kulomb to jednostka

a)  napięcia.
b)  natężenia.
c)  ładunku.
d)  oporności.

3. Przy połączeniu równoległym wszystkie odbiorniki pracują

a)  przy tym samym napięciu.
b)  przy napięciu różnym.
c)  przy napięciu niższym.
d)  przy napięciu wyższym.

4. Prosty obwód elektryczny składa się

a)  ze źródła i odbiornika.
b)  ze źródła i dwóch odbiorników.
c)  tylko ze źródła.
d)  tylko z odbiornika.

5. Moc czynna prądu trójfazowego oblicza się wg wzoru

a) W =

⋅

3 U·I·cos φ·t.

b) S = 3·U

·I

c) Q = 3·U

·I

·sin φ.

d) P = 3·U

·I

·cos φ.

„Projekt finansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

6. Wrażenie świetlne wywołuje promieniowanie elektromagnetyczne o długości fali

a)  140÷180 nm.
b)  980÷1120 nm.
c)  920÷970 nm.
d)  380÷780 nm.

7. Jednostką luminacji jest

a) L/m

b) cd/m

c) lx/m

d) Q/m

8. Zabezpieczenia zwarciowe powodują

a)  chwilowe wyłączenie maszyny.
b)  natychmiastowe wyłączenie maszyny.
c)  długotrwałe wyłączenie maszyny.
d)  przerywane wyłączenie maszyny.

9. Styczniki stosuje się w pracy wymagającej dużej częstotliwości wyłączeń nawet do

a)  500/h.
b)  1200/h.
c)  3600/h.
d)  1800/h.

10. Rezystory to elementy

a)  dwukońcówkowe.
b)  jednokońcówkowe.
c)  trójkoncówkowe.
d)  czterokońcówkowe.

11. Diody posiadają właściwości

a)  jednokierunkowego przewodzenia prądu
b)  dwukierunkowego przewodzenia prądu.
c)  nieprzewodzenia prądu.
d)  przewodzenia prądu w określonych warunkach.

12. Naprężenie dopuszczalne oznaczamy przez

a)  n.
b)  k.
c)  τ
d)  q.

13. Przy rozciąganiu pręt

a)  zmniejszy swoją długość.
b)  zwiększy swoją długość.
c)  wygnie się.
d)  spręży się.

„Projekt finansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

KARTA ODPOWIEDZI

Imię i nazwisko ………………………………………………………........................................

Stosowanie maszyn i urządzeń

Zakreśl poprawną odpowiedź.

zadania

Odpowiedź

Punkty

Razem: