1.Analogie między obwodem elektrycznym i magnetycznym. Podać podstawowe pojęcia i jednostki. Obwód elektryczny: siła elektromotoryczna Ε [V], prąd elektryczny I [A], prąd elektryczny I [A]. Obwód magnetyczny: Siła magnetomotoryczna Θ=N*I [A], strumień Φ [Wb], reluktancja R_m=l/μ*S [1/H]

2.Twierdzenie Thevenina - omówić podając przykład dla prądu stałego: Dowolny aktywny obwód liniowy można od strony wybranych zacisków A-B zastąpić obwodem równoważnym, złożonym z szeregowo połączonego jednego idealnego źródła napięcia, równego napięciu pomiędzy zaciskami AB w stanie jałowym oraz jednej impedancji równej impedancji zastępczej obwodu pasywnego, widzianego od strony zacisków AB. W praktyce: jeśli szukamy prądu w jakiejś konkretnej gałęzi AB, to wymazujemy ją z obwodu, liczymy potencjał w punktach A oraz B, potem liczymy różnicę potencjałów - aby uzyskać napięcie źródła zastępczego. Później obliczamy impedancję zastępczą całego obwodu poza gałęzią AB. Kiedy mamy je wszystkie, tworzymy jedno oczko złożone z gałęzi AB i dołączonych do niej szeregowo źródła zastępczego i impedancji zastępczej.

3. Prawo indukcji elektromagnetycznej Faradaya: W zamkniętym obwodzie znajdującym się w zmiennym polu magnetycznym, pojawia się siła elektromotoryczna indukcji równa szybkości zmian strumienia indukcji pola magnetycznego przechodzącego przez powierzchnię rozpiętą na tym obwodzie. $\varepsilon = - \frac{\text{dΦ}_{b}}{\text{dt}}$ , dΦ_b − strumien indukcji magn. W przypadku ZWOJNICY o N zwojach, wzór na siłę elektromotoryczną indukcji można zapisać w postaci: $\varepsilon = - N\frac{\text{ΔΦ}}{\Delta t}$ .

4. Trójkąt mocy w obwodach prądu sinusoidalnego zmiennego. Moc czynna – wartość średnia mocy chwilowej za okres, jest równa iloczynowi wartości skutecznych napięcia i prądu oraz współczynnika mocy - cos(Φ); jest równa składowej stałej mocy chwilowej, mierzymy w watach(W). Moc bierna – iloczyn wartości skutecznych napięcia i prądu oraz sinusa kąta przesunięcia fazowego między prądem i napięciem: =U*I*sin(Φ) Var. Moc pozorna jest to iloczyn wartości skutecznych napięcia i prądu sinusoidalnego, jest największą wartością mocy czynnej, przy cos(Φ)=1: S=U*I[ V*A].

5.Jaki jest cel i w jaki sposób realizuje sie kompensacje mocy biernej? ( na czym polega kompensacja mocy biernej). Kompensacja mocy biernej polega na jej wytworzeniu w miejscu zapotrzebowania. Dzięki temu nie trzeba jej przesyłać od wytwórcy do odbiorcy więc tymi samymi linia elektroenergetycznymi można przesłać większą moc czynną. W jaki więc sposób można wytworzyć moc bierną w miejscu jej zapotrzebowania ? Moc bierną można wytworzyć w miejscu zapotrzebowania przy pomocy kompensatora synchronicznego lub baterii kondensatorów. Kompensator to silnik synchroniczny pracujący na biegu jałowym w stanie przewzbudzenia. Jeśli maszyna synchroniczna służy wyłącznie jako kompensator to jej wał przenosi znikomo małe momenty, przez co ma małe wymiary, a końce wału nie są wyprowadzone na zewnątrz.

6. Rezonans szeregowy w obwodzie RLC. Podać zależności, ewentualnie wykres, przykład zastosowania. Obwód można doprowadzić do stanu rezonansu przez odpowiedni dobór indukcyjności, pojemności lub częstotliwości. Zawsze jednak rezonansu zachodzi gdy częstotliwość przebiegu wymuszającego jest równa częstotliwości własnych układu. Obwód rezonansowy wykazuje szereg właściwości: impedancja obwodu jest najmniejsza i jest równa R, napięcie i prąd są w fazie, prąd osiąga wartość maksymalną, na pojemności jest równe na indukcyjności i mogą przewyższać napięcie zasilające, moc bierna oscyluje: energia pola elektrycznego zamienia się na energie pola magnetycznego i odwrotnie. ZASTOSOWANIE: w radiotechnice dzięki faworyzowaniu jednej częstotliwości są wykorzystywane jako filtry selektywne.

7. Prądnica obcowzbudna: Prądnicą obcowzbudną nazywamy maszynę prądu stałego której uzwojenie wzbudzenia jest zasilane z obcego źródła prądu lub jest wyposażona w magnesy trwałe. Prąd wzbudzenia prądnicy nie zależy od prądu twornika. Wartość prądu w uzwojeniu wzbudzenia jest zwykle kontrolowana prze specjalny opornik zabezpieczający o zmiennej rezystancji lub układ przekształtnikowy, ponieważ przypadkowa gwałtowna zmiana prądu w uzwojeniu wzbudzenia, spowodowana np. rozwarciem styków spowoduje indukcję dużej siły elektromotorycznej mogącej spowodować uszkodzenie maszyna lub przepalenie izolacji. Podstawową właściwością wykorzystywaną przy określaniu charakterystyki prądnicy obcowzbudnej jest charakterystyka biegu jałowego (U = f(Iw)), której kształt jest podobny do krzywej charakteryzującej przebieg magnesowania ferromagnetyków. W trakcie wirowania wirnika z prędkością n w uzwojeniu twornika indukuje się siła elektromotoryczna o wartości: E=k Φn.

8. Prawa Kirchoffa dla obwodów magnetycznych: 1) I prawo Kirchoffa dotyczy bilansu strumieni magnetycznych w węźle obwodu magnetycznego o liczbie gałęzi n, suma algebraiczna strumieni magnetycznych jest równa zeru: ∑Φi=0 2) prawo Kirchoffa: dotyczy bilansu napięć magnetycznych w oczku obwodu magnetycznego. Dla oczka obwodu magnetycznego suma algebraiczna napięć magnetycznych wszystkich odcinków oczka jest równa sumie algebraicznej sił magnetomotorycznych w tym oczku ∑Өi=∑Hi*li.

9. Pomiar mocy czynnej w układach trójfazowych 3 i 4 przewodowych jednym watomierzem: 1)Pomiar mocy jednym watomierzem. W układzie trójfazowym, który musi być symetrycznym moc pobierana przez każdą fazę jest jednakowa. W celu wyznaczenia mocy pobieranej przez odbiornik należy pomnożyć wskazanie watomierza przez 3. Dodatkowo powstaje zależnośd : Q = √3*Pw , Q-moc bierna odbiornika, Pw – moc wato. Moc watomierza: Pw = U*J *cos(kąt U i J), gdzie U i J napięcia na jednej fazie.

10. Połączenie równoległe elementów pasywnych w obwodach pr. stałego i sinusoidalnego: Elementy pasywne są to elementy, w których energia doprowadzona w dowolnym czasie jest dodatnia lub równa zeru. Są to na przykład odbiorniki: R, L lub C. W obwodzie prądu stałego: Konduktancja rezystora: $G = \frac{1}{R}$, Konduktancja zastępcza rezystorów połączonych równolegle: $G_{z} = \sum_{k = 1}^{n}G_{k},\ $ W obwodzie prądu sinusoidalnie zmiennego: I = I_r + I_c + I_l , $I = \frac{U}{R} - j\frac{U}{\text{ωL}} + jU\omega C$, ADMITANCJA: $Y = G + j(\omega C - \frac{1}{\text{ωL}})$ WSZYSTKIE U, I, Y= to wektory.

11. Prawo OHMA dla obwodów magnetycznych: Siła magnetomotoryczna Ө jest równa iloczynowi strumieni magnetycznego Φ i reluktancji Rm.

12. Rozruch silników indukcyjnych 1 i 3-fazowych klatkowych: Podłączenie uzwojeń do 3-fazowego źródła zasilania (rozruch bezpośredni), za pomocą przełącznika gwiazda-trójkąt (tylko dla silników z 6oma zaciskami) ,za pomocą softstartu(ma za zadanie redukuję niekorzystnych zjawisk występujących podczas rozruchu).

13. Podział materiałów z punktu widzenia ich własności magnetycznych (kryteria podziału): diamagnetyki (X<0) zmniejsza zewnętrzne pole magnetyczne, paramagnetyki (X>0) zwiększa zewnętrzne pole magnetyczne.

14. Stany nieustalone po załączeniu obwodów RL i RC na napięcie stałe: Stan nieustalony to stan przejściowy pomiędzy dwoma ustalonymi stanami obwodu, powstający w wyniku zmiany struktury lub parametrów obwodu (np. po załączeniu źródła napięcia lub po zwarciu części obwodu) . Stany nieustalone powstają w obwodach z cewkami lub kondensatorami, ponieważ energia w tych elementach nie może zmieniać się w sposób skokowy, toteż dopiero po pewnym czasie od dokonania zmiany w obwodzie osiąga on stan ustalony . Funkcje napięcia i natężenia od czasu w przypadku stanów nieustalonych wyznaczamy rozwiązując równania różniczkowe zwyczajne o stałych współczynnikach, przy założeniu, że prądy w cewkach i napięcia na kondensatorach tuż po dokonianiu zmiany w obwodzie są takie same jak były w chwili przed zmianą.

15. Indukcyjność, Def. i jednostki: Indukcyjność określa zdolność obwodu do wytwarzania strumienia pola magnetycznego powstającego w wyniku przepływu przez obwód prądu elektrycznego I. Jednostką jest Henr.

16. Zasada superpozycji: 1) Odpowiedź obwodu elektrycznego lub jego gałęzi na kilka wymuszeń (pobudzeń) równa się sumie odpowiedzi (reakcji) na każde wymuszenie z osobna. 2) Obwód musi być liniowy! 3) Zwykle stosowana do rozwiązywania liniowych układów o dwóch źródłach.

17. Rola bezpieczeństwa w instalacjach elektrycznych: przeciążeniowe - przerywają obwód elektryczny po przekroczeniu w przewodzie określonego natężenia prądu, przeciwprzepięciowe - chronią urządzenia przed przepięciami występującymi w sieci, przeciw asymetrii - chroniące urządzenia wielofazowe przed zanikiem jednej z faz prądu trójfazowego, przeciwporażeniowe - chroniące obsługę urządzeo przed porażeniem prądem

18. Elektrodynamiczne oddziaływanie pola magnetycznego i prądu elektrycznego: Na umieszczony w polu magnetycznym o indukcji magnetycznej B prostoliniowy przewodnik o długości l, przez który płynie prąd o natężeniu I działa siłą F=I*(lxB)

19. Sposoby regulacji obrotów silnika prądu stałego: przez zmianę napięcia zasilania, przez dodatkową rezystancję(włączamy w obwodzie twornika, im większa tym mniejsza prędkość obrotowa), przez zmianę strumienia( im większa wart. strumienia tym mniejsza prędkosć.

20. Ferro-, Dia-, Paramagnetyki: Ferromagnetyk-to ciało, które wykazuje własności ferromagnetyczne(zjawisko, w którym materia wykazuje własne, spontaniczne namagnesowanie).Wyróżniamy: twarde – zachowują stan namagnesowania pomimo zmian zewnętrznego pola magnetycznego. miękkie – tracą zewnętrzne namagnesowanie po usunięciu pola magnetycznego zachowując jedynie namagnesowanie resztkowe znacznie mniejsze od maksymalnego. Diamagnetyki - substancje, które magnesują się pod wpływem zewnętrznego pola magnetycznego, przeciwnie do tego pola, w efekcie czego są z niego wypychane Paramagnetyki - substancje, które magnesują się pod wpływem zewnętrznego pola magnetycznego. Po usunięciu zewnętrznego pola substancje te tracą swoje namagnesowanie.

21.Rezonans szeregowy w obwodzie RLC: omega*L=1/(omega*C) zachodzi rezonans napięć, kąt przesunięcia fazowego jest równy zero, napięcie na zaciskach źródła jest zgodne w fazie z natężeniem prądu. W tym przypadku zawada obwodu jest najmniejsza, więc natężenie prądu osiąga największą wartości.

22. Impedancja: Impedancja, Z – wielkość charakteryzująca zależność między natężeniem prądu i napięciem w obwodach prądu zmiennego. Jest wielkością zespoloną.

23.Indukcyjność własna i wzajemna: własna: występuje, gdy siła elektromotoryczna wytwarzana jest w tym samym obwodzie, w którym płynie prąd powodujący indukcję, powstająca siła elektromotoryczna przeciwstawia się zmianom natężenia prądu elektrycznego. Wzajemna M12=φ12/I1, gdzie: φ12 - strumień pola magnetycznego przenikający obwód 2, a wytwarzany przez prąd o natężeniu I1 (płynący w obwodzie 1), analogicznie M21=φ21/I2.

24.Rzeczywiste źródło prądu i napięcia. Zamiana źródeł: Rzeczywiste źródło napięcia w odróżnieniu od idealnego posiada rezystancję wewnętrzną RW. Inaczej mówiąc rzeczywiste źródło napięcia można przedstawić jako połączenie szeregowe idealnego źródła napięcia o sile elektromotorycznej E i rezystancji RW reprezentującej jego rezystancję wewnętrzną. Rzeczywiste źródło prądu charakteryzuje się tym, że posiada pewną rezystancję wewnętrzną R i wytwarza określony prąd źródłowy I na schemacie przedstawiamy je za pomocą równolegle połączonej rezystancji RW i źródła prądowego o prądzie źródłowym Iź . Rzeczywiste źródło prądu nazywany idealnym jeżeli rezystancja wewnętrzna R dąży do nieskończoności.

25. Maszyna synchroniczna: Maszyny synchroniczne są budowane jako silniki i prądnice. Maszyny synchroniczne podobnie jak maszyny prądu stałego składają się z magnesicy i twornika. W maszynach prądu stałego magnesicą jest zwykle stojan. W maszynach synchronicznych takie rozwiązanie jest stosowane tylko w małych jednostkach do kilku kW, w jednostkach dużych magnesica jest wirnik, gdyż łatwiej jest wyprowadzić duże prądy z nieruchomego stojana.

26. Skutki przepływu prądu przez organizm człowieka: Porażeniem elektrycznym nazywamy szkodliwe dla organizmu zmiany biologiczne, chemiczne lub fizyczne powstające w następstwie przepływu prądu przez ciało człowieka. Skutki porażenia zależą od wartości prądu przepływającego przez organizm, czasu przepływu tego prądu i drogi przepływu prądu w organizmie. Najgroźniejsze są te porażenia, przy których serce i ośrodki nerwowe znajdują się na drodze prądu rażeniowego.

27. Skutki porażenia w zależności od wartości prądu: 0-1mA – prąd niewyczuwalny do 15mA – w miarę wzrostu prądu coraz silniejsze skurcze mięśni, od boków i ramion aż do objawów bólu, ręce obejmujące przedmiot przywierają tak, że nie można ich oderwać. 15-30 mA – silne skurcze ramion, utrudniony oddech, wzrost ciśnienia krwi 30-50 mA – nieregularność pracy serca, bardzo silne skurcze, utrata przytomności, poparzenia, przy dłuższym działaniu prądu migotanie komór serca, zaburzenia systemu nerwowego 50-kilkaset mA – powtarzające się zatrzymanie pracy serca, utrata przytomności, poparzenia. Przy prądzie stałym oddziaływanie na organizm ludzki jest słabsze, można przyjąć że dopiero przy 2 razy większym prądzie skutki są takie jak przy pradzie zmiennym.

28.Czwórniki: nazywamy elementy czterozaciskowe, mające dwie pary uporządkowanych zacisków z których jedna parę nazywamy wejściem, a drugą wyjściem.

29.Linia długa: układ elektryczny o parametrach rozłożonych, zasilany ze źródła o długości fali porównywalnej z długością linii (czwórnik RLC, którego długość jest współmierna z długością fali napięcia zasilającego).

30. Jakie mogą byd skutki użycia bezpiecznika w niewłaściwym układzie? np. zastosowanie bezpiecznika, który wytrzymuje zbyt małe natężenie w stosunku do jakich pojawiają się w obwodzie (pomijamy fakt przepięd) spowoduje wielokrotne przerywanie obwodu. Ponadto zastosowanie niewłaściwie dobranego bezpiecznika może doprowadzid np. do uszkodzenia urządzenia podłączonego do sieci, przeciążenie instalacji, porażenie prądem czy nawet pożar.

31. Podać rolę bezpieczników w ochronie przeciwporażeniowej. Zadaniem bezpieczników jest ochrona (otwarcie obwodu) w przypadku, gdy prąd w zabezpieczonym obwodzie przekracza określoną wartośd - chronione są w ten sposób m.in. urządzenia elektryczne. Nie należy mylid ich z wyłącznikami instalacyjnymi (nawet ze względu na inną wartośd współczynnika bezpieczeostwa k).

32.Jaki środek ochrony zastosowano w urządzeniu posiadającym wtyczkę umożliwiającą zasilanie przewodem 2-żyłowym z gniazdka z kołkiem ochronnym chodzi o uziemienie – przy czym w jaki sposób zostało ono wykonane zależy od rodzaju instalacji w budynku (czy mamy przewód ochronno neutralny PEN czy osobne przewody PE i N).

33.Podać warunki skuteczności działania zerowania ochronnego: Zerowanie powinno spełniać następujące wymagania: - impedancje przewodów fazowych, neutralnych, ochronnych, zerujących powinny być tak małe, aby prąd Ik>=Ia powodował dostatecznie szybkie odłączenie uszkodzonego odbiornika przy zwarciu. - przewód neutralny powinien być wielokrotnie uziemiony - przewody neutralny i zerujące powinny spełniać te same warunki mechaniczne i cieplne, co przewody fazowe. - ponadto w przewodzie neutralnym służącym do zerowania nie wolno instalować bezpieczników. Sprawdzenie skuteczności zerowania polega na wyznaczeniu impedancji obwodu (pętli) prądu zwarciowego, obliczeniu prądu zwarciowego Ik i porównaniu go z prądem wyłączeniowym Ia.

34.Bezpieczniki topikowe. Budowa i rola Bezpiecznik topikowy: (wkładka topikowa) rodzaj bezpiecznika elektrycznego, w którym przez stopienie się jednego z jego elementów następuje przerwanie ciągłości obwodu elektrycznego. Przerwanie ciągłości następuje w momencie przekroczenia przez płynący w obwodzie prąd elektryczny określonej wartości w określonym czasie. Główną częścią bezpiecznika jest element topikowy wbudowany we wkładkę topikową. Topik jest przewodnikiem elektrycznym, który w momencie zbyt dużej wartości natężenia płynącego prądu nagrzewa się. Jeżeli taki stan trwa dłuższy czas to wówczas topik nagrzewa się do temperatury, w której się topi. W momencie przepalenia topika następuje zapalenie łuku elektrycznego, gdy wartość natężenia płynącego prądu spadnie do zera łuk gaśnie prąd przestaje płynąć. Im wyższa wartość prądu, tym szybciej dochodzi do nagrzania i stopienia topika. Bezpieczniki cechują się charakterystyką czasowo-prądową odwrotną, co oznacza, że im wyższą wartość ma prąd, tym mniej czasu potrzeba na jego zadziałanie. Po jednorazowym zadziałaniu bezpiecznik ulega zniszczeniu i podlega wymianie na nowy.

35.Prawo Ohma dla obwodów magnetycznych: Strumień magnetyczny . jest wprost proporcjonalny do siły magnetomotorycznej -przepływu i odwrotnie proporcjonalny do rezystancji magnetycznej obwodu Rm. Θ=Φ*Rm .Podstawowe jednostki: [Θ]=A; [Φ]=Wb=T*m⁴ [R_m]=1/H=A/V.