Λύσεις — Ενότητα 1.2: Κατασκευή, συνδεσμολογίες και τυποποίηση Μ/Σ (σελ. 48-49) – ΗΛΕΚΤΡΙΚΕΣ ΜΗΧΑΝΕΣ Γ΄ ΕΠΑΛ
Λύσεις — Ενότητα 1.2: Κατασκευή, συνδεσμολογίες και τυποποίηση Μ/Σ (σελ. 48-49)
Λύσεις των 28 ερωτήσεων της ενότητας 1.2: 18 ανοιχτές και 10 πολλαπλής επιλογής.
Ερώτηση 1 — Η σημασία των νέων υλικών στην κατασκευή Μ/Σ
Ερώτηση: Ποια σημασία έχει η χρήση νέων υλικών στη κατασκευή των Μ/Σ;
Απάντηση:
- Τα τελευταία χρόνια, κυρίως στους μεγάλους Μ/Σ, χρησιμοποιούνται βελτιωμένες πρώτες ύλες (σελ. 33): μαγνητική λαμαρίνα πάχους 0,23 mm για τον πυρήνα (αντί 0,3-0,5 mm), φύλλα χαλκού για τα τυλίγματα Χ.Τ. και ειδική μόνωση από πρεσπάν και κόλλα μεταξύ των στρώσεων. Έτσι έχουμε: (α) τέλειες συνθήκες μόνωσης και αντοχής σε βραχυκυκλώματα, (β) καλή θερμική συμπεριφορά και ελάχιστες απώλειες (λεπτότερα ελάσματα = λιγότερα δινορρεύματα), (γ) μικρότερο όγκο, άρα και βάρος.
- Στην ίδια κατεύθυνση, ο ξηρός Μ/Σ χυτορητίνης (Μ/Χ) (σελ. 36) προσφέρει απόλυτη ασφάλεια, φιλικότητα προς το περιβάλλον (χωρίς λάδι), ακίνδυνη λειτουργία σε κεντρικά σημεία του δικτύου (ξενοδοχεία, νοσοκομεία, μετρό), εξοικονόμηση χώρου (2/3 του Μ/Σ λαδιού), αντικατάσταση πηνίων επί τόπου και λειτουργία χωρίς παρακολούθηση — ενώ ο συμβατικός ξηρός δεν ξεπερνούσε τα 10 kV, με μόνωση για 60-75 °C και περιορισμένη αντοχή σε βραχυκύκλωμα.
Σύνοψη: (ενδεικτική) Λαμαρίνα 0,23 mm, φύλλα χαλκού, μόνωση πρεσπάν → καλύτερη μόνωση και αντοχή σε βραχυκυκλώματα, καλή θερμική συμπεριφορά και ελάχιστες απώλειες, μικρότερος όγκος/βάρος· και ο Μ/Σ χυτορητίνης: ασφάλεια, περιβάλλον, χώρος, χωρίς συντήρηση.
Κριτήρια αξιολόγησης:
- Τα τρία νέα υλικά + τα τρία πλεονεκτήματα (+ Μ/Χ).
Ερώτηση 2 — Από τι αποτελείται και από τι υλικά κατασκευάζεται ο Μ/Σ
Ερώτηση: Από τι αποτελείται ένας Μ/Σ; Από τι υλικά κατασκευάζεται;
Απάντηση:
- Ο Μ/Σ αποτελείται από το ενεργό μέρος — τον πυρήνα (μαγνητικό κύκλωμα) και τα τυλίγματα (πρωτεύον και δευτερεύον, Υ.Τ. και Χ.Τ.) — και τα βοηθητικά μέρη: ακροδέκτες/μονωτήρες, και στους Μ/Σ λαδιού το δοχείο (λέβητα) με το μονωτικό λάδι, ψυκτικά σώματα, δοχείο διαστολής, αφυγραντήρα, ρελέ Buchholz, θερμόμετρο, μεταγωγέα (σχ. 1.9, 1.11).
- Υλικά (σελ. 32-33): ο πυρήνας από πολλά σιδηρομαγνητικά ελάσματα πάχους 0,3-0,5 mm (νεότερα 0,23 mm), με επιφανειακή μόνωση από βερνίκι για τον περιορισμό των δινορρευμάτων· τα τυλίγματα από μονωμένους χάλκινους αγωγούς (το Υ.Τ. πολλές σπείρες κυκλικής διατομής, το Χ.Τ. λίγες σπείρες τετραγωνικής/ορθογωνικής διατομής ή φύλλα χαλκού), με μόνωση μεταξύ τους και ανά στρώση από μονωτικό χαρτί, μίκα, πρεσπάν· τα τυλίγματα βερνικώνονται και ξηραίνονται· στους Μ/Σ λαδιού μονωτικό ορυκτέλαιο σε μεταλλικό δοχείο, στους Μ/Χ χυτορητίνη· ακροδέκτες σε βάση βακελίτη ή μονωτήρες (πορσελάνη).
Σύνοψη: (ενδεικτική) Ενεργό μέρος = πυρήνας + τυλίγματα (+ ακροδέκτες, δοχείο-λάδι, όργανα)· πυρήνας από μονωμένα σιδηρομαγνητικά ελάσματα 0,3-0,5 mm, τυλίγματα από μονωμένους χάλκινους αγωγούς με μόνωση χαρτιού/μίκας/πρεσπάν, λάδι ή χυτορητίνη, βακελίτης/μονωτήρες.
Κριτήρια αξιολόγησης:
- Μέρη + υλικό καθενός.
Ερώτηση 3 — Κατασκευή τυλίγματος Χ.Τ. και Υ.Τ.
Ερώτηση: Πώς κατασκευάζεται το τύλιγμα Χ.Τ. και πώς το τύλιγμα Υ.Τ.;
Απάντηση:
- Και τα δύο τυλίγματα κατασκευάζονται από μονωμένους χάλκινους αγωγούς, που τυλίγονται σπειρωτά, σε πολλές στρώσεις, πάνω σε ειδικές φόρμες (καλούπια) και στη συνέχεια τοποθετούνται στους κορμούς (σελ. 33). Μεταξύ των τυλιγμάτων, όπως και από στρώση σε στρώση, παρεμβάλλεται μόνωση (μονωτικό χαρτί, μίκα κ.ά.) ανάλογη με τις τάσεις.
- Τύλιγμα Χ.Τ.: λίγες σπείρες από αγωγό μεγαλύτερης, τετραγωνικής ή ορθογωνικής διατομής (μεγάλο ρεύμα)· στους μεγάλους Μ/Σ από φύλλα χαλκού. Τοποθετείται πρώτο, κοντά στον κορμό (εσωτερικός κύλινδρος). Τύλιγμα Υ.Τ.: πολλές σπείρες από αγωγό κυκλικής, μικρής διατομής (μικρό ρεύμα)· τοποθετείται πάνω από το Χ.Τ. (εξωτερικός κύλινδρος), μονωμένο από αυτό. Μορφή: κυλινδρικά (συγκεντρικά) τυλίγματα (σχ. 1.6β) ή σε δίσκους που τοποθετούνται εναλλάξ και συνδέονται σε σειρά (σχ. 1.6γ). Μετά την τοποθέτηση βερνικώνονται και ξηραίνονται στους 100-120 °C.
Σύνοψη: (ενδεικτική) Και τα δύο: μονωμένοι χάλκινοι αγωγοί σε στρώσεις πάνω σε καλούπια, με μόνωση χαρτιού/μίκας· Χ.Τ. λίγες σπείρες μεγάλης ορθογωνικής διατομής (ή φύλλα χαλκού), εσωτερικά· Υ.Τ. πολλές σπείρες μικρής κυκλικής διατομής, πάνω από το Χ.Τ.· κύλινδροι ή δίσκοι· βερνίκωμα-ξήρανση.
Κριτήρια αξιολόγησης:
- Κοινός τρόπος + η διαφορά σπειρών/διατομής/θέσης.
Ερώτηση 4 — Θέση τυλιγμάτων στους 1~ Μ/Σ τύπου πυρήνα
Ερώτηση: Πού τοποθετούνται τα τυλίγματα στους 1~ Μ/Σ τύπου πυρήνα;
Απάντηση:
- Στους Μ/Σ τύπου πυρήνα το μαγνητικό κύκλωμα σχηματίζει κλειστή διαδρομή (ελάσματα «Π» και «Ι») με δύο κορμούς, και τα τυλίγματα τοποθετούνται και στους δύο κορμούς (σχ. 1.6, σελ. 33-34). Σε κάθε κορμό υπάρχει ένα τύλιγμα Χ.Τ. και, πάνω από αυτό, ένα τύλιγμα Υ.Τ., με τη μορφή κυλίνδρων (συγκεντρικά τυλίγματα), μονωμένων μεταξύ τους και ως προς τον πυρήνα (μονωτικός κύλινδρος). Τα τυλίγματα Χ.Τ. των δύο κορμών συνδέονται σε σειρά μεταξύ τους, το ίδιο και τα Υ.Τ., ώστε να μένουν ελεύθερα δύο άκρα για τη Χ.Τ. και δύο για την Υ.Τ. Εναλλακτικά τα τυλίγματα κατασκευάζονται σε δίσκους, που τοποθετούνται εναλλάξ στον κορμό και συνδέονται σε σειρά ανά τάση, πάλι με τέσσερα ελεύθερα άκρα. Ποτέ στα ζυγώματα.
Σύνοψη: (ενδεικτική) Και στους δύο κορμούς: σε κάθε κορμό Χ.Τ. εσωτερικά και Υ.Τ. από πάνω (κυλινδρικά/συγκεντρικά, ή σε δίσκους εναλλάξ), μονωμένα· τα τυλίγματα των δύο κορμών σε σειρά → 2 άκρα Χ.Τ. + 2 Υ.Τ.
Κριτήρια αξιολόγησης:
- Δύο κορμοί + διάταξη Χ.Τ./Υ.Τ. + σύνδεση σε σειρά.
Ερώτηση 5 — Πυρήνας 1~ Μ/Σ τύπου μανδύα
Ερώτηση: Πώς κατασκευάζεται ο πυρήνας των 1~ Μ/Σ τύπου μανδύα;
Απάντηση:
- Στους Μ/Σ τύπου μανδύα ο πυρήνας έχει τρεις κορμούς, από τους οποίους ο μεσαίος έχει διπλάσια διατομή από τους ακραίους (σελ. 34). Στον μεσαίο κορμό τοποθετούνται τα τυλίγματα (κύλινδροι ή δίσκοι), ενώ οι δύο ακραίοι κορμοί χρησιμεύουν μόνο για να κλείνουν το μαγνητικό κύκλωμα — περιβάλλουν τα τυλίγματα σαν μανδύας (από εκεί το όνομα). Στους μικρούς 1~ Μ/Σ μανδύα κάθε έλασμα κόβεται σε ένα κομμάτι σχήματος «Ε» (με τον μεσαίο κορμό κομμένο) που συμπληρώνεται με έλασμα «Ι», ώστε τα τυλίγματα να περνούν στον μεσαίο κορμό (σχ. 1.7β). Τα ελάσματα, όπως σε κάθε Μ/Σ, είναι λεπτά (0,3-0,5 mm) και μονωμένα με βερνίκι.
Σύνοψη: (ενδεικτική) Τρεις κορμοί, ο μεσαίος διπλάσιας διατομής με τα τυλίγματα, οι ακραίοι μόνο κλείνουν το μαγνητικό κύκλωμα (μανδύας)· στους μικρούς ελάσματα «Ε» + «Ι».
Κριτήρια αξιολόγησης:
- Τρεις κορμοί + διπλάσιος μεσαίος + ρόλος ακραίων.
Ερώτηση 6 — Πυρήνας 3~ Μ/Σ και θέση τυλιγμάτων
Ερώτηση: Πώς κατασκευάζεται ο πυρήνας 3~ Μ/Σ και πού τοποθετούνται τα τυλίγματα;
Απάντηση:
- Οι 3~ Μ/Σ κατασκευάζονται κυρίως ως Μ/Σ τύπου πυρήνα (σελ. 34-35). Ο πυρήνας έχει την ίδια κατασκευή και το ίδιο δέσιμο με αυτόν των 1~ Μ/Σ (λεπτά μονωμένα σιδηρομαγνητικά ελάσματα), με τη διαφορά ότι τα ελάσματα (σχήματος «Ε»/«Ι») αποτελούνται από τρεις όμοιους κορμούς ενωμένους με τα ζυγώματα (σχ. 1.8α). Πριν τοποθετηθεί το πάνω ζύγωμα, στους κορμούς μπαίνουν τα τυλίγματα: σε κάθε κορμό δύο τυλίγματα, ένα Χ.Τ. (εσωτερικά) και ένα Υ.Τ. (εξωτερικά), που αποτελούν τη μία φάση του 3~ Μ/Σ. Έτσι κάθε κορμός με τα δύο τυλίγματά του συμπεριφέρεται σαν ένας 1~ Μ/Σ. Οι τρεις φάσεις Υ.Τ. και οι τρεις Χ.Τ. συνδέονται μετά εσωτερικά σε αστέρα ή τρίγωνο.
Σύνοψη: (ενδεικτική) Όπως οι 1~ (μονωμένα ελάσματα) αλλά με τρεις όμοιους κορμούς· σε κάθε κορμό ένα Χ.Τ. και πάνω του ένα Υ.Τ. = μία φάση (κάθε κορμός σαν 1~ Μ/Σ)· τοποθετούνται πριν μπει το πάνω ζύγωμα.
Κριτήρια αξιολόγησης:
- Τρεις όμοιοι κορμοί + δύο τυλίγματα ανά κορμό = φάση.
Ερώτηση 7 — Συμβολισμός ακροδεκτών 1~ Μ/Σ
Ερώτηση: Πώς συμβολίζονται οι ακροδέκτες των τυλιγμάτων των 1~ Μ/Σ;
Απάντηση:
- Στους 1~ Μ/Σ (σελ. 38): οι ακροδέκτες του τυλίγματος Υ.Τ. σημειώνονται με κεφαλαία γράμματα U-V (ή A-B ή H1-H2), ενώ οι ακροδέκτες του τυλίγματος Χ.Τ. με μικρά u-v (ή a-b ή x1-x2). Αν υπάρχει και μεσαία λήψη (π.χ. στη Χ.Τ., σχ. 1.12), ο αντίστοιχος ακροδέκτης τοποθετείται μεταξύ των άλλων δύο και σημειώνεται με n ή np ή x0. Τα άκρα καταλήγουν σε ακροδέκτες πάνω σε βάση από βακελίτη (ή σε μονωτήρες στους μεγάλους Μ/Σ). Στα ηλεκτρολογικά σχέδια ο 1~ Μ/Σ συμβολίζεται όπως στο σχ. 1.12γ.
Σύνοψη: (ενδεικτική) Υ.Τ.: U-V (A-B, H1-H2)· Χ.Τ.: u-v (a-b, x1-x2)· μεσαία λήψη: n, np ή x0.
Κριτήρια αξιολόγησης:
- Κεφαλαία για Υ.Τ., μικρά για Χ.Τ., μεσαία λήψη.
Ερώτηση 8 — Τυπικές τάσεις δευτερεύοντος 1~ Μ/Σ στο δίκτυο 220 V
Ερώτηση: Ποιες οι τυπικές τάσεις λειτουργίας του δευτερεύοντος 1~ Μ/Σ, που συνδέονται στο δίκτυο της Δ.Ε.Η. (220V); ...(π.χ. 40V για τους Μ/Σ φωτιστικών κήπων)...
Απάντηση:
- Οι τάσεις λειτουργίας των Μ/Σ είναι τυποποιημένες ανάλογα με τον σκοπό τους (σελ. 40). Οι 1~ Μ/Σ Χαμηλής Τάσης, με πρωτεύον στο δίκτυο 220 V (νέα τυποποίηση 230 V), κατασκευάζονται με τυπικές τάσεις δευτερεύοντος 6 V, 12 V, 24 V ή 40 V (σχ. 1.14α): π.χ. 6-12 V για κουδούνια και μικρές συσκευές, 12/24 V για φόρτιση συσσωρευτών, φωτισμό ασφαλείας και παιχνίδια, 40 V για τους Μ/Σ φωτιστικών κήπων. Το δευτερεύον μπορεί να έχει και μεσαία λήψη (n) για δύο τάσεις (π.χ. 12/24 V).
Σύνοψη: (ενδεικτική) 6, 12, 24 ή 40 V (πρωτεύον 220 V, IEC 230 V)· π.χ. 40 V φωτιστικά κήπων.
Κριτήρια αξιολόγησης:
- Οι τέσσερις τυπικές τάσεις.
Ερώτηση 9 — Σύνδεση των τριών φάσεων Υ.Τ. και Χ.Τ. στους 3~ Μ/Σ
Ερώτηση: Πώς συνδέονται στην πράξη τα τυλίγματα (3 φάσεις) Υ.Τ. και Χ.Τ., των 3~ Μ/Σ;
Απάντηση:
- Στους 3~ Μ/Σ τα τρία τυλίγματα (φάσεις) της Υ.Τ. και τα αντίστοιχα τρία της Χ.Τ. συνδέονται εσωτερικά μεταξύ τους είτε σε αστέρα (Υ) είτε σε τρίγωνο (Δ) (σχ. 1.13α, σελ. 39). Έτσι από κάθε 3~ τύλιγμα μένουν ελεύθερα τρία άκρα (τρίγωνο, ή αστέρας χωρίς ουδέτερο) ή τέσσερα (αστέρας με ουδέτερο), που καταλήγουν στο κιβώτιο ακροδεκτών (πινακίδα). Ο συνδυασμός αστέρα-τριγώνου στην Υ.Τ. και τη Χ.Τ. δίνει τις διάφορες ζεύξεις (Yy, Dy, Yd, Yz…) που εξυπηρετούν διαφορετικές ανάγκες, και ο κατασκευαστής τη σημειώνει πάντα στην πινακίδα: κεφαλαίο Y ή D για το πρωτεύον (Υ.Τ. στους Μ/Σ υποβιβασμού), μικρό y ή d για το δευτερεύον (Χ.Τ.). Π.χ. Μ/Σ διανομής της Δ.Ε.Η. Dy (τρίγωνο-αστέρας με ουδέτερο), Μ/Σ έλξης Δ-Υ, στο σχ. 1.14β ζεύξεις Yd και Dy.
Σύνοψη: (ενδεικτική) Οι τρεις φάσεις κάθε τυλίγματος συνδέονται εσωτερικά σε αστέρα ή τρίγωνο· μένουν 3-4 ελεύθερα άκρα προς την πινακίδα· η ζεύξη (Y/D πρωτεύον, y/d δευτερεύον — Yy, Dy, Yd) γράφεται στην πινακίδα.
Κριτήρια αξιολόγησης:
- Αστέρας/τρίγωνο + ζεύξη + συμβολισμός Υ/D, y/d.
Ερώτηση 10 — Συμβολισμός ακροδεκτών 3~ Μ/Σ υποβιβασμού
Ερώτηση: Πώς συμβολίζονται οι ακροδέκτες (των ελεύθερων άκρων των φάσεων) στους 3~ Μ/Σ, υποβιβασμού τάσης;
Απάντηση:
- Τα ελεύθερα άκρα των φάσεων καταλήγουν στους ακροδέκτες της πινακίδας (σελ. 39): για τα τυλίγματα Υ.Τ. (πρωτεύον στους Μ/Σ υποβιβασμού) κεφαλαία U, V, W (ή A, B, C ή H1, H2, H3)· για τα τυλίγματα Χ.Τ. (δευτερεύον) μικρά u, v, w (ή a, b, c ή x1, x2, x3). Αν χρειάζεται ουδέτερος αγωγός (αστέρας με ουδέτερο), ο ουδέτερος κόμβος συνδέεται σε ιδιαίτερο ακροδέκτη που συμβολίζεται με N ή Mp ή H0 για την Υ.Τ. και με n ή mp ή x0 ή x4 για τη Χ.Τ. Τα άλλα άκρα των φάσεων, όταν χρειάζεται, σημειώνονται X, Y, Z / x, y, z (σχ. 1.13).
Σύνοψη: (ενδεικτική) Υ.Τ.: U, V, W (A, B, C· H1, H2, H3), ουδέτερος N/Mp/H0· Χ.Τ.: u, v, w (a, b, c· x1, x2, x3), ουδέτερος n/mp/x0/x4.
Κριτήρια αξιολόγησης:
- Κεφαλαία-μικρά + ουδέτεροι.
Ερώτηση 11 — Τι σημαίνει η ένδειξη Dy 15 kV/380-220 V
Ερώτηση: Σε 3~ Μ/Σ Dy σημειώνεται η ένδειξη 15kV/380-220V. Τι σημαίνει αυτό;
Απάντηση:
- Πρόκειται για 3~ Μ/Σ διανομής υποβιβασμού (Μέσης Τάσης, σελ. 40-41): 15 kV είναι η πολική τάση του πρωτεύοντος (τύλιγμα Υ.Τ., συνδεδεμένο στο δίκτυο μέσης τάσης της Δ.Ε.Η.) και 380-220 V οι τάσεις του δευτερεύοντος (Χ.Τ.): 380 V πολική (μεταξύ φάσεων L1-L2-L3) και 220 V φασική (φάση-ουδέτερος) — κατά τη νέα τυποποίηση 400/230 V. Η ένδειξη Dy δηλώνει τη ζεύξη: D = οι τρεις φάσεις του πρωτεύοντος συνδεδεμένες σε τρίγωνο, y = οι φάσεις του δευτερεύοντος σε αστέρα — γι' αυτό υπάρχει ουδέτερος (n) και διατίθενται δύο τάσεις. Είναι η τυπική συνδεσμολογία των Μ/Σ διανομής της Δ.Ε.Η. (σχ. 1.14β(ii)).
Σύνοψη: (ενδεικτική) Μ/Σ διανομής υποβιβασμού: πρωτεύον 15 kV (πολική), δευτερεύον 380 V πολική / 220 V φασική (με ουδέτερο)· D = πρωτεύον τρίγωνο, y = δευτερεύον αστέρας.
Κριτήρια αξιολόγησης:
- Ερμηνεία τάσεων + ζεύξης.
Ερώτηση 12 — Γιατί η αύξηση ισχύος αυξάνει το βάρος του Μ/Σ
Ερώτηση: Γιατί με την αύξηση της ισχύος αυξάνει και το βάρος ενός Μ/Σ;
Απάντηση:
- Η ισχύς των Μ/Σ εξαρτάται από την τάση λειτουργίας τους και από το ρεύμα (σελ. 37). Μεγαλύτερη ισχύς σημαίνει μεγαλύτερη μαγνητική ροή και ρεύματα, άρα μεγαλύτερη διατομή πυρήνα (περισσότερα ελάσματα) και περισσότερο χαλκό στα τυλίγματα (μεγαλύτερη διατομή αγωγών)· επιπλέον από την τάση/ισχύ εξαρτώνται: η μόνωση των τυλιγμάτων και των ακροδεκτών (διαπεραστήρες Υ.Τ.-Χ.Τ.), το μέγεθος του λέβητα και ο τρόπος ψύξης (περισσότερο λάδι, ψυκτικά σώματα), τα όργανα ρύθμισης (μεταγωγείς, μεταλλάκτες λήψεων) και τα όργανα ελέγχου και προστασίας (θερμόμετρο, ρελέ, δοχείο διαστολής). Έτσι, στους μεγάλους Μ/Σ διανομής κάθε αύξηση της ισχύος συνεπάγεται αύξηση των διαστάσεων και αντίστοιχη αύξηση του βάρους — πίνακας 1.1: 250 kVA → 1500×920×1300 mm, 1200 kg· 1600 kVA → 2230×1450×1850 mm, 3900 kg.
Σύνοψη: (ενδεικτική) Γιατί με την ισχύ/τάση μεγαλώνουν ο πυρήνας και ο χαλκός των τυλιγμάτων, η μόνωση, ο λέβητας και το λάδι/ψύξη, τα όργανα ρύθμισης και προστασίας → μεγαλύτερες διαστάσεις και βάρος (250 kVA ≈ 1200 kg, 1600 kVA ≈ 3900 kg).
Κριτήρια αξιολόγησης:
- Οι τέσσερις εξαρτήσεις του βιβλίου + παράδειγμα πίνακα.
Ερώτηση 13 — Πραγματική ισχύς που απορροφά το πρωτεύον (1~ και 3~)
Ερώτηση: Πώς υπολογίζεται η πραγματική ισχύς που απορροφά το πρωτεύον τύλιγμα α. μονοφασικού και β. τριφασικού Μ/Σ;
Απάντηση:
- Με τα στοιχεία του πρωτεύοντος U1, I1 και συνφ1 (σελ. 42): α. Μονοφασικός Μ/Σ: \( P_1 = U_1 \cdot I_1 \cdot συνφ_1 \) (1.9). β. Τριφασικός Μ/Σ: \( P_1 = 1{,}73 \cdot U_1 \cdot I_1 \cdot συνφ_1 \) (1.10), με U1 την πολική τάση και I1 το ρεύμα γραμμής (1,73 = √3). Η ισχύς σε W (kW). Αντίστοιχα η φαινομένη Ps = U1·I1 (×1,73) σε VA και η άεργη Pb = U1·I1·ημφ1 (×1,73) σε VAr (πίνακας 1.2). Η P1 ισούται με την ισχύ που δίνει το δευτερεύον συν τις απώλειες του Μ/Σ (P1 = P2 + Pαπ).
Σύνοψη: (ενδεικτική) α. P1 = U1·I1·συνφ1· β. P1 = 1,73·U1·I1·συνφ1 (πολική τάση, ρεύμα γραμμής)· P1 = P2 + απώλειες.
Κριτήρια αξιολόγησης:
- Οι δύο τύποι με τα μεγέθη τους.
Ερώτηση 14 — Πραγματική ισχύς που δίνει ο Μ/Σ (1~ και 3~)
Ερώτηση: Πώς υπολογίζεται η πραγματική ισχύς που δίνει ένας α. μονοφασικός και β. τριφασικός Μ/Σ;
Απάντηση:
- Με τα στοιχεία του δευτερεύοντος — τάση U2, ένταση I2 και συντελεστή ισχύος συνφ2 της κατανάλωσης (σελ. 42): α. Μονοφασικός: \( P_2 = U_2 \cdot I_2 \cdot συνφ_2 \) (1.7). β. Τριφασικός: \( P_2 = 1{,}73 \cdot U_2 \cdot I_2 \cdot συνφ_2 \) (1.8), με U2 πολική τάση και I2 ρεύμα γραμμής. Σε W. Από τον πίνακα 1.2: φαινομένη Ps = U2·I2 (×1,73 για 3~) σε VA, άεργη Pb = U2·I2·ημφ2 (×1,73), και P = Ps·συνφ, Ps² = P² + Pb². Η ονομαστική ισχύς της πινακίδας των Μ/Σ δίνεται ως φαινομένη (kVA), γιατί δεν εξαρτάται από τον συντελεστή ισχύος του φορτίου.
Σύνοψη: (ενδεικτική) α. P2 = U2·I2·συνφ2· β. P2 = 1,73·U2·I2·συνφ2· (Ps = U·I, Pb = U·I·ημφ, ονομαστική σε kVA).
Κριτήρια αξιολόγησης:
- Οι δύο τύποι.
Ερώτηση 15 — Ο Μ/Σ 1:1 και πού χρησιμοποιείται
Ερώτηση: Τι είναι ο Μ/Σ 1:1 και που χρησιμοποιείται;
Απάντηση:
- Μ/Σ 1:1 είναι Μ/Σ με σχέση μεταφοράς 1:1, δηλαδή με τάση δευτερεύοντος ίση με του πρωτεύοντος, στον οποίο — για λόγους προστασίας — το δευτερεύον δεν έχει καμία σύνδεση με τη γη. Σκοπός του είναι η απομόνωση (ηλεκτρικός διαχωρισμός) του δευτερεύοντος κυκλώματος από το πρωτεύον· γι' αυτό λέγεται και Μ/Σ απομόνωσης ή προστασίας (σελ. 43). Ένας άνθρωπος που αγγίζει έναν αγωγό του απομονωμένου δευτερεύοντος δεν κλείνει κύκλωμα μέσω της γης.
- Χρησιμοποιείται στις εσωτερικές ηλεκτρικές εγκαταστάσεις ως μέθοδος προστασίας από έμμεση επαφή, και σε ρευματοδότες (πρίζες) υγρών χώρων, όπως ο ρευματοδότης της ξυριστικής μηχανής στο λουτρό· τα τελευταία χρόνια και σε ρευματοδότες με Μ/Σ 1:1 για πλυντήρια ρούχων.
Σύνοψη: (ενδεικτική) Μ/Σ με Κ = 1 (ίσες τάσεις) και δευτερεύον αγείωτο → απομόνωση δευτερεύοντος από πρωτεύον (Μ/Σ απομόνωσης/προστασίας)· χρήση: προστασία από έμμεση επαφή, πρίζες υγρών χώρων (ξυριστική μηχανή), πλυντήρια.
Κριτήρια αξιολόγησης:
- Ορισμός + απομόνωση + δύο χρήσεις.
Ερώτηση 16 — Τι είναι ο Μ/Σ ηλεκτρικής έλξης και τι είδους Μ/Σ είναι
Ερώτηση: Τι ονομάζουμε Μ/Σ ηλ. έλξης; Τι είδους Μ/Σ είναι;
Απάντηση:
- Μ/Σ ηλεκτρικής έλξης ονομάζουμε τους Μ/Σ που χρησιμοποιούνται για την ηλεκτρική έλξη, δηλαδή για την κίνηση οχημάτων με ηλεκτρικό ρεύμα (τρόλεϋ, ηλεκτρικοί σιδηρόδρομοι, μετρό) (σελ. 43-45). Βρίσκονται στους υποσταθμούς που τροφοδοτούν το δίκτυο έλξης, ώστε η τάση (600 V Σ.Ρ.) να διατηρείται σταθερή.
- Είδος: είναι γενικά 3~ Μ/Σ υποβιβασμού τάσης (π.χ. 15-22 kV / 600 V), ζεύξης τριγώνου-αστέρα (Δ-Υ), μεγάλης ισχύος (στους ΗΣΑΠ 2000 kVA ανά υποσταθμό), που συνοδεύονται πάντα από ανορθωτές υδραργύρου για τη μετατροπή του Ε.Ρ. 600 V σε Σ.Ρ. 600 V — γιατί η διανομή/χρήση στην έλξη γίνεται με Σ.Ρ., ενώ η μεταφορά με Ε.Ρ. Στους σύγχρονους σιδηροδρόμους ο Μ/Σ έλξης βρίσκεται μέσα στην ηλεκτράμαξα και τροφοδοτείται από εναλλακτήρα.
Σύνοψη: (ενδεικτική) Μ/Σ για την κίνηση οχημάτων με ηλεκτρικό ρεύμα (υποσταθμοί έλξης)· 3~ Μ/Σ υποβιβασμού 15-22 kV/600 V, ζεύξης Δ-Υ, μεγάλης ισχύος, πάντα με ανορθωτές υδραργύρου (Ε.Ρ. → Σ.Ρ. 600 V).
Κριτήρια αξιολόγησης:
- Ορισμός + υποβιβασμού Δ-Υ + ανορθωτές.
Ερώτηση 17 — Ποιοι Μ/Σ χρησιμοποιούνται στην ηλεκτρική έλξη
Ερώτηση: Ποιοι Μ/Σ χρησιμοποιούνται κυρίως στην ηλ. έλξη;
Απάντηση:
- Στην ηλεκτρική έλξη χρησιμοποιούνται κυρίως (σελ. 43-45): ① οι Μ/Σ ηλεκτρικής έλξης των υποσταθμών — 3~ Μ/Σ υποβιβασμού 15-22 kV/600 V, ζεύξης Δ-Υ, μαζί με ανορθωτές υδραργύρου (ΗΛΠΑΠ: τροφοδότηση τρόλεϋ από εναέρια γραμμή μέσω άνθρακα κεραίας· ΗΣΑΠ: Μ/Σ 22 kV/600 V, Δ-Υ, 2000 kVA ανά Υ/Σ· μετρό και σιδηρόδρομοι με επίγεια γραμμή τροφοδοσίας και Μ/Σ μεγαλύτερης ισχύος)· ② στους ηλεκτροκίνητους σιδηροδρόμους ο Μ/Σ πάνω στο όχημα: το ρεύμα διαβιβάζεται από τον τροχό επαφής (1) στον Μ/Σ (2) και από εκεί στους κινητήρες έλξης (3) (σχ. 1.15β), ενώ στις σύγχρονες ηλεκτράμαξες ο Μ/Σ έλξης τροφοδοτείται από εναλλακτήρα μέσα στο όχημα (σχ. 1.15γ)· ③ στα ηλεκτρικά αυτοκίνητα Ι.Χ. με μπαταρίες 12/24 V (ή μεγαλύτερης τάσης), οι φορτιστές = Μ/Σ υποβιβασμού + ανορθωτές.
Σύνοψη: (ενδεικτική) Οι 3~ Μ/Σ έλξης υποβιβασμού 15-22 kV/600 V Δ-Υ με ανορθωτές (υποσταθμοί τρόλεϋ, ΗΣΑΠ, μετρό), οι Μ/Σ πάνω στις ηλεκτράμαξες (από τροχό επαφής ή εναλλακτήρα) και οι Μ/Σ υποβιβασμού των φορτιστών ηλεκτρικών αυτοκινήτων.
Κριτήρια αξιολόγησης:
- Υποσταθμοί + όχημα + φορτιστές.
Ερώτηση 18 — Τι είναι ο πολλαπλασιαστής και αν είναι Μ/Σ
Ερώτηση: Τι είναι ο πολλαπλασιαστής; Είναι Μ/Σ; (ναι ή όχι και γιατί;)
Απάντηση:
- Ο πολλαπλασιαστής είναι ένα από τα βασικά στοιχεία του συστήματος ανάφλεξης του αυτοκινήτου (σελ. 46-47): μετατρέπει τη χαμηλή τάση της μπαταρίας (12 V) σε υψηλή τάση 20.000-30.000 V, απαραίτητη για τη δημιουργία του σπινθήρα στα μπουζί (μέσω του διανομέα). Κατασκευαστικά μοιάζει με 1~ Μ/Σ: πυρήνας από λεπτά σιδηροελάσματα, πρωτεύον (Χ.Τ.) με μερικές εκατοντάδες σπείρες και δευτερεύον (Υ.Τ.) με 15.000-30.000 λεπτές σπείρες, καλά μονωμένα, σε στεγανό κυλινδρικό δοχείο.
- Είναι Μ/Σ; — Ναι, ένας ειδικός μετασχηματιστής Σ.Ρ. (σελ. 23, 43, 73): έχει την ίδια κατασκευή και την ίδια αρχή λειτουργίας (ηλεκτρομαγνητική επαγωγή — μεταβαλλόμενη ροή στον πυρήνα επάγει στο δευτερεύον Η.Ε.Δ. ανάλογη των σπειρών, «πολλαπλασιάζοντας» την τάση). Η διαφορά από τον κοινό Μ/Σ είναι ότι τροφοδοτείται με συνεχές ρεύμα, οπότε η μεταβαλλόμενη μαγνητική ροή δεν προκαλείται από Ε.Ρ. αλλά από το απότομο άνοιγμα και κλείσιμο του πρωτεύοντος κυκλώματος με τον διακόπτη Χ.Τ. (πλατίνες — επαφές τουγκστενίου). Γι' αυτό το βιβλίο τον ονομάζει «γνωστό σε όλους μας ειδικό μετασχηματιστή Σ.Ρ.» και τον εξετάζει μαζί με τους Μ/Σ.
Σύνοψη: (ενδεικτική) Στοιχείο του συστήματος ανάφλεξης που ανυψώνει τα 12 V της μπαταρίας σε 20-30 kV για το μπουζί· ναι, είναι ειδικός Μ/Σ Σ.Ρ. — ίδια κατασκευή (πυρήνας, πρωτεύον, δευτερεύον) και αρχή (επαγωγή), αλλά η μεταβαλλόμενη ροή δημιουργείται από το άνοιγμα-κλείσιμο του πρωτεύοντος με τις πλατίνες αντί από Ε.Ρ.
Κριτήρια αξιολόγησης:
- Ορισμός + ΝΑΙ με αιτιολόγηση (ίδια αρχή, διαφορά στη διέγερση).
Ερώτηση 19 (πολλαπλής επιλογής) — Πυρήνας και τυλίγματα αποτελούν
Ερώτηση: Ο πυρήνας και τα τυλίγματα ενός Μ/Σ αποτελούν: α. το ενεργό μέρος του Μ/Σ. β. το πρωτεύον τύλιγμα. γ. το δευτερεύον τύλιγμα. δ. ολόκληρο το σύστημα.
Απάντηση:
- Σωστή απάντηση: α. το ενεργό μέρος του Μ/Σ — «το ενεργό μέρος, δηλ. ο πυρήνας και τα τυλίγματα» (σελ. 35)· το δοχείο, το λάδι, οι μονωτήρες και τα όργανα είναι τα υπόλοιπα, μη ενεργά μέρη.
Σύνοψη: α — το ενεργό μέρος.
Κριτήρια αξιολόγησης:
- Σωστό γράμμα.
Ερώτηση 20 (πολλαπλής επιλογής) — Τι είναι το δευτερεύον τύλιγμα
Ερώτηση: Δευτερεύον τύλιγμα ενός Μ/Σ λέμε το τύλιγμα απ' το οποίο παίρνουμε: α. τη χαμηλή τάση (Χ.Τ.). β. την υψηλή τάση (Υ.Τ.). γ. τη μετασχηματισμένη τάση. δ. την τάση του δικτύου ηλεκτροδότησης.
Απάντηση:
- Σωστή απάντηση: γ. τη μετασχηματισμένη τάση — δευτερεύον είναι το τύλιγμα που μας δίνει τη μετασχηματισμένη τάση (σελ. 24) — Χ.Τ. στους Μ/Σ υποβιβασμού αλλά Υ.Τ. στους Μ/Σ ανύψωσης, οπότε τα α, β δεν ισχύουν γενικά· η τάση του δικτύου εφαρμόζεται στο πρωτεύον.
Σύνοψη: γ — τη μετασχηματισμένη τάση.
Κριτήρια αξιολόγησης:
- Σωστό γράμμα + γιατί όχι α/β.
Ερώτηση 21 (πολλαπλής επιλογής) — Πού τοποθετούνται πάντοτε τα τυλίγματα
Ερώτηση: Τα τυλίγματα (Χ.Τ. και Υ.Τ.) τοποθετούνται πάντοτε: α. στα ζυγώματα του πυρήνα. β. στους κορμούς του πυρήνα. γ. σε ειδικά καλούπια. δ. σε πολλές στρώσεις.
Απάντηση:
- Σωστή απάντηση: β. στους κορμούς του πυρήνα — τα τυλίγματα τοποθετούνται στους κορμούς (κάθετα μέρη)· στα ζυγώματα δεν τοποθετούνται τυλίγματα (σελ. 24, 33). Τα καλούπια είναι οι φόρμες πάνω στις οποίες τυλίγονται πριν την τοποθέτηση, και οι στρώσεις είναι τρόπος κατασκευής, όχι θέση.
Σύνοψη: β — στους κορμούς.
Κριτήρια αξιολόγησης:
- Σωστό γράμμα + κορμοί vs ζυγώματα.
Ερώτηση 22 (πολλαπλής επιλογής) — Το τύλιγμα Υ.Τ. αποτελείται από
Ερώτηση: Το τύλιγμα Υ.Τ. των Μ/Σ τοποθετείται πάνω από το τύλιγμα Χ.Τ. και αποτελείται από αγωγούς με: α. λίγες σπείρες μεγάλης σχετικά διατομής. β. πολλές σπείρες μικρής σχετικά διατομής. γ. λίγες σπείρες μικρής διατομής. δ. πολλές σπείρες μεγάλης διατομής.
Απάντηση:
- Σωστή απάντηση: β. πολλές σπείρες μικρής σχετικά διατομής — το Υ.Τ. έχει μεγάλη τάση (πολλές σπείρες) και μικρό ρεύμα (μικρή διατομή)· το Χ.Τ. λίγες σπείρες μεγάλης διατομής (σελ. 28, 33).
Σύνοψη: β — πολλές σπείρες μικρής διατομής.
Κριτήρια αξιολόγησης:
- Σωστό γράμμα.
Ερώτηση 23 (πολλαπλής επιλογής) — Σύμβολο μεσαίας λήψης
Ερώτηση: Ο ακροδέκτης 1~ Μ/Σ που αναφέρεται σε μεσαία λήψη παριστάνεται με: α. το σύμβολο n. β. το σύμβολο np. γ. το σύμβολο x0. δ. όλους τους παραπάνω τρόπους.
Απάντηση:
- Σωστή απάντηση: δ. όλους τους παραπάνω τρόπους — η μεσαία λήψη σημειώνεται με n ή np ή x0 (σελ. 38).
Σύνοψη: δ — n, np ή x0.
Κριτήρια αξιολόγησης:
- Σωστό γράμμα.
Ερώτηση 24 (πολλαπλής επιλογής) — Πού καταλήγουν τα ελεύθερα άκρα των 3~ τυλιγμάτων
Ερώτηση: Τα τυλίγματα (Χ.Τ. και Υ.Τ.) των 3~ Μ/Σ συνδέονται εσωτερικά μεταξύ τους σε αστέρα ή σε τρίγωνο και τα ελεύθερα άκρα τους καταλήγουν: α. στα φορτία του Μ/Σ. β. στο δοχείο του Μ/Σ. γ. στην πινακίδα του Μ/Σ. δ. στους καταναλωτές.
Απάντηση:
- Σωστή απάντηση: γ. στην πινακίδα του Μ/Σ — τα ελεύθερα άκρα καταλήγουν στο κιβώτιο ακροδεκτών (πινακίδα) του Μ/Σ (σελ. 39)· από εκεί συνδέονται εξωτερικά το δίκτυο και τα φορτία.
Σύνοψη: γ — στην πινακίδα (κιβώτιο ακροδεκτών).
Κριτήρια αξιολόγησης:
- Σωστό γράμμα.
Ερώτηση 25 (πολλαπλής επιλογής) — Ζεύξη με Χ.Τ. σε τρίγωνο και Υ.Τ. σε αστέρα
Ερώτηση: Ο 3~ Μ/Σ υποβιβασμού, στον οποίο οι 3 φάσεις της Χ.Τ. συνδέονται σε τρίγωνο και οι αντίστοιχες της Υ.Τ. σε αστέρα, λέμε ότι έχει ζεύξη: α. Yd. β. Dy. γ. Yz. δ. Dz.
Απάντηση:
- Σωστή απάντηση: α. Yd — στους Μ/Σ υποβιβασμού το πρωτεύον είναι η Υ.Τ. και συμβολίζεται με κεφαλαίο: Υ.Τ. σε αστέρα → Y· το δευτερεύον (Χ.Τ.) με μικρό: τρίγωνο → d. Άρα Yd (σελ. 40).
Σύνοψη: α — Yd (πρωτεύον Υ.Τ. αστέρας, δευτερεύον Χ.Τ. τρίγωνο).
Κριτήρια αξιολόγησης:
- Σωστό γράμμα + λογική συμβολισμού.
Ερώτηση 26 (πολλαπλής επιλογής) — Τι ονομάζουμε ηλεκτρική έλξη
Ερώτηση: Ηλεκτρική έλξη ονομάζουμε γενικά την κίνηση οχημάτων με: α. Μ/Σ έλξης. β. πολλαπλασιαστή. γ. ηλεκτρικό ρεύμα. δ. διπλό διαφορικό.
Απάντηση:
- Σωστή απάντηση: γ. ηλεκτρικό ρεύμα — «ηλ. έλξη, δηλ. η κίνηση οχημάτων με ηλεκτρικό ρεύμα» (σελ. 43)· ο Μ/Σ έλξης είναι μέσο τροφοδοσίας, όχι ο ορισμός.
Σύνοψη: γ — με ηλεκτρικό ρεύμα.
Κριτήρια αξιολόγησης:
- Σωστό γράμμα.
Ερώτηση 27 (πολλαπλής επιλογής) — Ο πολλαπλασιαστής λειτουργεί σαν Μ/Σ
Ερώτηση: Ο πολλαπλασιαστής λειτουργεί γενικά σαν ένας μονοφασικός (1~) Μ/Σ: α. υποβιβασμού τάσης. β. ανύψωσης τάσης. γ. ανύψωσης ρεύματος. δ. ηλεκτρικής έλξης.
Απάντηση:
- Σωστή απάντηση: β. ανύψωσης τάσης — μετατρέπει τη χαμηλή τάση της μπαταρίας (12 V) σε υψηλή 20.000-30.000 V για τον σπινθήρα (σελ. 46)· πρωτεύον εκατοντάδες σπείρες, δευτερεύον χιλιάδες.
Σύνοψη: β — ανύψωσης τάσης.
Κριτήρια αξιολόγησης:
- Σωστό γράμμα.
Ερώτηση 28 (πολλαπλής επιλογής) — Οι Μ/Σ έλξης συνοδεύονται πάντα από
Ερώτηση: Οι Μ/Σ ηλεκτρικής έλξης συνοδεύονται πάντα από έναν ειδικό: α. ανορθωτή υδραργύρου. β. μηχανισμό διαφορικού. γ. μηχανισμό επαφών. δ. μηχανισμό κεραίας.
Απάντηση:
- Σωστή απάντηση: α. ανορθωτή υδραργύρου — «συνοδεύονται πάντα από ανορθωτές υδραργύρου, για τη μετατροπή του Ε.Ρ. (τάσης 600 V) σε Σ.Ρ. 600 V» (σελ. 44).
Σύνοψη: α — ανορθωτή υδραργύρου.
Κριτήρια αξιολόγησης:
- Σωστό γράμμα.
