Λύσεις — Ενότητα 1.3: Αυτομετασχηματιστές, Μ/Σ οργάνων (σελ. 59-60) – ΗΛΕΚΤΡΙΚΕΣ ΜΗΧΑΝΕΣ Γ΄ ΕΠΑΛ

ΗΛΕΚΤΡΙΚΕΣ ΜΗΧΑΝΕΣ Γ΄ ΕΠΑΛ ΗΛΕΚΤΡΙΚΕΣ ΜΗΧΑΝΕΣ Γ΄ ΕΠΑΛ – ΛΥΣΕΙΣ – ΑΠΑΝΤΗΣΕΙΣ Ασκήσεων Σχολικού Βιβλίου Λύσεις — Ενότητα 1.3: Αυτομετασχηματιστές, Μ/Σ οργάνων (σελ. 59-60) – ΗΛΕΚΤΡΙΚΕΣ ΜΗΧΑΝΕΣ Γ΄ ΕΠΑΛ

Λύσεις — Ενότητα 1.3: Αυτομετασχηματιστές, Μ/Σ οργάνων (σελ. 59-60)

Λύσεις των 21 ερωτήσεων της ενότητας 1.3: 12 ανοιχτές, 2 αριθμητικές, 6 πολλαπλής επιλογής και 1 αντιστοίχιση σε σχήμα.

Ερώτηση 1 — Τι ονομάζουμε ΑΜ/Σ (και σχέδιο 1~ ΑΜ/Σ υποβιβασμού)

Ερώτηση: Τι ονομάζουμε ΑΜ/Σ; (Σχεδιάστε έναν 1~ ΑΜ/Σ υποβιβασμού τάσης).

Απάντηση:

Αυτομετασχηματιστές (ΑΜ/Σ) ονομάζουμε τους Μ/Σ που έχουν ένα μόνο τύλιγμα (π.χ. το πρωτεύον), ένα μέρος από το οποίο αποτελεί το δευτερεύον (σελ. 50). Όπως οι κοινοί Μ/Σ, μπορεί να είναι ανύψωσης ή υποβιβασμού της τάσης. Το τμήμα του τυλίγματος που ανήκει και στο πρωτεύον και στο δευτερεύον λέγεται κοινό τμήμα.
Σχέδιο 1~ ΑΜ/Σ υποβιβασμού (κατά το σχ. 1.17α): ένας πυρήνας με ένα τύλιγμα W1 σπειρών μεταξύ των άκρων Α (U) και Γ (V)· το πρωτεύον (όλο το τύλιγμα, U-V) συνδέεται στο δίκτυο L1-N με τάση U1. Σε ενδιάμεσο σημείο Β υπάρχει λήψη· το δευτερεύον είναι το τμήμα Α-Β (W2 σπείρες, W2 < W1), με ακροδέκτες u (στο Α) και v (στη λήψη Β), από το οποίο παίρνουμε U2 < U1. Το τμήμα Β-Γ έχει W = W1 − W2 σπείρες. Στο πρωτεύον σημειώνεται το ρεύμα I1, στο δευτερεύον I2 και στο κοινό τμήμα ΑΒ το ρεύμα I = I1 − I2. Σύμβολο σε μονογραμμικό σχέδιο: σχ. 1.18α (ένα τύλιγμα με λήψη, π.χ. 220 V → 110 V).

Σύνοψη: (ενδεικτική) ΑΜ/Σ = Μ/Σ με ένα μόνο τύλιγμα, μέρος του οποίου (μέσω λήψης) είναι το δευτερεύον· σχέδιο: τύλιγμα Α-Γ στο δίκτυο (U1), λήψη Β, δευτερεύον Α-Β (u-v, U2), ρεύματα I1, I2, κοινό τμήμα I = I1 − I2.

Κριτήρια αξιολόγησης:

Ορισμός + περιγραφή σχεδίου με λήψη και κοινό τμήμα.

Ερώτηση 2 — Διαφορές ΑΜ/Σ από Μ/Σ

Ερώτηση: Ποιές διαφορές έχει ένας ΑΜ/Σ από έναν Μ/Σ;

Απάντηση:

① Κατασκευή: ο ΑΜ/Σ έχει ένα μόνο τύλιγμα (με λήψη), ενώ ο Μ/Σ δύο ξεχωριστά — ένα τμήμα του τυλίγματος του ΑΜ/Σ είναι κοινό για πρωτεύον και δευτερεύον. ② Μόνωση — η βασική διαφορά (σελ. 51): στον ΑΜ/Σ δεν υπάρχει ηλεκτρική μόνωση μεταξύ πρωτεύοντος και δευτερεύοντος (η Χ.Τ. είναι γαλβανικά συνδεδεμένη με την Υ.Τ.)· στον Μ/Σ τα δύο κυκλώματα είναι απομονωμένα. ③ Ρεύμα κοινού τμήματος: I = I1 − I2 → αγωγός μικρότερης διατομής, λιγότερος χαλκός. ④ Κόστος και απώλειες: ο ΑΜ/Σ έχει χαμηλότερο κόστος, λιγότερες απώλειες και βαθμό απόδοσης που πλησιάζει το 100 %. ⑤ Ισχύς: για τις ίδιες σπείρες αποδίδει πολύ μεγαλύτερη φαινομένη ισχύ (× W1/W στον υποβιβασμό, × W2/W στην ανύψωση). ⑥ Χρήση: λόγω της έλλειψης μόνωσης χρησιμοποιείται μόνο σε ειδικές περιπτώσεις και για σχέσεις μεταφοράς κοντά στη μονάδα, ενώ ο Μ/Σ για οποιαδήποτε Κ. Κοινό: ίδιες σχέσεις Κ = W1/W2 = U1/U2 = I2/I1.

Σύνοψη: (ενδεικτική) Ένα τύλιγμα με κοινό τμήμα αντί για δύο· καμία ηλεκτρική μόνωση πρωτεύοντος-δευτερεύοντος (βασική διαφορά)· I = I1 − I2 → λιγότερος χαλκός, φθηνότερος, λιγότερες απώλειες, μεγαλύτερη ισχύς· μόνο ειδικές χρήσεις με Κ ≈ 1· ίδιες σχέσεις Κ.

Κριτήρια αξιολόγησης:

Μόνωση ως βασική διαφορά + κατασκευή + κόστος/απώλειες/ισχύς + χρήση.

Ερώτηση 3 — Για ποιες σχέσεις μεταφοράς κατασκευάζονται οι ΑΜ/Σ

Ερώτηση: Για ποιες σχέσεις μεταφοράς κατασκευάζονται οι ΑΜ/Σ;

Απάντηση:

Οι ΑΜ/Σ κατασκευάζονται για σχέσεις μεταφοράς που πλησιάζουν τη μονάδα (π.χ. 1/2 ή 2, 220/110 V, 15/20 kV) (σελ. 52). Γιατί: ① το βασικό τους μειονέκτημα είναι ότι δεν υπάρχει ηλεκτρική μόνωση Χ.Τ.-Υ.Τ., οπότε δεν είναι ασφαλείς όταν οι δύο τάσεις διαφέρουν πολύ· ② το όφελος (μικρό κοινό τμήμα με ρεύμα I1 − I2, αυξημένη ισχύς × W1/W ή W2/W) είναι μεγάλο μόνο όταν οι σπείρες W1 και W2 διαφέρουν λίγο — αν η Κ απέχει πολύ από το 1, η διαφορά σπειρών W γίνεται μεγάλη και ο ΑΜ/Σ χάνει το πλεονέκτημά του. Γι' αυτό χρησιμοποιούνται μόνο σε ειδικές περιπτώσεις: μικρή αλλαγή της τάσης ενός κυκλώματος (Ανακεφαλαίωση), ρύθμιση τάσης, διανομή Η.Ε., εκκίνηση 3~ κινητήρων.

Σύνοψη: (ενδεικτική) Για Κ κοντά στη μονάδα (π.χ. 1/2 ή 2) — λόγω έλλειψης μόνωσης και γιατί το όφελος (μικρό κοινό τμήμα, μεγαλύτερη ισχύς) υπάρχει μόνο όταν W1 ≈ W2.

Κριτήρια αξιολόγησης:

Κ ≈ 1 + οι δύο λόγοι.

Ερώτηση 4 — Πώς συνδέονται οι ΑΜ/Σ και ποια η τάση λειτουργίας τους

Ερώτηση: Πώς συνδέονται οι ΑΜ/Σ και ποια η τάση λειτουργίας τους;

Απάντηση:

Σύνδεση (σχ. 1.17, 1.18): το όλο τύλιγμα (ή το μεγαλύτερο τμήμα του, στην ανύψωση το μικρότερο) συνδέεται στο δίκτυο (L1-N στους 1~) ως πρωτεύον, και ο καταναλωτής συνδέεται μεταξύ του ενός άκρου του τυλίγματος και μιας λήψης (u-v) — το δευτερεύον· στους ρυθμιζόμενους ΑΜ/Σ η λήψη είναι κινητή επαφή από άνθρακα (σχ. 1.19). Στους 3~ ΑΜ/Σ υπάρχει ένα τύλιγμα ανά φάση (τρία συνολικά) συνδεδεμένα σε αστέρα, με ακροδέκτες U, V, W για το δίκτυο και u, v, w για την έξοδο (σχ. 1.20β). Δεν υπάρχει μόνωση μεταξύ των δύο πλευρών, οπότε ο ουδέτερος/η γείωση είναι κοινή.
Τάση λειτουργίας: τυποποιημένη ανάλογα με τη χρήση, με σχέση μεταφοράς κοντά στη μονάδα: στη Χ.Τ. π.χ. 220 V → 110 V (υποβιβασμού) ή 110 V → 220 V (ανύψωσης) (σχ. 1.18), οι ρυθμιζόμενοι 0-250 V στην έξοδο από δίκτυο 220 V, και στη διανομή Η.Ε. 3~ ΑΜ/Σ μεγάλης ισχύος, π.χ. 10.000 kVA, 15/20 kV (σχ. 1.20α)· επίσης σε Χ.Τ. για την εκκίνηση 3~ κινητήρων.

Σύνοψη: (ενδεικτική) Όλο το τύλιγμα στο δίκτυο, ο καταναλωτής μεταξύ ενός άκρου και της λήψης (κινητή επαφή στους ρυθμιζόμενους)· 3~ ΑΜ/Σ ένα τύλιγμα ανά φάση σε αστέρα· τάσεις κοντά στη μονάδα: 220/110 V, 0-250 V ρυθμιζόμενοι, 15/20 kV διανομής.

Κριτήρια αξιολόγησης:

Τρόπος σύνδεσης (λήψη) + 3~ + τυπικές τάσεις.

Ερώτηση 5 — Πώς προσδιορίζεται το εύρος ρύθμισης της τάσης ΑΜ/Σ

Ερώτηση: Πώς προσδιορίζεται το εύρος ρύθμισης της τάσης ΑΜ/Σ;

Απάντηση:

Στους ρυθμιζόμενους ΑΜ/Σ (Μ/Σ ρύθμισης, σχ. 1.19, σελ. 53) η τάση του δευτερεύοντος μεταβάλλεται με τη μετακίνηση μιας επαφής (από άνθρακα, σαν ψήκτρα) πάνω στο τύλιγμα: όταν η επαφή βρίσκεται στο σημείο α (αρχή του τυλίγματος) η τάση εξόδου είναι U2 = 0· καθώς μετατοπίζεται προς τα πάνω η U2 αυξάνει σταδιακά (U2 = U1·W2/W1, με W2 τις σπείρες μέχρι την επαφή)· όταν βρίσκεται μεταξύ β και α (W2 < W1) ο ΑΜ/Σ λειτουργεί ως υποβιβασμού, στο σημείο β U2 = U1, και μεταξύ β και γ (W2 > W1, το τύλιγμα συνεχίζει πέρα από τη λήψη του δικτύου) ως ανύψωσης. Το εύρος ρύθμισης προσδιορίζεται λοιπόν από τα όρια διαδρομής της επαφής — από 0 V (σημείο α) μέχρι τη μέγιστη τάση στο άκρο γ, που εξαρτάται από τον συνολικό αριθμό σπειρών σε σχέση με τις σπείρες που τροφοδοτούνται από το δίκτυο: U2max = U1·Wολ/W1 (π.χ. 0 έως 250 V για δίκτυο 220 V).

Σύνοψη: (ενδεικτική) Από τη διαδρομή της κινητής επαφής πάνω στο τύλιγμα: U2 = 0 στο α, U2 = U1 στη λήψη β (δίκτυο), μέγιστη στο άκρο γ (U1·Wολ/W1)· μεταξύ α-β υποβιβασμός, β-γ ανύψωση — π.χ. 0-250 V.

Κριτήρια αξιολόγησης:

Μηχανισμός επαφής + τα όρια α/β/γ.

Ερώτηση 6 — Ποιος έχει μεγαλύτερη ισχύ για ίδιες διαστάσεις: ΑΜ/Σ ή Μ/Σ

Ερώτηση: Για τις ίδιες διαστάσεις, ποιος Μ/Σ έχει μεγαλύτερη ισχύ· ο ΑΜ/Σ ή ο απλός Μ/Σ και γιατί;

Απάντηση:

Ο ΑΜ/Σ. Για τον ίδιο πυρήνα και τον ίδιο αριθμό σπειρών W1, W2 (ίδιες διαστάσεις), ο ΑΜ/Σ αποδίδει πολύ μεγαλύτερη φαινομένη ισχύ εξόδου από τον αντίστοιχο κανονικό Μ/Σ (σελ. 52): υποβιβασμού Ps2 = (W1/W)·Ps2΄ (1.12), ανύψωσης Ps2 = (W2/W)·Ps2΄ (1.13), όπου Ps2΄ η ισχύς του κανονικού Μ/Σ και W = |W1 − W2| η διαφορά σπειρών. Παράδειγμα σχ. 1.17β: W1 = 100, W2 = 200 → Ps2 = 200/(200−100)·Ps2΄ = 2·Ps2΄, δηλαδή διπλάσια.
Γιατί: στον ΑΜ/Σ μόνο το μη κοινό τμήμα του τυλίγματος (W σπείρες) μεταφέρει ισχύ μαγνητικά (μέσω επαγωγής), ενώ το υπόλοιπο τμήμα της ισχύος περνά απευθείας, αγώγιμα, από το πρωτεύον στο δευτερεύον μέσω του κοινού τμήματος — που διαρρέεται μόνο από τη διαφορά ρευμάτων I = I1 − I2. Έτσι ο ίδιος πυρήνας και ο ίδιος χαλκός «φορτίζονται» λιγότερο και μπορούν να εξυπηρετήσουν μεγαλύτερη ισχύ· ταυτόχρονα οι απώλειες είναι μικρότερες. Όσο η Κ πλησιάζει τη μονάδα (μικρό W), τόσο μεγαλύτερο το κέρδος.

Σύνοψη: (ενδεικτική) Ο ΑΜ/Σ: Ps2 = (W1/W)·Ps2΄ ή (W2/W)·Ps2΄ (W = διαφορά σπειρών), π.χ. διπλάσια για W1 = 100, W2 = 200 — γιατί μέρος της ισχύος περνά αγώγιμα μέσω του κοινού τμήματος (ρεύμα I1 − I2) και μόνο το τμήμα W μεταφέρει μαγνητικά.

Κριτήρια αξιολόγησης:

ΑΜ/Σ + τύπος + φυσική εξήγηση (κοινό τμήμα).

Ερώτηση 7 — Μ/Σ μετρήσεων και ο σκοπός τους

Ερώτηση: Τι ονομάζουμε Μ/Σ μετρήσεων και ποιος ο σκοπός τους;

Απάντηση:

Μ/Σ οργάνων μέτρησης (Μ/Σ μετρήσεων) ονομάζουμε τους Μ/Σ που χρησιμεύουν για τη μέτρηση μεγάλων τάσεων ή εντάσεων ρεύματος, όπως στα δίκτυα υψηλής τάσης ή στα δίκτυα χαμηλής τάσης αλλά μεγάλης έντασης (σελ. 54). Παρεμβάλλονται μεταξύ των αγωγών του δικτύου και του οργάνου μέτρησης και υποβιβάζουν, κατά τη σχέση μεταφοράς Κ, την τάση ή την ένταση που θέλουμε να μετρήσουμε, ώστε να μετρηθεί με κοινό όργανο (βολτόμετρο, αμπερόμετρο, βαττόμετρο). Διακρίνονται σε Μ/Σ τάσης και Μ/Σ έντασης.
Σκοπός — πετυχαίνουμε ταυτόχρονα: ① αύξηση της περιοχής μέτρησης των οργάνων (π.χ. Μ/Σ τάσης Κ = 100 + βολτόμετρο 300 V → έως 30.000 V· Μ/Σ έντασης Κ = 50 + αμπερόμετρο 10 A → έως 500 A)· ② ηλεκτρική απομόνωση των οργάνων από τα κυκλώματα Υ.Τ. (γειωμένο δευτερεύον)· ③ εγκατάσταση των οργάνων σε θέσεις προσιτές και ακίνδυνες για τον χειριστή (π.χ. στους ηλεκτρικούς πίνακες).

Σύνοψη: (ενδεικτική) Μ/Σ που παρεμβάλλονται μεταξύ δικτύου και οργάνου και υποβιβάζουν κατά Κ την τάση/ένταση για τη μέτρηση μεγάλων μεγεθών (Μ/Σ τάσης, Μ/Σ έντασης)· σκοπός: επέκταση περιοχής μέτρησης, απομόνωση από την Υ.Τ., ασφαλής και προσιτή θέση οργάνων.

Κριτήρια αξιολόγησης:

Ορισμός + τα τρία οφέλη.

Ερώτηση 8 — Διαφορά Μ/Σ μετρήσεων από Μ/Σ ισχύος

Ερώτηση: Ποιά η διαφορά των Μ/Σ μετρήσεων απ' τους Μ/Σ ισχύος;

Απάντηση:

Οι Μ/Σ μετρήσεων είναι κατασκευαστικά όμοιοι με τους Μ/Σ ισχύος — έχουν κι αυτοί πυρήνα και δύο τυλίγματα (πρωτεύον και δευτερεύον) — και λειτουργούν με την ίδια αρχή (σελ. 54). Διαφέρουν στα εξής: ① Σκοπός: οι Μ/Σ ισχύος μεταφέρουν μεγάλες ποσότητες ισχύος (τροφοδοτούν καταναλωτές), ενώ οι Μ/Σ μετρήσεων υποβιβάζουν κατά γνωστό λόγο ένα μέγεθος για να μετρηθεί — η ακρίβεια της σχέσης μεταφοράς είναι το ζητούμενο, όχι η ισχύς. ② Ισχύς: κατασκευάζονται για πολύ μικρότερες ισχείς (μερικές δεκάδες VA — μόνο όσο χρειάζεται το όργανο). ③ Ασφάλεια: για λόγους προστασίας το ένα άκρο του δευτερεύοντος γειώνεται. ④ Τρόπος σύνδεσης/λειτουργίας: ο Μ/Σ τάσης εργάζεται σχεδόν στο κενό (ασφάλειες), ο Μ/Σ έντασης έχει πρωτεύον λίγων σπειρών σε σειρά με το κύκλωμα και δευτερεύον που δεν επιτρέπεται να μείνει ανοικτό — απαιτήσεις που δεν υπάρχουν στους Μ/Σ ισχύος.

Σύνοψη: (ενδεικτική) Ίδια κατασκευή/αρχή, αλλά: σκοπός η ακριβής μέτρηση (όχι η μεταφορά ισχύος), πολύ μικρή ισχύς (δεκάδες VA), γειωμένο άκρο δευτερεύοντος, ειδικός τρόπος σύνδεσης (τάσης στο κενό με ασφάλειες, έντασης σε σειρά, ποτέ ανοικτό δευτερεύον).

Κριτήρια αξιολόγησης:

Ομοιότητα + οι διαφορές σκοπού, ισχύος, γείωσης.

Ερώτηση 9 — Πότε χρησιμοποιούνται Μ/Σ για μέτρηση και τι πετυχαίνουμε

Ερώτηση: Πότε χρησιμοποιούνται Μ/Σ για τη μέτρηση ηλ. μεγεθών και τι πετυχαίνουμε μ' αυτούς;

Απάντηση:

Πότε: όταν πρέπει να μετρήσουμε μεγάλες τάσεις (δίκτυα και ζυγοί Υ.Τ., π.χ. 15-20 kV) ή μεγάλες εντάσεις ρεύματος (δίκτυα Χ.Τ. μεγάλης έντασης, π.χ. 400 A σε πίνακες, γραμμές βιομηχανίας, ή μέτρηση χωρίς διακοπή του αγωγού με αμπερομετρική πένσα) — δηλαδή όταν το μέγεθος ξεπερνά την κλίμακα των κοινών οργάνων ή όταν η άμεση σύνδεση του οργάνου στην Υ.Τ. θα ήταν επικίνδυνη (σελ. 54, 58). Στις εγκαταστάσεις μεγάλων ρευμάτων και Υ.Τ. τοποθετούνται μόνιμα στους ηλεκτρικούς πίνακες (σχ. 1.27β), τροφοδοτώντας βολτόμετρα, αμπερόμετρα, βαττόμετρα, μετρητές ενέργειας και ρελέ προστασίας.
Τι πετυχαίνουμε (σελ. 54): ① αύξηση της περιοχής μετρήσεως των οργάνων κατά τη σχέση μεταφοράς (U1 = Κ·U2, I1 = I2/Κ)· ② ηλεκτρική απομόνωση των οργάνων από τα κυκλώματα Υ.Τ. (μόνο η μικρή τάση/ρεύμα του δευτερεύοντος φτάνει στο όργανο, με γειωμένο άκρο)· ③ εγκατάσταση σε θέσεις προσιτές και ακίνδυνες για τον χειριστή· επιπλέον, με τους Μ/Σ έντασης τύπου τανάλιας/πένσας μέτρηση χωρίς διακοπή του κυκλώματος.

Σύνοψη: (ενδεικτική) Όταν μετράμε Υ.Τ. ή μεγάλες εντάσεις πέρα από την κλίμακα/ασφάλεια των κοινών οργάνων (πίνακες, δίκτυα)· πετυχαίνουμε επέκταση περιοχής μέτρησης, απομόνωση από την Υ.Τ., ασφαλή προσιτή θέση οργάνων (και μέτρηση χωρίς διακοπή με πένσα).

Κριτήρια αξιολόγησης:

Περιπτώσεις + τα τρία οφέλη.

Ερώτηση 10 — Πώς συνδέεται ένας Μ/Σ τάσης

Ερώτηση: Πώς συνδέεται ένας Μ/Σ τάσης;

Απάντηση:

Στον Μ/Σ τάσης (σχ. 1.22, σελ. 55) το πρωτεύον τύλιγμα συνδέεται παράλληλα στους ζυγούς της Υ.Τ. που θέλουμε να μετρήσουμε (π.χ. μεταξύ των φάσεων R-T / L1-L3), και το δευτερεύον συνδέεται με το βολτόμετρο· ο ένας ακροδέκτης της Χ.Τ. γειώνεται για λόγους προστασίας. Επειδή ο Μ/Σ τάσης εργάζεται με πολύ μικρό φορτίο (σχεδόν στο κενό) — δίνει μόνο το ασθενές ρεύμα του βολτομέτρου — ένα βραχυκύκλωμα θα τον κατέστρεφε, γι' αυτό στο δευτερεύον τοποθετείται πάντοτε ασφάλεια, και ασφάλειες τοποθετούνται και στη σύνδεση του πρωτεύοντος με την Υ.Τ. Η κλίμακα του βολτομέτρου είναι είτε βαθμολογημένη σε Υ.Τ. (άμεση ανάγνωση) είτε σε Χ.Τ., οπότε U1 = Κ·U2 (1.14). Στα 3~ συστήματα: τρεις 1~ Μ/Σ τάσης ή ένας 3~ σε αστέρα, ή ζεύξη V δύο 1~ Μ/Σ τάσης (σχ. 1.23).

Σύνοψη: (ενδεικτική) Πρωτεύον παράλληλα στους ζυγούς Υ.Τ., δευτερεύον στο βολτόμετρο με το ένα άκρο γειωμένο· ασφάλειες στο δευτερεύον (και στο πρωτεύον)· U1 = Κ·U2· στα 3~ αστέρας ή ζεύξη V.

Κριτήρια αξιολόγησης:

Παράλληλη σύνδεση + γείωση + ασφάλειες.

Ερώτηση 11 — Πώς συνδέεται ο Μ/Σ έντασης· γιατί το δευτερεύον ποτέ ανοικτό

Ερώτηση: Πώς συνδέεται ένας Μ/Σ έντασης; Γιατί το δευτερεύον του δεν πρέπει να μένει ποτέ ανοικτό;

Απάντηση:

Σύνδεση (σχ. 1.24, σελ. 56): το πρωτεύον, που αποτελείται από πολύ λίγες σπείρες αγωγού μεγάλης διατομής (ή έναν μόνο αγωγό, σχ. 1.25), συνδέεται σε σειρά με το κύκλωμα στο οποίο θέλουμε να μετρήσουμε την ένταση (ακροδέκτες K-L πάνω στη γραμμή)· το δευτερεύον (πολλές σπείρες, ονομαστικό ρεύμα 0-5 A, ακροδέκτες k-l) συνδέεται σε σειρά με το αμπερόμετρο, με το ένα άκρο γειωμένο. Το μεγάλο ρεύμα του κυκλώματος βρίσκεται από την ένδειξη: I1 = I2/Κ (1.15).
Γιατί ποτέ ανοικτό (σελ. 58): όσο το πρωτεύον διαρρέεται από το ρεύμα του κυκλώματος, το δευτερεύον πρέπει να είναι πάντα κλειστό (μέσω του αμπερομέτρου, που έχει αμελητέα αντίσταση — πρακτικά βραχυκυκλωμένο). Αν διακοπεί (αφαιρεθεί το όργανο), το ρεύμα του πρωτεύοντος δεν αντισταθμίζεται πλέον από ρεύμα δευτερεύοντος, ο πυρήνας μαγνητίζεται πλήρως και στις πολλές σπείρες του ανοικτού δευτερεύοντος αναπτύσσεται πολύ μεγάλη τάση — κίνδυνος για τον Μ/Σ (διάσπαση μονώσεων, υπερθέρμανση πυρήνα) και για τον χειριστή (ηλεκτροπληξία). Γι' αυτό, για να αφαιρέσουμε το αμπερόμετρο από Μ/Σ έντασης που λειτουργεί, πρώτα βραχυκυκλώνουμε το δευτερεύον του.

Σύνοψη: (ενδεικτική) Πρωτεύον (λίγες χονδρές σπείρες) σε σειρά με το κύκλωμα, δευτερεύον σε σειρά με το αμπερόμετρο (γειωμένο άκρο), I1 = I2/Κ· ποτέ ανοικτό γιατί τότε στις πολλές σπείρες του δευτερεύοντος αναπτύσσεται πολύ μεγάλη τάση — κίνδυνος για Μ/Σ και χειριστή· πριν αφαιρέσουμε το όργανο, βραχυκύκλωμα.

Κριτήρια αξιολόγησης:

Σύνδεση σε σειρά + η αιτία της υπέρτασης + η προφύλαξη.

Ερώτηση 12 — Άλλα όργανα στο δευτερεύον των Μ/Σ μετρήσεων

Ερώτηση: Ποιά άλλα όργανα μπορούν να συνδεθούν στο δευτερεύον των Μ/Σ μετρήσεων;

Απάντηση:

Εκτός από το βολτόμετρο (Μ/Σ τάσης) και το αμπερόμετρο (Μ/Σ έντασης), στο δευτερεύον των Μ/Σ οργάνων μπορούν να συνδεθούν και άλλα όργανα, όπως το βαττόμετρο (σελ. 58, σχ. 1.27α): το πηνίο τάσης (Π.Τ.) του τροφοδοτείται από το δευτερεύον ενός Μ/Σ τάσης και το πηνίο έντασης (Π.Ε.) από το δευτερεύον ενός Μ/Σ έντασης, οπότε μετράμε την ισχύ κυκλωμάτων Υ.Τ. ή μεγάλων ρευμάτων. Με τον ίδιο τρόπο συνδέονται μετρητές ηλεκτρικής ενέργειας (βαττωρόμετρα), συχνόμετρα, συνφμετρα, καταγραφικά και ηλεκτρονόμοι (ρελέ) προστασίας. Στις εγκαταστάσεις μεγάλων ρευμάτων και Υ.Τ. οι Μ/Σ αυτοί τοποθετούνται μόνιμα στους ηλεκτρικούς πίνακες (π.χ. πίνακας αυτοματισμού Υ.Η.Σ. «Στράτος», σχ. 1.27β).

Σύνοψη: (ενδεικτική) Βαττόμετρο (Π.Τ. από Μ/Σ τάσης, Π.Ε. από Μ/Σ έντασης) — επίσης μετρητές ενέργειας, συνφμετρα, συχνόμετρα, ρελέ προστασίας· μόνιμα στους ηλεκτρικούς πίνακες.

Κριτήρια αξιολόγησης:

Βαττόμετρο με τον τρόπο σύνδεσης + άλλα όργανα.

Ερώτηση 13 — Ρεύμα δικτύου από ένδειξη αμπερομέτρου με Μ/Σ έντασης Κ = 1/50

Ερώτηση: Στο σχήμα 1.24α, το αμπερόμετρο δείχνει ένταση ρεύματος 4,2Α. Αν ο Μ/Σ έχει σχέση μεταφοράς Κ=1/50, πόση ένταση ρεύματος περνά απ' το δίκτυο, δηλ. το πρωτεύον του Μ/Σ; (ΑΠ. Ι1=20Α)

Απάντηση:

Στον Μ/Σ έντασης ισχύει \( \frac{I_2}{I_1} = \frac{W_1}{W_2} = K \), άρα \( I_1 = \frac{I_2}{K} \) (1.15, σελ. 56). Με την ένδειξη του αμπερομέτρου I2 = 4,2 A και Κ = 1/50 (το πρωτεύον έχει 50 φορές λιγότερες σπείρες από το δευτερεύον, ώστε το ρεύμα να υποβιβάζεται 50 φορές): \( I_1 = \frac{4{,}2}{1/50} = 4{,}2 \cdot 50 = 210\,A \).
Παρατήρηση: η απάντηση που δίνει το βιβλίο (Ι1 = 20 A) δεν προκύπτει από τα δεδομένα της εκφώνησης — 20 A αντιστοιχούν σε ένδειξη 0,4 A (0,4·50 = 20 A), οπότε πιθανότατα το «4,2 Α» είναι τυπογραφικό λάθος αντί για «0,4 Α». Με τα δεδομένα όπως τυπώνονται, το ρεύμα του δικτύου είναι 210 A· η μέθοδος (I1 = I2·50) είναι σε κάθε περίπτωση η ίδια. (Επαληθεύτηκε με κώδικα.)

Σύνοψη: I1 = I2/Κ = 4,2·50 = 210 A με τα δεδομένα της εκφώνησης· το (ΑΠ. 20 A) του βιβλίου αντιστοιχεί σε ένδειξη 0,4 A — τυπογραφικό.

Κριτήρια αξιολόγησης:

Σωστή σχέση I1 = I2/Κ + επισήμανση της ασυμφωνίας με το βιβλίο.

Ερώτηση 14 — Τάση ζυγών από ένδειξη βολτομέτρου με Μ/Σ τάσης Κ = 96

Ερώτηση: Στο σχήμα 1.22α ο Μ/Σ έχει σχέση μεταφοράς Κ=96 και το βολτόμετρο δείχνει 69V. Τι τάση επικρατεί στους ζυγούς R-T; (ΑΠ. U1=6624V)

Απάντηση:

Στον Μ/Σ τάσης η μετρούμενη τάση προκύπτει πολλαπλασιάζοντας την ένδειξη επί τη σχέση μεταφοράς: \( U_1 = K \cdot U_2 \) (1.14, σελ. 55). Άρα \( U_1 = 96 \cdot 69 = 6624\,V \) ≈ 6,6 kV — η τάση μεταξύ των ζυγών R-T (L1-L3). Συμφωνεί με το (ΑΠ.) του βιβλίου.

Σύνοψη: U1 = Κ·U2 = 96·69 = 6624 V.

Κριτήρια αξιολόγησης:

Σωστός τύπος και αποτέλεσμα.

Ερώτηση 15 (πολλαπλής επιλογής) — Τυλίγματα 3~ ΑΜ/Σ

Ερώτηση: Οι 3~ ΑΜ/Σ λειτουργούν όπως και οι αντίστοιχοι Μ/Σ και έχουν συνολικά: α. ένα τύλιγμα. β. δύο τυλίγματα. γ. τρία τυλίγματα. δ. έξι τυλίγματα.

Απάντηση:

Σωστή απάντηση: γ. τρία τυλίγματα — στον 3~ ΑΜ/Σ «υπάρχει μόνο ένα τύλιγμα ανά φάση» (σελ. 53), άρα τρία συνολικά — έναντι έξι στον 3~ Μ/Σ (Υ.Τ. + Χ.Τ. ανά φάση).

Σύνοψη: γ — τρία (ένα ανά φάση).

Κριτήρια αξιολόγησης:

Σωστό γράμμα.

Ερώτηση 16 (πολλαπλής επιλογής) — Το πρωτεύον του Μ/Σ τάσης συνδέεται με

Ερώτηση: Στον Μ/Σ τάσης το πρωτεύον τύλιγμα συνδέεται με: α. το βολτόμετρο. β. το δίκτυο Χ.Τ. γ. το δίκτυο Υ.Τ. δ. τη γη.

Απάντηση:

Σωστή απάντηση: γ. το δίκτυο Υ.Τ. — το πρωτεύον συνδέεται στους ζυγούς της Υ.Τ. που θέλουμε να μετρήσουμε, το δευτερεύον με το βολτόμετρο και το ένα άκρο του γειώνεται (σελ. 55).

Σύνοψη: γ — το δίκτυο Υ.Τ.

Κριτήρια αξιολόγησης:

Σωστό γράμμα.

Ερώτηση 17 (πολλαπλής επιλογής) — Ο Μ/Σ έντασης πρέπει να διατηρείται συνεχώς

Ερώτηση: Ο Μ/Σ έντασης (ρεύματος) πρέπει να διατηρείται συνεχώς: α. σε λειτουργία. β. βραχυκυκλωμένος. γ. στο κύκλωμα. δ. εκτός κυκλώματος.

Απάντηση:

Σωστή απάντηση: β. βραχυκυκλωμένος — το δευτερεύον του Μ/Σ έντασης δεν πρέπει ποτέ να μένει ανοικτό — πρέπει να είναι συνεχώς κλειστό μέσω του αμπερομέτρου (πρακτικά βραχυκύκλωμα) ή, όταν αφαιρούμε το όργανο, ρητά βραχυκυκλωμένο (σελ. 58)· αλλιώς αναπτύσσεται επικίνδυνη υπέρταση.

Σύνοψη: β — βραχυκυκλωμένος (κλειστό δευτερεύον).

Κριτήρια αξιολόγησης:

Σωστό γράμμα + αιτιολόγηση.

Ερώτηση 18 (πολλαπλής επιλογής) — ΑΜ/Σ έναντι κλασικών Μ/Σ ίδιας ισχύος

Ερώτηση: Οι αυτοΜ/Σ σε σχέση με τους κλασσικούς Μ/Σ, ίδιας ισχύος έχουν: α. λιγότερες απώλειες. β. μικρότερο κόστος κατασκευής. γ. μεγαλύτερο βαθμό απόδοσης. δ. όλα τα παραπάνω.

Απάντηση:

Σωστή απάντηση: δ. όλα τα παραπάνω — «χαμηλότερο κόστος κατασκευής, λόγω του ενός τυλίγματος αλλά και του μικρότερου βάρους των αγωγών και επομένως και λιγότερες απώλειες, δηλ. πολύ καλύτερο βαθμό απόδοσης» (σελ. 52).

Σύνοψη: δ — όλα τα παραπάνω.

Κριτήρια αξιολόγησης:

Σωστό γράμμα.

Ερώτηση 19 (πολλαπλής επιλογής) — Μέγιστη μετρούμενη τάση με Κ = 60 και βολτόμετρο 250 V

Ερώτηση: Με έναν Μ/Σ τάσης, που έχει Κ=60 και ένα βολτόμετρο, με κλίμακα μέχρι 250V, μπορούμε να μετρήσουμε τάσεις έως: α. 10.000V. β. 15.000V. γ. 20.000V. δ. 25.000V.

Απάντηση:

Σωστή απάντηση: β. 15.000 V — U1 = Κ·U2 = 60·250 = 15.000 V.

Σύνοψη: β — 60·250 = 15.000 V.

Κριτήρια αξιολόγησης:

Σωστό γράμμα + υπολογισμός.

Ερώτηση 20 (πολλαπλής επιλογής) — ΑΜ/Σ με μεταβολή τάσης σε μεγάλα όρια

Ερώτηση: Οι αυτοΜ/Σ με δυνατότητα μεταβολής της τάσης του δευτερεύοντος σε πολύ μεγάλα όρια, ονομάζονται: α. Μ/Σ οργάνων μέτρησης. β. τριφασικοί αυτοΜ/Σ. γ. ρυθμιζόμενοι αυτοΜ/Σ. δ. αυτοΜ/Σ υποβιβασμού.

Απάντηση:

Σωστή απάντηση: γ. ρυθμιζόμενοι αυτοΜ/Σ — «ΑΜ/Σ με δυνατότητα μεταβολής της τάσης του δευτερεύοντος σε πολύ μεγάλα όρια (π.χ. από 0 ως 250 V), που λέγονται Μ/Σ ρύθμισης ή ρυθμιζόμενοι ΑΜ/Σ» (σελ. 53).

Σύνοψη: γ — ρυθμιζόμενοι αυτοΜ/Σ (Μ/Σ ρύθμισης).

Κριτήρια αξιολόγησης:

Σωστό γράμμα.

Αντιστοίχιση — Οι αριθμοί του σχήματος 1.24β με τα τμήματα του Μ/Σ έντασης

Ερώτηση: Αντιστοιχείστε τους αριθμούς του σχήματος 1.24β με τα παρακάτω τμήματα του Μ/Σ έντασης: Α) πυρήνας Μ/Σ. Β) πρωτεύον τύλιγμα. Γ) δευτερεύον τύλιγμα. Δ) εξωτερικό περίβλημα. Ε) ακροδέκτες δευτερεύοντες. ΣΤ) βίδες για σύνδεση δευτερεύοντος. Ζ) διπλοί ακροδέκτες για σύνδεση με καλώδιο.

Απάντηση:

Το σχήμα 1.24β (σελ. 56) δείχνει σε τομή έναν Μ/Σ έντασης 400 A με επτά αριθμημένες γραμμές-δείκτες, από πάνω προς τα κάτω: οι 1 και 2 δείχνουν στο πάνω μέρος, όπου βρίσκονται οι χονδροί ακροδέκτες με τις βίδες στους οποίους βιδώνεται το καλώδιο της γραμμής και η χάλκινη μπάρα που περνά μέσα από τον πυρήνα (το πρωτεύον — λίγες σπείρες/ένας αγωγός μεγάλης διατομής)· οι 3, 4, 5 δείχνουν στο μέσο, στο τυλιγμένο πηνίο πάνω στον δακτυλιοειδή πυρήνα (δευτερεύον — πολλές λεπτές σπείρες), στον πυρήνα από ελάσματα και στο περίβλημα (κέλυφος) που τα εγκλείει· οι 6 και 7 δείχνουν στη βάση, στους μικρούς ακροδέκτες του δευτερεύοντος (k-l) και στις βίδες σύνδεσής τους προς το αμπερόμετρο.
Ενδεικτική αντιστοίχιση: 1 → Ζ (διπλοί ακροδέκτες για σύνδεση με καλώδιο), 2 → Β (πρωτεύον τύλιγμα — η μπάρα/αγωγός μεγάλης διατομής), 3 → Γ (δευτερεύον τύλιγμα — το πηνίο), 4 → Α (πυρήνας Μ/Σ), 5 → Δ (εξωτερικό περίβλημα), 6 → Ε (ακροδέκτες δευτερεύοντος), 7 → ΣΤ (βίδες για σύνδεση δευτερεύοντος). Η λογική της αντιστοίχισης προκύπτει από την κατασκευή του Μ/Σ έντασης (σελ. 56): το ρεύμα του κυκλώματος μπαίνει από τους μεγάλους ακροδέκτες στο πρωτεύον, το δευτερεύον είναι το πηνίο πάνω στον πυρήνα και καταλήγει στους μικρούς ακροδέκτες 0-5 A· τα ζεύγη 1/2 και 6/7 μπορεί να αντιστοιχούν εναλλάξ (ακροδέκτες ↔ βίδες), γι' αυτό η απάντηση δίνεται ως ενδεικτική με βάση την εικόνα.

Σύνοψη: (ενδεικτική) Ενδεικτικά: 1-Ζ, 2-Β, 3-Γ, 4-Α, 5-Δ, 6-Ε, 7-ΣΤ — πάνω οι χονδροί ακροδέκτες καλωδίου και η μπάρα του πρωτεύοντος, στη μέση δευτερεύον-πυρήνας-περίβλημα, κάτω οι μικροί ακροδέκτες δευτερεύοντος με τις βίδες τους.

Κριτήρια αξιολόγησης:

Λογική διάταξη πρωτεύον (πάνω, χονδρό) / δευτερεύον (πηνίο) / ακροδέκτες δευτερεύοντος (κάτω)· δεκτές εναλλαγές 1↔2, 6↔7.

Προηγούμενο Στοιχείο

Επιστροφή στην Ενότητα

Επόμενο Στοιχείο