Warto przeczytać

W domowej instalacji elektrycznej w Polsce płynie prąd przemienny, jednofazowyprąd jednofazowyjednofazowy, o napięciu skutecznymnapięcie skutecznenapięciu skutecznym 230 V i częstotliwości 50 Hz, a w miejscach szczególnie narażonych na porażenie prądem, instaluje się dodatkowy przewód uziemiający.

To zdanie zawiera wszystkie informacje, jakie chcemy Ci przekazać. Poniżej objaśniamy i rozwijamy każde zawarte w nim zagadnienie.

Prąd przemienny

Prąd przemienny płynie na przemian, raz w jedną, a raz w drugą stronę. Taki prąd najłatwiej wytworzyć w generatorach elektrowni, które działają na zasadzie indukcji elektromagnetycznejzjawisko indukcji elektromagnetycznejindukcji elektromagnetycznej. Regularna zmienność umożliwia też łatwą zmianę napięcia, konieczną do przesyłu energii na duże odległości, w celu zminimalizowania strat. Wykres zmian napięcia wraz z upływem czasu pokazano na Rys. 1.

RkRPQQui1oRzD

Rys. 1. Rysunek przedstawia wykres zależności napięcia od czasu. Na osi pionowej jest napięcie na osi poziomej jest czas. Wykres ma kształt sinusoidy.

Prąd jednofazowy

Z pewnością wiesz, że na słupach energetycznych zawieszone są trzy przewody.

RdiI1yJWho5ml

Rys. 2. Zdjęcie poglądowe przedstawia zwieńczenie słupa energetycznego z zamocowanymi trzema przewodami.

W każdym z nich płynie prąd taki, jak na Rys. 1, ale są one przesunięte w fazie, czyli w czasie. Pokazaliśmy to obrazowo na Rys. 3, na którym oś czasu jest rozciągnięta w porównaniu z Rys. 1.

RsmrHikUfUPvs

Rys. 3. Rysunek przedstawia zależność napięcia od czasu dla prądu trójfazowego. Na osi pionowej jest napięcie, na osi poziomej jest czas. Na osi napięcia zaznaczona jest maksymalna wartość napięcia duże U z indeksem dolnym 0 i ujemne duże U z indeksem dolnym 0. Na wykresie narysowane są trzy sinusoidy przesunięte względem siebie w czasie. Pierwsza narysowana niebieskim kolorem zaczyna się w początku układu, druga w chwili t=0 ma pewną wartość dodatnią, a potem maleje. Trzecia w chwili t=0 ma wartość ujemną. Przesunięcie jednej sinusoidy względem drugiej wynosi 1/3 okresu i 2/3 okresu. Rysunek wygląda tak, jakby sinusoidę przesunąć dwa razy o taki sam odcinek.

Czwartym, zerowym „przewodem” jest ziemia. Jeden ze sposobów połączenia odbiorników do prądu trójfazowego pokazano na Rys. 4.

R1OPhT3P9onws

Rys. 4. Rysunek jest schematem połączenia odbiorników do prądu trójfazowego. Odbiorniki narysowane są w postaci prostokątów. Jedną końcówkę każdy z nich ma podłączoną do wspólnego punktu oznaczonego na rysunku jako 0. Jest to przewód zerowy. Drugi koniec odbiornika jest oznaczony cyfrą 1, 2 lub 3 i jest podłączony do jednej z faz.

Każdy z odbiorników jest podłączony do przewodu zerowegoprzewód neutralny, zerowyprzewodu zerowego i jednej fazy, czyli każdy z nich jest zasilany prądem jednofazowym. Jeśli jednak odbiornik podłączyć na przykład do przewodów fazowychprzewód fazowyprzewodów fazowych 1 i 3, można uzyskać większe napięcie i zasilić urządzenia większej mocy, na przykład w fabryce.

W domowym gniazdku elektrycznym, jedna dziurka podłączona jest do przewodu fazowego, a druga do zerowego. Możemy je odróżnić używając próbnika zawierającego neonówkę. Gdy przyłożymy go do przewodu zerowego, nic się nie wydarzy. Gdy przyłożymy go do przewodu fazowego i dotkniemy kciukiem do metalowego zakończenia, zmienne napięcie spowoduje zaświecenie się neonówki.

Napięcie skuteczne 230 V

W Polsce, w domowej instalacji elektrycznej panuje napięcie 230 V. Ale co to oznacza, skoro wiemy już, że jego wartość cały czas się zmienia? Otóż podawane napięcie prądu przemiennego, to napięcie skutecznenapięcie skutecznenapięcie skuteczne, czyli takie, jakie miałby prąd stały wykonujący tę samą pracę, co prąd zmienny (patrz Rys. 5.).

Rfy67RsKZgN6P

Rys. 5. Wykres przedstawia wykres zależności napięcia od czasu. Na osi pionowej jest odkładane napięcie wyrażone w woltach, na osi poziomej jest czas w sekundach. Wykresem jest sinusoida. Na wysokości 230 V narysowana jest czerwona linia pozioma.

W niektórych państwach stosuje się inne wartości napięcia sieciowego. Na przykład w Ameryce Północnej i Środkowej – 110‑120 V, a w Japonii i na Madagaskarze – 100 V.

Również gniazdka i wtyczki elektryczne mają różne kształty (patrz – Rys. 6.).

R1L83DDQFBMJH

Rys. 6. Na rysunku przedstawiona jest mapa świata, na której siedmioma kolorami zaznaczone są obszary- w każdym z nich używane są inne wtyczki i gniazda. Pod mapą narysowane są kształty jedenastu wtyczek odpowiednio w siedmiu kolorach. Wtyczki i gniazda różnią się kształtem: są okrągłe, kwadratowe i prostokątne, dwie są sześciokątne. Maja dwa lub trzy otwory. Różnią się ułożeniem trzech lub dwóch otworów.

Częstotliwość 50 Hz

Wielkość ta oznacza, że jeden pełny cykl zmienności napięcia, zaznaczony na Rys. 7., powtarza się 50 razy na sekundę.

R1Rz4JmA5w7i3

Rys. 7. Rysunek przedstawia wykres zależności napięcia od czasu. Na osi pionowej jest napięcie na osi poziomej jest czas. Wykres ma kształt sinusoidy. Pełen cykl zmian napięcia, cały okres jest zaznaczony pozioma kreską poprowadzoną między dwoma najbliżej położonymi maksymalnymi wartościami napięcia- dwoma najbliższymi grzbietami sinusoidy.

Na świecie spotyka się także prąd sieciowy o częstotliwości 60 Hz – w większości krajów amerykańskich oraz w zachodniej części Japonii.

Uziemienie

W miejscach szczególnie narażonych na porażenie prądem, na przykład w łazience i kuchni, gdzie urządzenia elektryczne mogą mieć kontakt z wodą, w gniazdkach instaluje się dodatkowe zabezpieczenie, zwane uziemieniem. Wystający bolec połączony jest przewodem bezpośrednio z ziemią. Jeżeli metalowa obudowa urządzenia jest uziemiona, mamy pewność, że nie pojawi się na niej napięcie elektryczne, nawet w przypadku awarii.

Słowniczek