Transcript el_ob_3(3).

Univerzita Mateja Bela v Banskej Bystrici
Fakulta prírodných vied
Katedra techniky a technológií
Jednoduché elektrické obvody
Elektrické spotrebiče v domácnosti
Elektronický učebný text pre predmet
Technika pre 6. ročník
základnej školy
ŠTART
2009
© Ing. Ján Pavlovkin, PhD.
Návod na používanie
Práca s týmto elektronickým učebným textom je jednoduchá
a prehľadná.
Zo snímku OBSAH sa môžete dostať na jednotlivé témy
kliknutím na nadpis požadovanej témy. Späť na snímok
OBSAH sa môžete vrátiť pomocou tlačidla:
Pohybovať sa v jednotlivých kapitolách môžeme pomocou
tlačidla akcie, naspäť
a dopredu stlačením klávesu
medzerník.
Ukončenie práce stlačením klávesu Esc.
2
OBSAH
Technické zobrazovanie v elektrotechnike
Jednoduchý a rozvetvený elektrický obvod
Účinky elektrického prúdu a ich využitie v spotrebičoch
Elektrické spotrebiče v domácnosti
•
svetlené,
•
tepelné elektrické spotrebiče.
3
Technické zobrazovanie v elektrotechnike
Pre jednoduchšie kreslenie obvodov sa používajú
schematické značky. Často sa nepodobajú na skutočné
súčiastky, ktoré znázorňujú a ich rozmiestnenie v schéme
nemusí zodpovedať polohe v skutočnom zariadení
Pri navrhovaní a zapájaní elektrotechnických obvodov sa používajú
elektrické schémy. Súčiastky elektrotechnických obvodov sa v schémach
zobrazujú pomocou normalizovaných značiek. Schematické značky sú
symboly elektrotechnických súčiastok.
4
Schematické značky
5
Elektrotechnické schémy
Obvodová schéma:
1. Riadková schéma.
2. Obvodová schéma so
zbernicami hore a dole.
Situačná schéma
Bloková schéma
6
Jednoduchý a rozvetvený elektrický obvod
I
kontakt
A
U
R1
A
A
R2
V jednoduchom elektrickom obvode sú spotrebiče
zapojené len za sebou. Elektrický prúd je v celom
obvode rovnaký a jeho veľkosť sa riadi
základnými elektrotechnickými zákonmi.
7
Jednoduchý a rozvetvený elektrický obvod
I
kontakt
U
A
R1
I1
A
R2
I2
A
V rozvetvenom elektrickom obvode sú spotrebiče
zapojené aj vedľa seba. Elektrický prúd je v
jednotlivých vetvách rozdielny a jeho veľkosť sa
riadi základnými elektrotechnickými zákonmi.
8
Princíp elektrických sviečok
na stromček
Zapojenie žiaroviek do série (za sebou):
Ak zapojíme dve rovnaké žiarovky
(6 V/0,05 A alebo 3,5 V/0,2 A) do série, po
zopnutí spínača sa rozsvietia obidve
žiarovky súčasne. Svietia však slabšie. Ak
uvoľníme jednu žiarovku v objímke, zhasnú
obidve žiarovky. Porucha jednej žiarovky
má vplyv na činnosť celého obvodu.
Príkladom sériového zapojenia väčšieho
počtu žiaroviek sú elektrické sviečky na
vianočný stromček.
Zapojenie žiaroviek paralelne (vedľa seba):
Pri paralelnom zapojení dvoch žiaroviek po
stlačení svietia obidve žiarovky dostatočne.
Porucha jednej nemá vplyv na druhú.
9
Využitie v praxi 1/6
Bez toho, aby sme si to uvedomovali, stretávame sa
v bežnom živote takmer denne s predmetmi, ktorých
spoľahlivá funkcia je založená na využití jednosmerného
prúdu.
V nasledujúcich príkladoch uvidíme, kde sa môžu
prakticky uplatniť prvky jednosmerného obvodu, s ktorými
sme sa už zoznámili.
10
Využitie v praxi 2/6
17
Jednoduchá vrecková baterka
predstavuje základnú formu
jednosmerného obvodu.
Žiarovka je cez pružné kontakty
spínača spojená priamo so
suchým článkom.
Technologický vývoj však aj tu
umožňuje použiť nové
obvodové prvky, ktoré sú
prínosom pre dizajn, alebo
pridávajú ďalšie funkcie pri
zachovaní kompaktných
rozmerov (výkonné LED,
mikrospínače, časovače a pod.).
11
Využitie v praxi 3/6
18
Srdcom vreckovej kalkulačky
je mikroprocesor, ktorý
vypočíta za zlomok sekundy
množstvo matematických
operácií. Nízky odber prúdu
umožňuje pre napájanie
obvodov použiť solárne články
(často v kombinácii
s batériami). Vedenie medzi
obvodovými prvkami ale aj
kontakty tlačidiel sú vo forme
plošného spoja, čo umožňuje
minimalizovať vonkajšie
rozmery.
12
Využitie v praxi 4/6
19
Osvetlenie bicykla výraznou
mierou ovplyvňuje bezpečnosť
jazdy.
Dynamo, ktoré využíva na
výrobu elektrickej energie pre
svetlo pohybovú energiu
otáčajúceho sa kolesa, patrilo
dlho medzi jediné a najviac
rozšírené zdroje
jednosmerného napätia.
V súčasnosti sa s obľubou
používajú LED svietidlá
napájané batériami s ktorými
tvoria kompaktný, mobilný
celok.
13
Využitie v praxi 5/6
Podľa zákona musí byť každý bicykel vybavený vpredu bielym svetlom
a vzadu svetlom červeným tak, aby bolo i v tme dobre viditeľné.
Pre bezpečnú jazdu za zníženej viditeľnosti je dôležité mať v poriadku
všetky časti osvetlenia.
Osvetľovaciu sústavu bicykla tvorí svetlomet, koncové svetlo a zdroj.
Ako zdroj elektrického prúdu môže byť dynamo alebo batéria.
Prúd generovaný dynamom v pripojenom uzavretom obvode má
premenlivú veľkosť, ale stále ten istý smer. Keďže rotor dynama je
spojená s kolesom, tak rýchlosť otáčania kolesa má priamy vplyv na
rýchlosť otáčania rotora dynama. Preto môžeme pozorovať vyššiu
intenzitu svietivosti žiarovky pri rýchlejšej jazde na bicykli (pri
rýchlejšom otáčaní kolesa bicykla).
1 – svetlomet
2 – zdroj (dynamo)
3 – zadné svetlo
14
Využitie v praxi 6/6
20
V automobile pracujú sústavy
niekoľkých obvodov,
ktorých počet a zložitosť
stále narastá. Jednotlivé
okruhy sú napájané
jednosmerným napätím, ktoré
dodáva zdrojová súprava auta.
Zariadenia pracujú
v jednovodičovom zapojení,
preto musia umožňovať trvale
vodivé spojenie s kostrou
vozidla, ktorá je pripojená na
záporný pól a tvorí druhý
vodič obvodu.
15
Elektrické spotrebiče v domácnosti
Základné rozdelenie spotrebičov v domácnosti
Tepelné elektrické spotrebiče
Chladiace elektrické spotrebiče
Mechanické elektrické spotrebiče
Elektronické elektrické spotrebiče
Svetelné elektrické spotrebiče
16
Tepelné elektrické spotrebiče
Tepelné elektrické spotrebiče sú spotrebiče, v ktorých sa
premieňa elektrická energia na tepelnú.
Tieto spotrebiče majú výhrevné teleso, ktoré je vyrobené
z odporového materiálu (tantal, nikelín) a z tepelne odolného
izolantu (keramická hmota, teflón).
Prechodom elektrického prúdu odporovým drôtom, ktorý je
umiestnený vo výhrevnom telese, vznikne teplo, ktoré sa
využíva na ohrev.
17
Príklad tepelného elektrického spotrebiča
Teplotu žehličky upravujeme regulačným krúžkom. Otáčaním krúžku sa mení
poloha bimetalického pásika, ktorý prerušuje prívod elektrického prúdu do
výhrevného telesa žehliacej plochy. Cieľom regulácie je udržiavať teplotu
žehličky na požadovanej hodnote, zodpovedajúcej žehlenému materiálu.
nastavovacia skrutka
bimetalový pásik
výhrevné teleso
18
Chladiace elektrické spotrebiče
Chladiace elektrické spotrebiče
sa používajú na umelé chladenie
pomocou elektrickej energie.
Tieto zariadenia z uzavretého
priestoru odoberajú teplo, čím sa
daný priestor ochladzuje.
Patria sem chladničky, mrazničky
a klimatizačné zariadenia.
Podľa konštrukcie ich delíme na
kompresorové a absorbčné.
19
Mechanické elektrické spotrebiče
Mechanické elektrické spotrebiče sú zariadenia, ktoré
menia elektrickú energiu prostredníctvom elektromotora na
mechanickú prácu.
Sú to napr. mixéry, šľahače, roboty, mlynčeky, vysávače.
20
Elektronické elektrické spotrebiče
Elektronické elektrické spotrebiče sú spotrebiče,
ktorých hlavnou časťou je elektronika. Do tejto skupiny
patria automatická pračka, rozhlasové a televízne
prijímače, magnetofóny, gramofóny, CD prehrávače,
počítače, mikrovlné rúry, kalkulačky, videorekordéry,
satelitné prijímače a pod. Hoci automatická pračka má aj
elektrický motor a mohla byť zaradená medzi mechanické
elektrické spotrebiče, má aj výhrevné teleso a preto mohla
byť zaradená aj medzi tepelnými elektrickými spotrebičmi,
ale otáčky elektrického motora v pracom cykle aj pri
odstreďovaní, ako aj prechod prúdu výhrevným telesom
v súčasných automatických pračkách riadi elektronika
podľa zvoleného programu prania.
21
Svetelné elektrické spotrebiče
Elektrické zdroje svetla premieňajú dodávanú
elektrickú energiu na svetlo.
Najviac sa využívajú dva princípy tejto premeny:
1. Teplotné žiarenie používajú klasické žiarovky
a halogénové žiarovky. Tento spôsob výroby
svetla je veľmi málo účinný.
2. Výbojové zdroje svetla. Elektrický výboj
produkuje optické žiarenie vo viditeľnej alebo
v neviditeľnej (ultrafialovej, infračervenej) oblasti.
Ultrafialové žiarenie sa na viditeľné svetlo mení
pomocou luminofóru naneseného na vnútornej
strane banky svetelného zdroja.
22
Volfrámová žiarovka
23
Zapínanie pouličného osvetlenia
Pouličné osvetlenie sa zapína
pomocou snímačov osvetlenia.
Snímače reagujú na prirodzené
svetlo, prípadne na rozdiel v jase
svetelného lúča, ktorý dopadá na
snímač.
Snímače osvetlenia využívajú
fotoelektrický jav.
Ako náhle klesne prirodzené
svetlo, poulične osvetlenie sa
zapne automaticky.
24
Základné zásady prevádzky
a údržby elektrických spotrebičov
spotrebiče nikdy nepreťažujeme,
udržujeme ich v suchom prostredí aby nekorodovali
a nevzniklo nebezpečenstvo skratu,
prívodné káble udržujeme v nepoškodenom stave,
spotrebiče umiestňujeme na tepelne a elektricky
nevodivú podložku a zapájame ich len na napätie, na
ktoré sú konštruované.
pred akýmkoľvek použitím elektrického spotrebiča, resp.
po akomkoľvek zásahu v zmysle údržby spotrebiča pred
uvedením spotrebiča do činnosti prekontrolovať jeho
funkčný stav, kompletnosť, umiestnenie spotrebiča,
správne upevnenie jeho súčastí a pod.,
činnosť spotrebiča najprv odskúšať naprázdno a až
následne ho zaťažiť.
25
Životné prostredie
Batérie rôznych druhov, ktoré tvoria najrozšírenejšiu
skupinu zdrojov jednosmerného napätia, obsahujú okrem
cenných druhotných surovín aj množstvo látok a kovov
nebezpečných pre životné prostredie. NiCd batérie
obsahujú nikel a toxické kadmium, škodlivými zložkami
NiMH batérií sú zase nikel a zlúčeniny kobaltu,
zirkónu,chrómu...
21
Pripomeňme si, že použité batérie tvoria
nebezpečný odpad a preto je v spoločnom záujme
ochrany životného prostredia ich ekologická
likvidácia.
26
Úlohy
1
Zopakujte, ktoré častice v kovových vodičoch vedú elektrický
prúd.
2
Definujte, aké podmienky musia byť splnené, aby obvodom
prechádzal elektrický prúd.
3
Opíšte stručne, akú funkciu plnia jednotlivé prvky jednoduchého
jednosmerného elektrického obvodu.
4
Opíšte dynamo bicykla z hľadiska premeny energie.
5 V elektrickom obvode sú zapojené ako spotrebiče dve žiarovky raz
za sebou, raz vedľa seba. Porovnajte v obidvoch prípadoch vplyv
prerušenia vlákna jednej zo žiaroviek na ďalšiu funkciu obvodu.
6 Uviedli sme niekoľko praktických príkladov napájania
jednosmerných elektrických obvodov. Aplikujte uvedené (prípadne
iné) jednosmerné zdroje na ďalšie predmety bežnej potreby.
27
ZOZNAM ELEKTRONICKÝCH ZDROJOV
1 http://www.goodlivingtips.co.uk/site/2008/03/index.html
(dostupné 2008-12-26, upravené)
2 http://www.exide.sk/sk/pic/ostatne/gel.jpg (2008-12-26, upr.)
3 http://www.spacycles.co.uk/products.php?plid=m2b15s133p105 (2008-12-26, upr.)
4 http://www.solarenergy.sk/sk/stranka/fotovoltaika/fv-produkty (2008-12-26, upr.)
5 http://www.obchodnet.cz/inshop/pictures/00151195.jpg (2008-12-26, upr.)
6 http://img.tomshardware.com/us/2005/12/12/exit_the_sony_vaio_s/sony_led.jpg (upr.)
7 http://cnyxqp.win.mofcom.gov.cn/en/plate01/product.asp?id=50138 (2008-12-26, upr.)
8 http://www.boschservis.sk/?s=59&lg=1 (2008-12-26, upr.)
9 http://www.zoul.sk/silove.php (2008-12-27, upr.)
10 http://www.flickr.com/photos/hinkelstone/2435823037/ (2008-12-27, upr.)
11 http://www.enika.sk/sk/uvod.html (08-12-27, upr.)
12 http://www.medeko.sk/sk/odliatky_zliatiny/cinove_spajky.php (09-01-05, upr.)
13 http://www.sega.sk/picture/prod_sm/prepokrsm.jpg (09-01-05, upr.)
14 http://www.oichan.org/mods/starter/starter2.htm (09-01-05, upr.)
15 http://www.aquavolt.com.au/index.html (09-01-05, upr.)
16 http://www.tregcentral.com/scripts/prodView.asp?idProduct=126 (09-01-06, upr.)
17 http://www.greenhome.com/prodpix/CC-lc-3-led-flashlight.jpg (09-01-06, upr.)
18 http://www.pinnacle.co.za/img/products/1598.jpg (09-01-08, upr.)
19 http://www.pukydirect.co.uk/cms-files/54-full-crusader.jpg (09-01-08, upr.)
20 http://img.aktualne.centrum.cz/128/16/1281619-nova-skoda-superb-green-line.jpg (09-01-08, upr.)
21 http://www.ekodea.sk/source/nebezp_odpad_otto/nebezp_odpad_otto.htm a
http://www.grinningplanet.com/index.htm (dostupné na internete 2009-01-12, koláž)
Koniec prezentácie
29