Elektrárne

Obrázok č. 1: a) klasická tepelná elektráreň (uhlie, plyn, biomasa), b) jadrová elektráreň (urán)

Tepelná elektráreň spaľovaním paliva vytvára teplo. Teplo ohrieva vodu a vzniká para. Para roztáča turbínu, ktorá je spojená s alternátorom. Alternátor vyrába prúd. V chladiacej veži sa voda skvapalní. Tepelné elektrárne na Slovensku dodávajú väčšinu elektrickej energie. Spaľuje sa uhlie, zemný plyn a biomasa. Spustenie tepelnej elektrárne trvá niekoľko dní.

Jadrova eletráreň má rovnaký princíp ako klasická tepelná, ale na zohrievanie sa používa štiepny materiál, obvykle Urán. Kôli rádioaktivite má elektráreň dva okruhy s vodou. Urán je zasúvaný vo forme tyčí do tlakového reaktora, v ktorom je ťažká voda. Táto voda odovzdáva teplo vo výmenniku tepla ľahkej vode, z ktorej vzniká para ako v klasickej tepelnej eletrárni. Vyhorené palivo sa ukladá do betónových podzemných skladov, alebo sa posiela na prepracovanie do Ruska.

Slnečná elektráreň môže pracovať na princípe tepelnej elektrárne, zrkadlá sústreďujú lúče a ohrievajú tekutinu v nádobe. Alebo môžu byť použité fotolektrické články na priamy prevod svetla na elektrinu. V tomto prípade je tiež výhodné koncetrované svetlo lacnými zrkadlami na malé plochy drahého fotovoltického článku. Zaoblené zrkadlá ohrievajú olej v priehladných trubiciach. Olej vo výmenníku teplu ohrieva vodu na paru.

Vodná elektráreň využíva tlak vody na roztočenie vodnej turbíny. Budujú sa sypané alebo betónové priehrady na zvýšenie hladiny vody a tým aj tlaku. Turbíny sú umiestnené v spodnej časti priehrady, voda sa k nim privádza potrubiami. Vodná elektráreň môže byť prietoková - voda ide iba v jednom smere, alebo prečerpávacia - normálne fuguje ako prietoková, ale v čase prebytku elektriny prečerpáva vodu zo spodnej do vrchnej nádrže. Na Slovensku sú veľké vodné elektrárne v Gabčíkove na Dunaji a na úseku rieky Váh. Malé vodné elektrárne môžu byť aj na menších riekach. Na mori sa budujú prílivové elektrárňe, ktoré využívajú rozdiel hladín pri prílive a odlive.

Veterná elektráreň využíva silu vetra na roztočenie veľkých vrtúľ. Vrtule majú automatickú brzdu proti nadmernému roztočeniu vo víchrici. Elektrárňe sa budujú na miestach kde je trvalý vietor - more a púšte. Na Slovensku sú rentabilné iba pri štátnych dotáciach. Spôsobujú trvalý hluk až do frekvencií ultrazvuku.

Rozvodná elektrizačná sústava

Označovanie napätií:

• MN - malé napätie - do 50 V
• NN - nízke napätie - do 600 V
• VN - vysoké napätie - do 30 kV
• VVN - velmi vysoké napätie - do 170 kV
• ZVN - zvlášť vysoké napätie - do 800 kV
• UVN - ultravysoké napätie - nad 800 kV

Používané napätia:

• do 12 V - spotrebiče na batérky a akumulátory
• 230 / 400 V - domácnosti a podzemné vedenia
• 30kV - vzdušné vedenia pre mestá
• 170 kV - diaľkové vedenia
• 400 kV - medzištátne vedenia

Časti sústavy:

1. dipečing - riadi elektrickú sústavu, zapína vodné elektrárne v čase odberových špičiek, zapína diaľkovo spotrebiče na nízku tarifu (bojler, elektrické kúrenie) v čase malej spotreby, presmeruje energiu pri poruchách časti sústavy
2. elektráreň - alternátor vyrába energiu s napätím 10 000 V, preto sa transformuje v elektrárni na vysoké napätie
3. diaľkové vedenia - stožiare, keramické izolátory, oceľové laná - vodiče
4. transformátory - na stĺpoch, na zemi, v špeciálnych domčekoch
   
5. rozvodne - rozvetvujú elektrické vedenia pri mestách
6. podzemné vedenia 230 V / 400 V v mestách a dedinách
7. rozvodná skrinka pred domom pripája podzemné vedenie a obsahuje poistky
8. ističe a poistky v dome - istia jednotlivé okruhy v bytoch, vchodoch, spoločných priestoroch
9. rozvodná skrina pre skupinu bytov v bytovom dome
   
10. vedenia v stenách, staršie hliníkové, alebo novšie medené
11. svorkovnice, vypínače a zásuvky
12. pohyblivé prívody spotrebičov a predlžovačky, sú zo splietaných medených vodičov s kvalitnou izoláciou
13. spotrebiče - napríklad práčka, žehlička, mikrovlnka, počítač, elektrický sporák, vŕtačka, flexka, cirkulárka, vodné čerpadlo>

Značenie vodičov

V mestách sú transformátory zapojené do hviezdy. Z transformátora vychádzajú 3 fázové vodiče a 1 nulový vodič. Fázové vodiče sa značia L1, L2, L3. Nulový vodič N. V rozvodnej skrini pred domom je vytvorený ochranný vodič, ktorý je uzemnený a spojený s nulovým vodičom. Značí sa PE. Ak má nulový vodič funkciu ochrannáho, značí sa PEN. Fázové vodiče sú čierne, nulový tmavomodrý a ochranný maá žltozelené pásiky. Medzi fázovým a nulovým vodičom je fázové napätie 230 V, medzi jednotlivým fázami je združené napätie 400 V.

Ochrana pred úrazom elektrickým prúdom

Ochrana pred nebezpečným dotykom

• izolácia
  • pracovná - lakovanie, PVC - umožňuje činnosť elektrickým strojom,
  • ochranná - PVC, kryty - vytvára základnú ochranu pred úrazom elektrickým prúdom,
  • doplnková - kryty a zábrany - zvyšuje stupeň ochrany
• ochrana nulovaním - kovový obal sa pripojí na nulovací vodič
• ochrana pospájaním - všetky kovové predmety sa vodivo pospájajú. Takto nemôže vzniknúť rozdiel napätí medzi nimi. Táto ochrana dopĺňa ochranu nulovaním.
• nadprúdová ochrana - rieši prúd zvedený do zeme. Zariadenie meria rozdiel prúdov pretekajúcim cez fázy a nulak. Pri najmešom rozdiele vypne prúd. Táto ochrana sa odporúča len do nových budov, pretože v starších môžu drobné poruchy izolácie vyvolávať neustále vypínanie prúdu.

Obrázok č. 3: a) Zapojenie bytovej zásuvky, b) Ochrana nulovaním

Úder blesku môže byť priamy alebo nepriamy - idnukované napätie vo vodičoch blízko blesku. Blesk má milióny voltov, 100-tisíce ampér, trvanie mikrosekundy, opakovanie 10ky až 100ky krát po sebe. Spôsobuje prudké ohriatie a roztrhnutie matriálu, zničenie elektrických zariadení, úraz človeka elektrickým prúdom.

Ochrana pred úderom blesku:

• uzemnený bleskozvod - zvedie prúd blesku do zeme. Obsahuje kolmú tyč a kovové lano na keramických podložkách a hliníkový zemniaci pás.
• bleskoistky - majú za úšel skratovať napúätie blesku medzi vodičmi a do zeme. Bleskoistky sú normálne rozpojené, netečie nimi prúd, ale pri privedení vysokého napätia sa otvoria a skratujú.

Prvá pomoc pri úraze elektrickým prúdom

• vypneme prúd - odpojíme ističe, vypneme stýkač...
• obnovíme základné životné funkcie - skotrolujeme dýchanie a tep srdca. Dýchanie obnovíme umelé dýchaním cca 16 vdychov za minútu, tep srdca masírovaním srdca - silnym stlačením hrudného koša niekoľkokrát za sebou, a to celé niekoľkokrát za minútu.
• zavoláme rýchlu zdravotnú pomoc, tel. 155.

Otázky na opakovanie

1. Vymenujte časti elektrárne
   1. tepelnej
   2. jadrovej
2. Vymenujte časti elektrickej rozvodnej sústavy
   1. od elektrárne po domovú prípojku
   2. od domovej prípojky po spotrebič
3. Nakreslite zapojenie transformátora, vodiče a ich označenie, napätia a ich hodnoty pre nízke napátie pre:
   1. zapojenie do hviezdy
   2. zapojenie do trojuholníka
4. Vysvetlite
   1. princíp ochrany nulovaním
   2. prvú pomoc pri úraze elektrickým prúdom