Fizika 05.21.

A váltakozó áram hatásainak néhány gyakorlati alkalmazása

Elektromos melegítő eszközök

Különböző ellenállású huzalokat sorba kapcsolva azt tapasztaljuk, hogy a nagyobb ellenállású huzal jobban felmelegszik. Ezért az elektromos melegítő eszközökbe fűtőszálként nagy ellenállású huzalt építenek be.

Ezt az ellenálláshuzalt legtöbbször porcelángyöngyökkel szigetelik el a berendezés többi fém részétől. Ilyen felépítésű az elektromos főzőlap, a villanyvasaló, a forrasztópáka, az elektromos kávéfőző, a villanybojler, a kenyérpirító stb. melegítő része. 

Az olvadóbiztosíték

Ha az elektromos fogyasztóknál a szigetelések megrongálódnak, a szigeteletlen vezetékek összeérhetnek. Ilyenkor rövidzárlat jön létre, melynek következtében az áramkör ellenállása lecsökken, és ezért az áramerősség megnő. A túláram hatására a vezeték annyira felmelegedhet, hogy megolvad, esetleg a szigetelés meggyullad. Túláram jöhet létre akkor is, ha a megengedettnél nagyobb teljesítményű fogyasztókat kapcsolunk az áramkörbe. 

Az elektromos berendezéseket a túl erős áramtól olvadóbiztosíték védheti meg. Ebben igen vékony, nagy ellenállású fémhuzal van. Ezt a vékony fémszálat porcelán- vagy üveghengerben helyezik el. Túláram esetén ez a fémszál megolvad, elszakad, így megszakítja az áramkört. Minden biztosíték csak bizonyos erősségű áramot bír el. Ezt az értéket a biztosítékon feltüntetik.

Az elektromos izzólámpa

Egy vezeték, ha rajta megfelelő erősségű áram folyik át, izzásig felmelegedhet, és így már nemcsak melegít, hanem világít is. Ezt használják fel az izzólámpák készítésénél.

A magas hőmérsékleten izzó huzal oxigén jelenlétében hamar elég. Az izzószál csak akkor világít tartósan, ha megóvjuk az elégéstől. Ezért az izzólámpa szálát oxigénmentes, nemesgázzal töltött üvegburában helyezik el. Az izzószálat magas olvadáspontú fémből, például volfrámból készítik. 

Az ilyen hagyományos izzólámpa a felhasznált elektromos energiának csak kis részét képes fényként kisugározni. Ezért forrósodik fel az izzólámpa és a foglalata. Az izzók hatásfoka a fénykibocsátás szempontjából mindössze 3 –5% . Ezért napjainkban egyre inkább a közel 80% -os hatásfokú energiatakarékos fénycsöveket használjuk világításra. Ezek nem az elektromos áram hőhatása alapján működnek.  

Az elektromágnes

Az áramjárta vasmagos tekercs, vagyis az elektromágnes előnye az, hogy a tekercsében folyó áram erősségének változtatásával, ki- és bekapcsolásával a mágneses mezője megszüntethető, és erősebb is lehet, mint az acélmágneseké. Üzemekben, roncstelepeken nehéz vastárgyak felemelésére, szállítására, vashulladékok kiválogatására ezért emelődarura szerelt teheremelő elektromágneseket használnak. 

A TÁVKAPCSOLÓK

A távkapcsolók (relék) áramkörében elektromágnest alkalmaznak. Ezek gyenge árammal is működnek, és segítségükkel távolból is zárhatunk vagy nyithatunk egy másik, gyakran erősáramú áramkört.

A bekapcsolt zárórelé tekercsének mágneses mezője a relé vasmagja felé vonzza a vezérelt áramkört záró rugós kapcsoló vaslemezét. A vezérelt áramkör addig marad zárva, amíg a relé áramkörét zárva tartjuk.

A nyitórelé áramkörét zárva, a rugós kapcsoló nyitja a vezérelt áramkört. A távoli (vezérelt) áramkör addig marad nyitva, míg a relé áramköre zárt.

Relét alkalmaznak az önműködő váltóberendezésekben, az automata gépekben, füstérzékelőkben stb. Távkapcsolóval működtetik egyes nagyfeszültségű áramkörök kapcsolóit is.

AZ ELEKTROMOS CSENGŐ

Az elektromágnest az elektromos csengőnél az áram sorozatos megszakítására használják. Ha a csengő áramkörét nyomógombjával zárjuk, az elektromágnes magához rántja a rugóra erősített vaslemezt, amely így eltávolodik az érintkező csúcstól. Ezért megszakad az áramkör, az elektromágnes elveszti mágneses tulajdonságát, a rugó pedig visszarántja a vaslemezt eredeti helyzetébe. Ez az árammegszakítás ismétlődik percenként 20 – 30 -szor. E folyamat közben a vaslemezhez erősített kis kalapács megütögeti a harangot, amely csengő hangot ad. 

AZ AUTOMATA BIZTOSÍTÉK

Az automata biztosítékot az áramkör megszakítására használják. Áramkörében a rugós kapcsolókar vaslemeze elektromágnes előtt van. Ha az áram erőssége egy megengedett érték fölé növekszik, az elektromágnes olyan erőssé válik, hogy képes magához rántani a vaslemezt. Ekkor a rugós kapcsoló megszakítja az áramkört. Ha megszüntetjük a túláram okát, a rugós kapcsolóval újra lehet zárni az áramkört.

Az automata biztosíték azért is előnyös, mert kapcsolási ideje lényegesen rövidebb, mint az olvadóbiztosítéké. Ezért ma már elsősorban ezt használják. 

Házi feladat (csorbalaszlo1962@gmail.com)

Tk. 77. o Gondolkozz és válaszolsz 1.2.

Ezen az órán összefoglaljuk a fejezetben tanultakat!

Teams: 05.21. 10:00