Elektrcni Uredaji MILO MISKOVIC

1 a j n a i j a j i n r v g n e o đ i a n p l s i O c h i n i r p

MILO MIŠKOVIĆ

2

i j i a đ u v i e j r t i r u s n t i i ć s n u d a d a m l n i h o s d a R u

3

ELEKTRIČNI UREĐAJI

i j u a v i đ t j i e r r s t n i u s i ć u k a d č n i m i o i m d r e T u

4 h i - n i č i d r j a i t n k a v e đ l a e e t s i r a v u o S l e j

ZA GRIJANJE I HLAĐENJE

5

1. Osnovni principi grijanja i hlađenja

(od 5 do 17 str.)

2. Rashladni uređaji u domaćinstvu i industriji 3. Termički uređaji u domaćinstvu i industriji 4. Sastavni dijelovi električnih uređaja

i n r a o u m i t j o n a đ o m e o r g o r t u k p . l e l E e

6

(od 18 do 60 str.)

i k č u a i i n l m h a i j j e i t r a o e r t đ e t k a r u e m l E

(od 61 do 74 str.) (od 75 do 89 str.)

5. Elektromotorni pogon u električnim uređajima

7

(od 90 do 137 str.)

6. Elektrotehnički materijali u uređajima 7. Električni uređaji u domaćinstvu Mišković Milo: Električni uređaji

i j a u v đ t e r s n u i i ć n a č i r m o t d k e l u E

(od 138 do 148 str.) (od 149 do 183 str.)

1 za grijanje i hlađenje

2

Mišković Milo: Električni uređaji


4

1 a j n a j i r a g j i i n p n v i e o c đ a n n l s i r h O p i

1. OSNOVNI PRINCIPI GRIJANJA I HLAĐENJA Fizički gledano hladnoća ne postiji. Fizika deniše toplotu kao stanje molekularnog kretanja materije koje se završava tek na apsolutnoj nuli od -273,16 °C. Na apsolutnoj nuli sve tvari su čvrsto tijelo, kretanje molekula sasvim prestaje i nema topline, dok na svim višim temperaturama od apsolutne nule već postoji toplina tj. kretanje molekula (toplinska energija). Znači hladnoća je samo pojam koji služi za sticanje saznanja o nečemu što nije toplo u odnosu na naša čula. Svaka tvar (materija) može da se nalazi u čvrstom, tečnom ili plinovitom (gasovitom) stanju. Pri određenim uvjetima tvar može preći iz jednog stanja u drugo. Pri zagrijavanju čvrstog tijela do tačke topljenja molekuli se oslobađaju svog utvrđenog položaja i tvar postaje tečna, a daljnim dodavanjem topline molekuli tečnosti isparivaju - potpuno se oslobađaju i kruže u prostoru a tvar postaje plinovita. Ukoliko se isparena voda hladi tj. okolina joj oduzima toplinu, kondenzuje se i pretvara u tečno stanje, a iz tečnog stanja u čvrsto stanje (led).

1.1 Prenošenje toplinske energije Glavni izvor topline za zemlju je sunce. Zbog zagrijavanja dolazi do isparivanja ogromnih količina vode, kretanja zraka (vjetrova), vodenih tokova i sl. Zagrijavanjem voda sa zemljine površine stalno isparuje u manjim ili većim količinama. Vodena para tako dolazi u atmosferu, hlađenjem u određenim uvjetima opet prelazi u kapljice ili ledene čestice i pada na zemlju. Kao drugi izvor topline za praktične potrebe služe razna goriva: drvo, ugalj, naa, zemni plin. Danas se sve više kao izvor toplinske energije u domaćinstvu i industriji koristi električna i nuklearna energija. I sama zemlja ima u svojoj unutrašnjosti visoku temperaturu pa i taj izvor topline služi za zagrijavanje (zemni plin, gejziri). Toplinska je, kao i svaka druga energija, neunišiva. Može se pretvarati iz jednog oblika u drugi. Poznato nam je da se temperature dva tijela izjednačavaju kada su ta dva tijela u međusobnomu dodiru, isto kao što se nivo vode izjednačava u dva spojena suda. Toplina prodire kroz sve materijale više ili manje (provodnici topline, izolatori topline). Postoje tri vrste prenosa topline: provođenjem, zračenjem i konvekcijom 1.1.1 Prenos topline provođenjem (kondukcijom) Prenos toplinske energije provođenjem, s tijela više temperature na tijelo niže temperature se vrši pri direktnom kontaktu (dodiru) dva ili više tijela različitih temperatura. Molekuli koji imaju veću brzinu i pripadaju toplijem dijelu tijela sudaraju se s sporijim molekulama, koji pripadaju hladnijem dijelu tijela, i predaju im jedan dio svoje kinetičke energije. Prenos energije s jednog na drugi molekul je slično kao kad udarac jedne kuglice u bilijaru se prenese na drugu. Naprimjer, ako se jedan kraj metalne šipke zagrijava plamenom, toplinska energija se postepeno kroz šipku prenosi provođenjem ka hladnijem kraju šipke sa molekula na molekul. Dobri provodnici topline su metali i oni se koriste kao izmjenjivači topline, dok su loši provodnici izolaSl. 1.1 Prenos topline provođenjem tori i primjenjuju se za oblaganje prostorija koje se hlade. Količina topline koja se prenese kroz materijal površine S, dužine L, za vrijeme t, direktno ovisi od površine S (m2), temperaturne razlike T2-T1 na rastojanju L (K/m), vremena vođenja topline t (s) i specične toplinske provodnosti tijela λ (W/m·K). Specična provodnost tijela se određuje eksperimentalno najveća je za metale (Cu: λ=348 kW/mK; Al: λ=203 kW/mK; Fe: λ=58 kW/mK), a puno manja za građevinske materijale (beton: λ=0,58 kW/mK; cigla: λ=0,46 kW/mK; sta klenas vuna: λ=0,043 kW/mK). Mišković Milo: Električni uređaji


1.1.2 Prenos topline konvekcijom Najčešći i najvažniji oblik prenosa topline je predaja topline konvekcijom (strujanjem). Glavni sudionik u tom procesu je tečnost ili plin koji struji i nosi sa sobom odgovarajuću količinu topline, prenosi je u novu sredinu i u određenom iznosu predaje. Kod prirodne cirkulacije uzrok strujanju je razlika u težini hladnijeg prema toplijem uidu. Naprimjer, isparivanjem spontano odlaze molekule vodene pare iz vode, nekog mokrog tijela ili iz leda u zrak (zagrijane čestice postaju specički lakše), vodena para odlazi u atmosferu gdje je niža temperatura, hlade se kondenzuju i putem oborina pada ju nazad na zemlju i vodu. Tako u prirodi nastaje stalno kruženje i prenos topline konvekcijom. Kod vještačke cirkulacije strujanje proiozvodi pumpa (kompresor) ili ventilator. Naprimjer, kod centralnog grijanja prvo se čestice vode zagriju u termokotlu provođenjem, tjerane pumpom kroz cjevovod prenose toplinu do radijatora, predaju toplinu strujanjem i ohlađene vraćaju se nazad u topli kotao i tako se proces ponavlja. U praksi su rijetki slučajevi u kojima postoji samo jedna vrsta izmjene topline. Tako i kod centralnog grijanja imamo kombiniranu izmjenu topline provođenjem i strujanjem. 1. Elektrogrijač od cekasa 2. Električna izolacija koja istovremeno je dobar prenosnik topline provođenjem (steatit) 3. Metalno tijelo grijača 4. Voda za grijanje (prenos topline) 5. Toplovodna cijev (Cu, Fe) 6. Električna pumpa 7. Ekspanziona posuda* 8. Zaustavni ventil 9. Radijator 10. Povratna cijev (hladna voda)

*Ekapanziona posuda 7 je mali, prazan spremnik (5,8,12,18,24 litara), koji pri dnu ima elastičnu membranu na koju djeluje zagrijana voda. Poznato je da se zagrijavanjem voda “širi”, tlak u sistemu raste, isteže membrana a time se spriječe oštećenja cjevovoda, radijatora... Znači ova posuda suži da u sistemima centralnog grijanja drži radijatore potopljene (pune t ople vode) i da primi određeni višak vode koja se uslijed zagrijavanja širi.

Sl. 1.2 Prenošenje topline provođenjem i strujanjem kod električnog centralnog grijanja

1.1.3 Prenos topline zračenjem Sunce, kao i veliki broj suvremenih svjetlosnih i toplinskih izvora, emitira pored vidljivih svjetlosnih talasa i infracrvene talase (infracrveno zračenje talasne dužine 780-10.000 nm). Zračenjem se toplina prenosi tako što se prvo unutrašnja energija tijela zrači u vidu elektromagnetskih talasa koji mogu da se rasprostiru i kroz vakum, a kada to zračenje naiđe na drugo tijelo ono može da apsorbuje tu energiju. Količina topline koju primi ili oda neko tijelo zračenjem ovisi od stanja površine. Svako tijelo, više ili manje, može primati ili odavati toplinu zračenjem ako postoji temperaturna razlika (npr. infracrvene grijalice). Tijela koja imaju bijelu i svijetlo obojenu glatku površinu slabije apsorbuju i zrače toplinu od onih koja imaju tamnu i hrapavu površinu. 6


1.2 Tvari za prenošenje toplinske energije (rashladne tvari)

Pod zagrijavanjem ili hlađenjenjem nekog sistema (tijela, prostora) kao cjeline podrazumjeva se proces toplinske razmjene posmatranog sistema i nekog drugog toplijeg ili hladnijeg sistema. Hladiti ili zagrijavati znači odvoditi ili dovoditi energiju nekom tijelu i tako mu smanjiti ili povećati unutrašnju energiju, što se očituje sniženjem ili povećanjem njegove temperature. Smjer toplinske razmjene određen je drugim zakonom termodinamike, shodno kome toplina uvijek prelazi s toplijeg na hladniji sistem. Toplina je neuništiva i pretvara se iz jednog oblika u drugi. Može se dobiti raznim hemijskim procesima, naprimjer sagorijevanjem (ugalj...), pretvaranjem električne energije u toplotnu i slično. Toplina se može na neki sistem prenositi direktno ili indirektno, lokalno ili centralno. Danas je aktuelno centralno grijanje ili hlađenje cijelog objekta (individualni objekti, poslovni prostori, robne kuće, prodajni centri...). Toplina se proizvodi ili oduzima na jednom mjestu i cjevovodom indirektno se razvodi u pojedine prostorije posredstvom nosilaca topline (voda, otopine vode, para, zrak, amonijak, freoni...). Voda (formula H2O, oznaka R 718) se isključivo upotrebljava za zagrijavanje. Isključuje se kao radna tvar za hlađenje jer ledi već pri 0 ºC. Ali ako se ne traže niže temperature od 0 °C koristi se za hlađenje različitih tekućina (npr. u mljekarama za brzo ohlađivanje toplog mlijeka, rano ujutru). Voda se može pojaviti u svakom agregatnom stanju što ovisi samo o temperaturi vode. Ako bi željeli da 1 kg leda pretvorimo u vodu, pa daljnim zagrijavanjem (teorijski bez toplinskih gubitaka) dovedemo do isparivanja, onda bi potrebna količina topline bila: ● za zagrijavanje 1 kg leda od -10 ºC do 0 ºC ..................... 21 kJ ● za topljenje 1 kg leda pri 0 ºC ........................................ 333 kJ ● za zagrijavanje 1 kg vode do 100 ºC .............................. 418 kJ ● za ključanje i isparivanje 1 kg vode pri 100 ºC ............ 2257 kJ 3029 kJ Molekul H2O _____________________________________________

Kad voda dostigne 100 °C njena temperatura se neće dalje povećavati a sva dovedena toplina trošiće se na ključanje i promjenu agregatnog stanja-isparivanje vode. Para vode takođe ima temperaturu 100 °C. Kao nosilac topline iz centralnog termokotla u prostorije koje treba zagrijati može služiti zagrijana voda do 90 °C, koja se predajom topline putem radijatora ohladi na cca 70 °C, da bi se tako ohlađena ponovo vratila u kotao. U mnogim slučajevima grijanja i hlađenja upotrebljava se i vodena para nastala isparivanjem vode pod određenim tlakom, a putem toplinske energije. Na slici 1.3 prikazan je pojednostavljen način proizvodnje vodene pare pri tlaku koji je veći od atmosferskog.

a) Početna faza

b) Faza ključanja i porast tlaka

c) Faza isparivanja vode

d) Potpuno pret varanje u paru

e) Pregrijana para

Sl. 1.3 Proizvodnja pare u fazama (gore: molekula vode) Mišković Milo: Električni uređaji


Pretpostavimo da se u posudi nalazi određena količina vode čija je temperatura to i zapremina v o. Posuda je zatvorena klipom i opterećena tegom (a). Dovođenjem topline raste temperatura vode sve dok se ne dostigne temperatura ključanja tk pri tlaku koji je veći od atmosferskog. Pri tome će specična zapremina vode porasti sa v o na v k (b). Grije li se voda i dalje, temperatura se neće povećavati a sva dovedena toplina se troši na isparivanje vode. Vodena para je specično lakša od vode, skuplja se iznad vode pri čemu se klip podiže (c). Temperatura te pare je jednaka temperaturi vode koja ključa t k . Para koja se nalazi iznad vode se zove zasićena para. Pri konstantnom tlaku nema promjene temperature pare (ako se promijeni tlak promijenit će se i temperatura pare i ključanja vode) dok ne ispari sva voda. Drugom tlaku odgovara druga temperatura isparivanja. Dok je para u kontaktu sa tečnošću ona je zasićena i ne može joj se temperatura povećati iznad temperature ključanja tečnosti. Ukoliko sva tečnost ispari nastaje suvo zasićena para koja je bezbojna i providna kao zrak (d). Ukoliko se suvo zasićena para (ili se zasićena para odvoji od vode koja ključa) i dalje zagrijava posebnim grijačem nastaje pregrijana para (sl. 1.3 pod d).

Zrak koji nas okružuje je plin u normalnim uslovima temperature i tlaka okoline (0,1MPa). Šta

je to tlak zraka? Molekule plinova zraka (dušik, kiseonik, ugljen dioksid, argon...) neprekidno se i nepravilno gibaju te zato sa svih strana udaraju u predmete koji su u dodiru s zrakom. Udarci su tako česti da djeluju kao neprekidna sila. Ta sila, podijaljena s površinom na koju okomito djeluje, jest atmosferski tlak ili tlak zraka. Tlak na izloženu plohu jednak je s obje njene strane, bilo ona vodoravno, uspravna ili koso. Zbog djelovanja sile teže prizemno je zrak najgušći, s porastom visine smanjuje se, i slijedi da se i tlak zraka smanjuje s većom nadmorskom visinom. U normalnim uslovima (nadmorska visina 0 m) tlak zraka iznosi 0,1 MPa=100.000 Pa=1 bar. Tlak zraka ovisi i o temperaturi tako da se s povećanjem temperature povećava i obrnuto. Ako se zrak hladi na vrlo niske temperature (pri tlaku 0,1MPa) on najprije prelazi u paru zraka, da bi na temperaturi okoline -192 °C došao u područje zasićenja, postao tečan. Daljnim hlađenjem ta tečnost prelazi u kruto agregatno stanje, tkz. led zraka. Kod grijanja ili hlađenja zrakom, nosilac topline je zrak koji se putem odgovarajućih kanala i ventilatora usmjerava u pojedine prostorije. Naprimjer, kod centralnog zagrijavnja prostorija zrakom, jedan ili više ventilatora usmjerava zrak (jedan dio svježeg, jedan dio opticajnog-već ranije zagrijanog pa ohlađenog) na grijače, a zagrijani zrak se kanalno razvodi u pojedine prostore. Amonijak NH3 je plin koji prelazi u tečnost

3. Prigušni ventil

Hladna para niskog tlaka

4. Isparivač −33°C 0,1 MPa Tečnost koja ispariva

Topla para visokog tlaka

r os

Tečnost m

2. Kondenzator +30°C 1,2 MPa

p

er o K . 1

8

(ili obrnuto) pri temperaturama od −33ºC do +30ºC ovisno od tlaka pod kojim se nalazi, a to i jesu praktične temperature za zagrijavanje i hlađenje. Amonijak NH3, se pri tlaku 0,1MPa (1 bar) hlađenjem kondezira već na temperaturi oko -33°C, a pri tlaku od 1,2 MPa (12 bari) čak i na temperaturi od +30ºC. Dakle, amonijak se može kondenzovati oduzimanjem topline pri povišenom tlaku, a isparivati dovođenjem topline pri sniženom tlaku. Kod kondenzacije amonijak predaje (tj. grije okolinu), a kod is parivanja oduzima toplinu okolnom prostoru (tj, hladi okolinu). Sl. 1.4 Prikaz rada kompresionog rashladnog uređaja (ili klima uređaja) s amonijakom (desno: molekul amonijaka)

Molekul NH3


Prema već poznatom drugom principu termodinamike, jasno je da toplina neće sama od sebe prelaziti sa tijela niže temperature na tijelo više temperature. Ovaj prelaz moguće je ostvariti ali utroškom izvjesnog mehaničkog rada. Bez utroška rada znači nije moguće toplinu odvesti od sredine s nižom temperatzrom sredini s višom temperaturom, isto kao što bez rada elektromotorne pumpe ne možemo vodu prebaciti s nižeg nivoa na viši. Na slici 1.4 predstavljena je jednostavna kompresiona rashladna instalacija koja sadrži četiri glavna elementa: 1. kompresor, 2. kondenzator, 3. regulacioni ventil i 4. isparivač. Ovi elementi povezani su među sobom cjevovodima u zatvoren rashladni sistem u kome kruži rashladni uid potiskivan radom kompresora. Princip rada jedostavne kompresione rashladne instalacije: kompresor usisava pare amonijaka iz isparivača, sabija ih i potiskuje u kondenzator. Tokom sabijanja raste tlak i temperatura pare amoni jaka. Po spoljnoj površini kondenzatora struju zrak ili voda za hlađenje. Kako je njihova temperatura niža od temperature amonijaka, oni mu odizimaju toplinu i kondenzuju ga. Tečni amonijak pod visokim tlakom “kap po kap” prolazi kroz prigušni ventil i ulazi u isparivač, uz naglu promjenu tlaka. Smanjenjem tlaka pada temperatura amonijaka koji na -33 °C isparava i posebno tada oduzima se toplina oko isparivača i hladi se prostror u kome je isparivač postavljen. Pare amonijaka niske temperature sada usisava kompresor, sabija ih u kondenzator, povećava tlak i temperaturu. Kada povećanjem tlaka temperatura dostigne 30 ºC amonijak iz plina prelazi u tečnost, a pri takvoj promjeni agregatnog stanja predaje se oslobođena toplina i zagrijava se prostor u kome je smješten kondenzator . Znači amonijak iparivanjem (1 promjena agregatnog stanja -33 ºC) oko isparivača oduzima toplinu pod niskim tlakom , te hladne pare kompresor usisava i sabija u kondenzator, poveća im temperaturu sve dok se pare ne kondenzuju (2 promjena agregatnog stanja +30 ºC ) a pri tome oslobađena toplina pod visokim tlakom predaje se okolnom prostoru. Topli tečni amonijak visokog tlaka se ponovno ukapava u isparivač pod niskim tlakom ostvarujući time neprekidan ciklus hlađenja. Tabela 1.1 Fizikalna svojstva rashladnih tvari Spojevi Oznaka

i k s n a g r o n A i c i d o v o k i j l g U a i n a n t a r i e a n m n a e i t g t e a o v i l a i r e H d

Formula

Mol. Ledište Plamište Stepen Tlak isparivanja masa štetnosti po (kod -15ºC) °C °C MPa

Kompresi jski odnos (+30/-15ºC)

p/po

Kritična temperatura (°C)

R 717 R 718 R 744 R 764

NH3 H2O CO2 SO2

17,03 18,02 44,01 64,06

-77,9 0 -56,6 -75,7

651 negoriv negoriv negoriv

2 6 5 1

0,2363 2,279 0,0807

4,94 3,14 5,73

132,4 374,2 31 157,5

R 50 R 170 R 290 R 600a

CH4 C2H6 C3H8 C4H10

16,04 30,07 44,09 ?

-182,5 -182,3 -188,0 ?

540 430 510 ?

5-6 5-6 5-6 5-6

0,289 ?

3,74 ?

-82,5 +32,2 +96,8 ?

137,38 120.92 104,47 86,47 102,03

-111 -155 -181 -160 ?

negoriv negoriv negoriv negoriv negoriv

5 6 6 5 ?

0,0201 0,1826 0,2971

6,27 4,07 4,04

198 112 28,8 96

R 11 CFCl3 R 12 CF2Cl2 R 13 CF3Cl R 22 CHF2Cl R 134a CH2FCF3

Amonijak kao rashladna tvar je veoma agresivan prema obojenim metalima (cjevovod mora biti od željeza ili čelika a nikako od bakra ili aluminija), zapaljiv, eksplozivan i otrovan. Znači i pored Mišković Milo: Električni uređaji


izvrsnih termodinamičkih svojstava amonijak (NH 3, internacionalne oznake R 717) danas se više ne koristi kao rashladna tvar. Internacionalno označivanje rashladnih tvari. Internacionalno je prihvaćen jedinstven način označivanja rashladnih tvari velikim slovom R (refrigerant), a iza slova slijede dvije ili tri brojke. Tvari anorganskog porijekla karakterizira prva brojka koja je uvijek 7, dok preostale dvije brojke predstavljaju zaokruženu vrijednost relativne molekularne mase tvari. Tako je amonijak (NH 3) označen s R-717 jer ima molekularnu masu 17,03 (zaokruženo na 17). Rashladne tvari organskog porijekla su ugljik-vodici, uor-klor-ugljici i hidro-klor-uor-ugljici. Za tu grupu rashladnih tvari internacionalna oznaka takođe počinje slovom R, a zatim slijede dvije ili tri brojke. Posljednja brojka označuje broj Fluorovih atoma u molekuli, pretposljednja broj vodikoviH atoma uvećan za jedinicu, a brojka ispred toga broj ugljiCovih atoma umanjen za jedinicu. U spojevima sa samo jednim ugljikovim atomom ta bi brojka bila nula i ne piše se, pa takvi spojevi imaju u oznaci samo dvije brojke. U molekuli mogu biti još i atomi klora, ali oni ne ulaze u oznaku. Tako je označen metan CH4 sa R-50; etilen C 2H4 sa R-150; izobutan C4H10 sa R-600 i sl.

Molekul CO2

Ugljik-dioksid (CO2, oznaka R 744) bezbojan je, bez mirisa, nije otrovan i ne gori. U normalnim uvjetima rada tlak je veliki: tlak isparivanja p o= 2,279 MPa pri temperaturi isparivanja -15 °C, a tlak kondenzacije čak p=7,156 MPa pri +30 °C, što predstavlja izuzetne zahtjeve na čvrstoću i brtvljenje cjevovoda. Danas se više ne upotrebljava zbog skupe instalacije (i efekta staklenika).

Sumpor-dioksid (SO2, oznaka R 764) vrlo je otrovan, bezbojan, oštrog mirisa i ne gori. Isparava pri tlaku koji je niži od atmosferskog, što otežava zaptivanje, kod kvara zrak i voda ulazi u isparivač (SO2 sa vodom i zrakom obrazuje sumpornu kiselinu H 2SO4 koja nagriza metale cjevovoda). Polovinom 20 stoljeća u najširu su upotrebu ušli freoni: uor-klor-ugljici, ponajprije R-11 (CFCl3), R-12 (CF2Cl2)..., te hidro-klor-uor-ugljici od kojih su najzastupljeniji R-22 (CHF 2Cl), R134a (CH2FCl3) i sl. Molekulama freona punjeni su milioni rashladnih uređaja u svijetu.

Molekul CF2Cl2

Diuordiklormetan (CF2Cl2, oznaka R 12) radna je tvar organskog porijekla i ima izvaredna zikalna i hemijska svojstva: ledište -155 °C, tlak isparivanja u normalnom procesu pri -15 °C je idealan p o=0,1826MPa, tlak kondenzacije pri +30 °C nizak i iznosi p=0,743 MPa. Toplina isparivanja manja nego kod amonijaka. Bez mirisa i okusa je, neotrovan za ljude i životinje, ne oštećuje cjevovode od čelika, obojenih metala i njihovih legura (ali brtveni materijali ne smiji biti od PVC mase ili gume, oštećuje ih). U cijevima rashladnih uređaja ne smije biti nimalo vlage jer bi se na ulazu u isparivač, gdje je temperatura i do -30ºC kondenzirala i zaledila.

Diuormonoklormetan (CHF2Cl, oznaka R 22) najbliži je srodnik R 12 u

grupi freona. Ima vrlo široku upotrebu od najmanjih rashladnih uređaja do industrijskih rashladnih i klimatizacijskih uređaja. Temperaturu zamrzavanja R 22 je čak -160 ºC, tlak isparivanja u normalnom procesu p o=0,2971 MPa, tlak kondenzacije p=1,2 MPa (vrlo sličan amonijaku). Koecijent odavanja topline freona 22 je za 25-30% viši nego freona 12 što omogućuje manje dimenzije isparivača i kondenzatora. Lako prolazi kroz slabo zaptivena mjesta. U odsustvu vlage nije Molekul CHF2Cl agresivan na metale. Nije eksplozivan niti zapaljiv, ali je otrovniji od freona 12. 10

1 Istjecanje freona 12 i 22 se teško primijeti pošto gotovo namaju mirisa (R 12 osjeti se tek kada je koncentracija u zraku preko 20% ali i tada ne uzrokuje trovanje ni nakon 2 sata; R 22 kod koncentracije u zraku do 20% ne uzrokuje trovanje ni nakon 2 sata).

a j n a i j a j i n r v g n e o đ i a n p l s i O c h i n i r p

Kad su Rowland i Molina, znanstvenici sa Sveučilišta Carolina 1974 godine objavili teoriju o razornom učinku klora iz uor-klor-ugljika na sloj ozona koji nas visoko u atmosferi štiti od opasnih zraka nisu ni slutili kakvu će to pokrenuti lavinu. Danas je zbog toga upotreba mnogih freona ograničena, a kao rashladna tvar sve više se koristi izobutan C4H10, iako je zapaljiv i eksplozivan (rashladni uređaji pune se vrlo malom količinom izobutana R-600a koji je ekološko prihvatljiviji od svih freona pa i od freona R-134a u kome nema klora). R-134a. Hemijska formula freona R-134a je CH 2FCF3 a prostorni model pokazuje kako su u maloj molekuli međusobno povezani atomi trovalentnog ugljika s jednovalantnim atomima uora i vodika. Iako u tom plinu nema klora i opsanosti za ozonski omotač, u atmosferi se predugo razgrađuje, pa pospješuje efekat staklenika, odnosno opasno globalno zatopljenje. Zbog male veličine molekule R-134a sklon je curenju na poroznim spojevima cjevovoda.

Molekul CH2FCF3

R-600a . Izobutan ima hemijsku formulu C 4H10 i svojstva pov-

Molekul C4H10

oljna za primjenu u novim hladnjacima, iako je zapaljiv i eksplozivan. Radni pritisak je veći u odnosu na freone, pa cjevovod i spojevi moraju podnijeti i do 50 bari pri temperaturi 50°C u kondenzatoru. Dok se pri popravcima rashladnih uređaja punjenih freonom R-134a primjenjuje ista ili malo prilagođena servisna oprema i vrlo slični postupci kao i za freone R-12, R-22 i R 502, kod uređaja koji rade s izobutanom sve je potpuno drugačije. Naprimjer, rashladni sustavi pune se malom ali precizno određenom količinom izobutana i serviserima je potrebna digitalna vaga, spojnice su od aluminija ili mjedi a spajaju se specijalnim kliještima i sl.

Sl. 1.5 Digitalna vaga s automatskim doziranjem plina koji se programira na traženu količinu pa je punjenje jednostavno i precizno



1.3 Unutrašnja energija, količina topline i specična toplina

U prirodi mogu da se zapaze razni oblici energije: hemijska, električna, toplinska, nuklearna i sl. Ne smije se zaboraviti da je energija samo jedan od oblika materije (svojstvo materije) i da proporcionalna njegovoj masi i kvadratu brzine svjetlosti (E = m · c 2). Pored spoljašnjeg vidljivog kretanja postoji i kretanje unutar tijela, koje vrše molekuli i atomi u njima, kao i sile koje djeluju između njih. Spoljna manifestacija unutrašnjeg kretanja je temperatura tijela. Ukoliko je to unutrašnje kretanje intenzivnije, utoliko je temperatura tijela viša. Znači, ukoliko je intenzivnije kretanje unutar atoma i molekula u nutar tijela, utoliko tijelo psjeduje veću unutrašnju energiju . Jedinica za mjerenje unutrašnje energije (količine topline) je J (džul). Na apsolutnoj nuli -273,16 ºC to kretanje prestaje, i očigledno je da i unutrašnja energija ne postoji. Količina topline je onaj iznos unutrašnje energije koji se prenese od jednog tijela na drugo: gdje je: Q (J)-količina topline koju neko tijelo primi (otpusti) Q = mc(t2-t1) = mcΔt = mcΔT m (kg)-masa tijela c (J/kgK odnosno J/kgºC)-specični toplinski kapacitet ∆t (°C)-temperatura u °C; ∆T (K)-termperatura u K Ukoliko se neko tijelo zagrijava dovođenjem izvjesne količine topline, povećava se njegova tem peratura i unutrašnja energija (može doći i do promjene agregatnog stanja čvrsto, tečno, plinovito) i obrnuto. Specična toplina (ili specični toplinski kapacitet ) je količina topline koja je potrebna da se 1kg nekog tijela zagrije za 1 ºC. Naprimjer, iz primjera na strani 7 možemo izračunati da specična toplina leda iznosi c L=2,1 kJ/kg°C; specična toplina vode c V=4,18 kJ/kgºC (specične topline za promjenu agregatnog stanja: q -specična toplina taljenja leda pri 0 °C je 2=333 kJ/kg; specična toplina isparivanja 1kg vode pri 100 °C iznosi q i=2257 kJ/kg). Toplinski kapacitet C (J/K odnosno J/ºC) tijela je brojno jednak količini topline koju je potrebno dovesti čitavom tijelu da mu se tem peratura povisi za 1 ºC (odnosno 1 K) 

Primjer 1 : Koliko je topline potrebno da bi se 3 kg leda temperature -20 ºC rastalilo i da bi se temperatura tako do-

bivene vode podigla na 80 ºC? (Pomoć: Specični toplinski kapacitet leda je cL=2,1 kJ/kg ºC; specična toplina taljenja leda qt=333 kJ/kg; specični toplinski kapacitet vode cV=4,18 kJ/kgºC; specična toplina isparivanja vode qi=2257 kJ/kg). Rješenje: ● za zagrijavanje 3 kg leda od -20 ºC do 0 ºC ..................... Q L=m� Δt� cL =3� 20� 2,1 = 126,00 kJ ● za topljenje 3 kg leda pri 0 ºC ..................................................... Q t=m� qt =3� 333 = 999,00 kJ ● za zagrijavanje 3 kg vode do 80 ºC ................................ Q V=m� Δt� cV =3� 80� 4,18 =1003,20 kJ Ukupna količina topline da se 3 kg leda -20 ºC istope i voda zagrije na 80 ºC je: Q = 2128,20 kJ Primjer 2 : Električni grijač snage 1,8 kW potopimo u 200 l (200 kg) vode s temperaturom 10 ºC. Koliko vremena

je potrebno, da se voda zagrije na 70 ºC ? Gubitke zanemariti! Rješenje: Za zagrijavanje 200 kg vode treba dovesti količinu topline (u ovom slučaju električne energije): QV=m� Δt� cV =200 kg� 60 ºC� 4180 J/kgºC=50.160.000 J = 50.150 kJ =50.160 kWs

12

1 Primjer 3 : Vodu mase 2 kg pri temperaturi 50 ºC sipamo na 0,5 kg leda s temperaturom -10 ºC. Kolika je konačna

temperatura smjese? Rješenje: ● za zagrijavanje 0,5 kg leda od -10 ºC do 0 ºC ............ Q L=m� Δt� cL =0,5� 10� 2,1 = 10,50 kJ ● za topljenje 0,5 kg leda pri 0 ºC ............................................ Q t=m� qt =0,5� 333 =166,50 kJ ● zagrijana voda 2 kg od 50 ºC .......................................Q V=m� Δt� cV =2� 50� 4,18 =418,00 kJ


Voda mase 2 kg zagrijana na temperaturu 50 °C ima količinu topline Q V=418 kJ. Od te količine topline jedan dio se troši na zagrijavanje leda od -10 °C do 0 °C (Q L=10,5 kJ), drugi dio na topljenje leda pri 0 °C (Q t=166,5 kJ), a dobivena smjesa je voda, mase 2,5 kg vode, i ima unutrašnju energiju: Q = QV - Qt - QL = 418 - 166,5 - 10,5 = 241 kJ Konačna temperatura smjese t2 iznosi (temperatura t 1=0 °C):

1.4 Temperatura

Temperatura je mjerilo intenzivnosti kretanja molekula (atoma i jona) u tijelu, a time i mjerilo sposobnosti prelaza topline s jednog tijela na drugo. Veza između termodinamičke temperature izražene u Kelvinima (K) i temperature izražene u Celziuseovim stepenima je: T=273,15 + t (K)

ili t=T - 273,15 (ºC)

Apsolutna nula je najniža temperatura koja se može postići i iznosi 0 K ili -273,15 ºC. Na toj temperaturi nema topline pošto kretanje molekula sasvim prestaje. 1.4.1 Mjerenje temperature Pri zagrijavanju i hlađenju neke tvari na njoj se dešavaju određene promjene koje se koriste za mjerenje temperature. Neke tečnosti s povećenjem temperature, imaju i veliko povećanje zapremine (npr. živa, alkohol i sl.). Živin termometar: u tankoj zatvorenoj staklenoj cijevi nalazi se izvjesna količina žive. Ukoliko tu kapilarnu cijev stavimo u vodu s ledom, a nivo žive obilježimo s 0°C. Poslije toga istu cijev stavimo vodu koja ključa a nivo žive obilježimo s 100 °C. Razmak između ova dva nivoa podijeli se na 100 jednakih dijelova, a rastojanje od jednog do drugog podioka zove se jedan °C (živa se upotrebljava za temperature do -35°C, alkohol do -65°C,..., pentan do -200 °C). Veliku primjenu u industrijskim mjerenjima temperature imaju termometri s kazaljkom. Sastoje se iz temperaturnog osjetila koje je preko kapilarne cijevi i prenosnog mehanizma povezano sa kazaljkom instrumenta. Čitav sistem ispunjen je nekom tečnošću, parom ili plinom čiji tlak ili zapremina raste s porastom temperature, što se preko prenosnog mehanizma prenosi na kazaljku čija je skala izbaždarena u °C. Kao mjerne tečnosti upotrebljavaju se: živa, alkohol, glicerin; kao para: argon, propan; kao plin: vodonik, azot, ugljen-dioksid i sl. Sl. 1.6 Kapilarni termometar Pored ove vrste termometara, postoje još i bimetalni i otpornički termometri. Mišković Milo: Električni uređaji


1.5 Tlak (pritisak)

U zarvorenoj boci, cjevovodu, potpuno ispunjenom plinom ili tekućinom, čestice vrše na unutrašnje zidove pritisak koji se prenosi podjednako u svim pravcima. Mjerenje ovog pritiska vrši se manometrom na kojem se očitava tlak koji vlada u posudi ne uzimajući u obzir atmosferski tlak zraka. To znači da manometar pokazuje 0 bari ukoliko je tlak u boci jednak atmosferskom tlaku. Ukoliko je tlak u boci veći od atmosferskog, tada u boci vlada pretlak (nadpritisak), a ako je tlak u boci manji od atmosferskog, tada u boci vlada podtlak (vakum). Znači manometri mjere relativni pritisak, odnosno pritisak u odnosu na atmosferski, koji je na njima označen nulom. Osnovna jedinica za mjerenje pritiska, odnosno tlaka u Međunarodnom SI sistemu mjernih jedinica je paskal (Pa). Jedan paskal je pritisak što ga proizvodi sila od 1N, jednako raspoređena i djeluje okomito na ravnu površinu 1m 2. No, ta je jedinica vrlo mala, jer je sastavljena od male sile raspoređene po velikoj površini, tako da je već i atmosferski tlak u toj jedinici izražen velikim brojem (oko 100000 Pa). Da bi se izbjegli tako veliki brojevi (a u tehnici se susreću tlakovi koji su mnogostruko veći od atmosferskog), uvedena je jedinica bar, koja je priblno jednaka atmosferskom tlaku (1 bar = 100 000 Pa = 105 Pa). Nemoguće je u bocu ili cjevovod (instalaciju) utisnuti rashladno sredstvo ako je unutra zrak, a osim toga, zrak u sebi ima vlage koja je opasna u instalaciji. Prije punjenja sa rashladnom tvari potrebno je posebnom pumpom iz instalacije (boce) usisati zrak, postići vakum, osušiti instalaciju, i tek onda utisnuti rashladno sredstvo (freon). 1.5.1 Mjerenje tlaka Za mjerenje tlaka u praksi koriste se manometri s membranom ili manometri s Bourdonovom cijevi. Zašto manometri pokazuju pretlak ili podtlak? To možemo vidjet na primjeru manometra koji mjeri deformaciju Bourdonove cijevi.

Sl. 1.7 Manometar s Bourdonovom cijevi

Bourdonova cijev (1) je savijena metalna cijev, čiji je jedan kraj učvršćen na kućište instrumenta (2), a drugi slobodni kraj je preko male zubne letve (3) i zupčanika (4) povezan s kazaljkom instrumenta (5). Svojstvo tako savijene cijevi je da se ona nastoji ispraviti, ako je tlak unutar nje veći od atmosferskog, ili stisnuti (“skvrčiti”) ako je u njoj tlak manji od atmosferskog. Ako je kućište instrumenta spo jeno na cjevovod ili bocu, gdje je tlak veći ili manji od atmosferskog, dolazi do pomaka kazaljke. Ovakvi manometri mogu mjeriti pretlak ili podtlak ovisno od toga kako se podesi prijenosni mehanizam i gdje je kazaljka kad je cijev neopterećena tlakom (a ako se kazaljka stavi u neopterećenom stanju u sredinu skale, i jedno i drugo).

Naravno, nameće se i logičko pitanje - zašto kućište manometra ne bi bilo potpuno u vakumu i tada bi manometar pokazivao apsolutni tlak bez uticaja okolnog zraka? Odgovor je čisto praktične prirode: manometar je pogonski instrument izložen vibracijama, promjeni temperature i slično, a kućište se sastoji iz bar dva dijela (tijelo kućišta i staklo), tako da bi i mikroskopska rupica bila dovoljna da s vremenom u kućište uđe zrak i stvar pada u vodu (ne manometar, nego ideja).

14

1

1.6 Hlađenje i zagrijavanje na principu promjene agregatnog stanja Svaka tvar može da se nalazi u raznim fazama (agregatnom stanju). Razlikujemo: čvrsto, tečno i plinovito stanje materije.

a j n a i j a j i n n r v e o g i đ n a p l s i h O c i n i r p

Topljenje (taljenje) je proces prelaska čvrstog u tečno agregatno stanje. Ako se čvrstoj tvari dovodi toplina pri konstantnom tlaku, tada će, kao što je već poznato, temperatura rasti sve do pojave topljenja. Temperatura na kojoj se to događa naziva se temperatura topljenja. Pri toj temperaturi tvar se može nalaziti u dvije faze: čvrstoj i tečnoj (npr. led i voda pri temperaturi topljenja 0 °C pri atmosferskom tlaku). Daljnim dovođenjem topline temperatura neće rasti sve dok se i posljednja čvrsta čestica ne pretvori u tečno stanje, a zatim dovođenjem topline temperatura tečnosti raste. Očvršavanje je obrnut proces. Isparivanje se naziva proces pretvaranja tečnog u plinovito (gasovito) agregatno stanje, a koje

se događa na površini tečnosti. Poznato je da voda počinje da ključa (na površini i unutrašnjosti) kad njena temperatura dostigne 100 °C pri atmosferskom tlaku, da ta temperatura ostaje sve dok ne ispari i posljednja kap vode. Daljnim dovođenjem topline vodenoj pari ona se zagrijava iznad 100 °C. Konden zovanje je obrnut proces od isparivanja. Ako se para zagrije na veću temperaturu od kritične (374,2 °C) tada se ni pod kojim uvjetima ne može izvesti kondenzacija pare u vodu (sl. 1.9 tačka K). t (°C)

Sl. 1.8 Fazni Q-t dijagram vode

r a p a

ISPARIVANJE +Qi +125

voda+para

+100

QL=cL·m·Δt

(2,1kj/kg°C·1kg·50°C=105kJ)

0

-50

cL-specifčni toplinski kapacitet leda 2.100 J/kg ºC

d a v o

KONDENZACIJA -Qk QL=cL·m·Δt (2,1kJ/kg°C ·1kg ·50°C=105kJ)

led+voda 100

d l e

200

300

Qt=qt·m

400

500

600

700

800

900

Q (J)

(333kJ/kg·1kg=333kJ) 3000

1000

QV=cV·m·Δt

Qt=qt·m (333kj/kg·1kg=333kJ)

QV=cV·m·Δt

(4,18kj/kg°C·1kg·100°C=418kJ)

topljenje

(4,18kJ/kg°C ·1kg ·100°C=418kJ)

Qi=qi·m (2257kj/kg·1kg=2257kJ)

isparivanje

Qi=qi·m

(2257kJ/kg ·1kg=2257kJ)

qt-specifčna toplina taljenja leda 333.000 J/kg cV-specifčni toplinski kapacitet vode 4.180 J/kgºC qi-specifčna toplina isparivanja vode 2.257.000 J/kg cP-specifčni toplinski kapacitet pare

Vidimo da su sve promjene agregatnog stanja uslovljene razmjenom određene količine topline sa okolinom. Kod kondenzacije tvar predaje tplinu okolini, pa se ovaj proces koristi za zagrijavanje okoline. Kod otapanja i isparivanja tvar troši toplinu okoline, pa su ovi procesi iskorišteni za hlađenje sre-

dine. Najednostavniji način hlađenja je hlađenje ledom. Led oduzima toplinu iz okoline i postepeno se topi. Poznato je da čista voda zamrzava na 0 °C. Ako se vodi doda 22,4 % kuhinjske soli nastaje rastvor čija temperatura zamrzavanja iznosi -21,2 °C (ne mogu se postići niže temperature ako se koncentracija soli još poveća). Dakle ako se snijeg na ulicama posipa solju, onda nastaje rastvor H2O+NaCl, koji oduzima toplinu okolini a time se snijeg topi. Prava rashladna tehnika se bazira na principu oduzimanja topline od okoline putem isparivanja tečnosti. Pri isparivanju vode u prirodi potrebna je takođe toplina iako voda ne ključa. Kada se čovjek ljeti okupa, iako je zrak topao, nastaje osvježenje. Razlog je što voda ispariva sa čovječijeg tijela oduzimajući mu toplinu (da bi ispario 1kg vode oduzima se toplina od 2257 kJ). Mišković Milo: Električni uređaji


1.7 Ovisnost tlaka i temperature (p-t dijagram)

Temperatura i toplina promjene agregatnog stanja su u srazmjeri s tlakom. U p-t dijagramu vode (fazni dijagram ili dijagram agregatnih stanja) kriva 1 je granična faza između vode i pare; kriva 2 je granična faza između leda i vode; a kriva 3 je granična faza između leda i pare. Na graničnim fazama dolazi do naglih promjena zičkih svojstava. Znači krivulje u p-t dijagramu prikazuju ravnotežna stanja između dviju faza. Tačka “a” u p-t dijagramu predstavlja neko određeno stanje čvrste tvari određeno tlakom p (u ovom slučaju normalni atmosferski tlak 1 bar) i temperaturom t. Ako se čvrstoj tvari dovodi toplina pri istom tlaku, tada će, kao što je već poznato, temperatura rasti sve do pojave topljenja (tačka “b” i temperatura 0 °C). U tački “b” tvar se istodobno može može nalaziti u dvije faze: čvrstoj i tečnoj. Daljnim dovođenjem topline temperatura, međutim, neće rasti sve dok se i posljednja čestica leda ne pretvori u tečno stanje, a zatim dovođenjem topline temperatura vode se povećava. U tački “c” počinje proces isparivanja tečnosti, tj. prelazak iz vode u paru. Kad ispari sva tečnost, s dovođenjem topline raste temperature pare (tačka “d”). Ako temperatura vodene pare dostigne kritičnu temperaturu od 374,2 °C (647 K), neće se moći ni u kojim uvjetima prevesti u tekuće stanje.

Sl. 1.9 Trojna T i kritična K tačka za vodu

Cijeli proces promjene agregatnih stanja, u ovom slučaju, je pri atmosferskom tlaku (1 bar). Za druge vrijednosti tlaka dobiće se različite temperature isparivanja. Svakom tlaku odgovara jedna sasvim određena tem peratura isparivanja za odgovarajući rashladni uid (uid se obično nalazi u boci ili cjevovodu i automatski promjenom t mijenja se i p). Spajanjem svih ovih tačaka nastaju krive ravnoteže koje dijele čvrstu od tečne, ili tečnu od plinovite faze. Pri određenim uvjetima tlaka i temperature presjeći će se krive ravnoteže 1, 2 i 3 u tački T (trojna tačka).

Trojna tačka je stanje tačno određenog tlaka i temperature pri kojoj neka tvar može postojati u sva tri agregatna sranja (kruto, tečno ili plinovito). Trojna tačka vode je pri temperaturi 0,01 °C i kod tlaka 612 Pa (što iznosi 0,6 % normalnog zračnog tlaka). Pri zagrijavanju mješavine parnog i tečnog uida u cjevovodu, s povećanjem tlaka povećava se i temperatura (kriva 1), tako da drugom tlaku odgovara jedna sasvim određena temperatura isparivan ja. Krivulja isparivanja vode 1, završava u tački K. Iznad te temperature (kritična temperatura) ni u kojim uvjetima ne može se vodena para prevesti u tekuće stanje. Ako je tlak niži od 0,6% zračnog tlaka (ispod 612 Pa) a ledu se povećava temperatura, dolazi do izravnog pretvaranja leda u paru (kriva 3). Pojava izravnog prelaza tvari iz tvrdog stanja u stanje pare, naziva se sublimacija. U novije vrijeme je aktuelna upotreba CO 2 u tvrdom stanju bez ikakvog uređaja za hlađenje. Naprimjer, u transportu namirnica, koristi se samo boca s CO2 u tvrdom stanju (temperatura puno ispod -56,6 °C). Otvaranjem ventila led CO2, pri normalnom zračnom tlaku, sublimacijom prelazi u plinovito stanje i pri tome oduzima toplinu u unutrašnjosti vozila. Mnoge tvari sublimiraju, pa radi toga nemaju trojnu tačku. 16

1 1.7.1 Tlak i temperatura radnih tvari (freona) U rashladnoj tehnici obavezno je potrebno da radna tvar ima odgovarajuća termodimnamička , ziološka i sigurnosna svojstva. Od tečnosti za hlađenje (a i zagrijavanje) traži se: 1. Niska temperatura ključanja (isparivanje od -15 do -40 °C) pri nazivnom atmosferskom tlaku (freon R-12: -29,8 °C; freon R-22: -40,8 °C...). Isparivanjem na tako niskoj temperaturi, rashladna tvar oduzima veliku toplinu od okoline (zbog promjeni agregatnog stanja) i hladi je. Rashladna tvar koja ispari sa sobom nosi veliku količinu toplinske energije, a i pored toga ima nisku temperaturu (od -15 do -30 °C) pri nazivnom zračnom tlaku. Te hladne pare se usisaju kompresorom, kroz cjevovod prenesu se iz jednog prostora (koji se hladi) u drugi prostor (koji se zagrijava). Komprimiraju se na veći tlak, a time povećava se i njihova temperatura. 2. Temperatura kondezacije 30 do 40 °C pri povećanom tlaku. Poželjno je da pri temperaturi pare od 30 °C nastupi kondenziranje (prelaz plina u tečnost). Pri tome zagrijana para pod visokim tlakom predaje toplinu okolnom prostoru prirodnim putem (temperatura pare veća od temperature okolnog zraka) ili prinudnim putem (hlađenje vodom, ventilatorom i sl.). 3. Da radna tvar ima što veću specičnu toplinu isparivanja qi, jer u tom slučaju potrebne su man je količine rashladne tvari u sistemu (H 2O: qi=2275 kJ/kg; NH3: qi=1312,69 kJ/kg; R-12: qi=161,48 kJ/kg; R-150: qi=270,29 kJ/kg). 4. Volumen pare dobivene u isparivaču, od 1 litra rashladne tečnosti, treba da je što manji (radna tvar treba da ima mali specični volumen), kako bi se izbjegle velike dimenzije kompresora, kondenzatora i isparivača. 5. Poželjno je da ne budu zapaljive, otrovne, eksplozivne, da korozivno ne djeluju na metale, da imaju karakterističan ali ne otrovan miris (kako bi se lakše utvdilo propuštanje u sistemu), da se s uljem dobro miješaju (radi podmazivanja kompresora, ali da pri tom ima različitu specičnu težinu radi lakšeg odvajanja ulja u separatoru).


Ovisnost između tlaka i temperature daje se dijagramski kod rashladnih uida. Ta ovisnost se lako provjerava manometrom postavljenim na bocu, i npr. za rashladni uid R-12 izgleda kao na slici 1.9 (boca se zagrije toplom vodom, temperatura se mjeri termometrom a tlak manometrom)

Sl. 1.10 Dijagram ovisnosti tlaka od temperature kod mješavine tečnog i plinovitog freona R-12 u boci (manometar na boci može se tako izbaždariti, da pored tlaka, na njemu se očitatava i odgovarajuća temperatura isparivanja) Freoni imaju izvanredna termodinamička svojstva: 1. isparivanje na niskom tlaku koji je jednak ili malo veći od zračnog (1 bar); 2. kondenzaciju na umjereno visokom tlaku koji je do deset puta veći od zračnog



2. RASHLADNI UREĐAJI U DOMAĆINSTVU I INDUSTRIJI Prava rashladna tehnika je bazirana na oduzimanju topline u nekom unutrašnjem prostoru putem isparivanja tečnosti. U domaćinstvu, industriji, trgovini itd. uglavnom se koriste električni uređaji za hlađenje koji hlađenje vrše kontinuirano. Prema načinu kako se u njima izaziva isparivanje rashladnog sredstva, hladnjaci se dijele na kompresijske i apsorpcione (danas se puno više koriste kompresi jski rashladni uređaji i oni će biti u prvom redu i opisani). Kompresijski rashladni uređaj prenosi, dakle, toplinu sa mjesta niže temperature na mjesto više temperature, uz utrošak električne energije za pokretanje kompresora. 2.1 Kućni hladnjak (frižider)

Da bi hrana zdržala svježinu, da ne gubi hranjive sastojke, vitamine i ostala svojstva dulje ili kraće vrijeme, danas se ona u kućanstvu, ugostiteljstvu, trgovini i drugdje čuva uglavnom u električnim hladnjacima. Hladnjaci (frižideri) su toplinski dobro izolirani ormari u kojima se s pomoću rashladnog uređaja postiže i održava temperatura od -25 do +8 °C, koja je niža nego što je ima okolni prostor (od +16 do 32 °C).

Sl. 2.1 Kućni hladnjak (frižider) srednjeg kapaciteta (135 litara, 95W), podijeljen u više odjeljaka (odjeljak s **** četiri zvjezdice je u gornjem dijelu hladnjaka i ima zapreminu 17 litara)

18

Električni kućanski hladnjaci konstruirani su tako da im je ukupni unutarnji prostor podijeljen u nekoliko odjeljaka u kojima, zbog cirkulacije hladnog zraka, vladaju različite temperature. Temperatura ispod nule vlada u jednom dijelu unutarnjeg prostora frižidera, u kome se nalazi i sam isparivač. U tom dijelu namirnice se čuvaju i do nekoliko mjeseci (meso, riba, sladoled...). Čuvanje namirnica u periodu od nekoliko dana najbolje se postiže držanjem na temperaturi od +2 do +8 °C, i to u odjeljcima, više ili manje udaljenim od isparivača, pa čak i u vratima (voće, povrće, jaja, tegle, boce s pićem...). Po veličini kućni hladnjaci su kapaciteta od 55 do 500 litara.

Princip rada kućnog hladnjaka se zasniva oduzimanju topline namirnicama u unutarnjosti hladnjaka i ispuštanju te topline u okolni prostor oko hladnjaka. U isparivaču 1 sredstvo za hlađenje isparuje (npr. freon R-12 prelazi iz tekućeg u plinovito stanje pod niskim tlakom od 1 bara pri temperaturi -29,8 ° C). U toj fazi procesa rashladno sredstvo oduzima toplinu Q iz okoline i time se hladi unutrašnjost hladnjaka. Rashladno sredstvo s prikupljenom toplinom je toplije nekoliko stepeni (~5 °C, ali iako zagrijano ima temperaturu puno ispod nule), a topliji plin teži širenju i povećanju volumena. Elektromotorom pokretan kompresor 2 usisava nastale “hladne” pare, snizuje pritisak u isparivaču 1 i time znatno ubrzava isparivanje. Kompresor pare komprimira (sabija) u kondenzator 3 koji se nalazi izvan hladnjaka, povećava im tlak, i time ih jako zagrijava (npr. freon R-12 kod tlaka 7,43 bara ima temperaturu od +30 °C). Zagrijani komprimirani plin (preko 30 °C) pod visokim tlakom, prolazeći kroz kondenzator na stražnjoj strani hladnjaka, predaje toplinu Q okolini (prirodnim putem strujanjem hladnijeg zraka oko kondenzatora). Znači toplina oduzeta namirnicama odlazi u zrak, rashladno sredstvo se hladi i kondenzuje. Nakon toga nastala tekućina pod visokim tlakom prolazi kroz dugu, tanku i usku kapilarnu cijev 4. Prolaskom kroz kapilarnu cijev tečno rashladno sredstvo ulazi u proširenje isparivača, gdje se slobodno širi (u isparivaču vlada nizak tlak), prelazi naglo iz tekućeg stanja u plinovito, a širenjem plina naglo se snižava temperatura. Ohlađeni isparivač ponovno upija toplinu iz namirnica i cijeli proces se ponavlja.

2


Sl. 2.2 Elektrčni hladnjak (frižider): shematski prikaz termo-kompresionog kružnog procesa

Kompresijski hladnjaci, za kućnu upotrebu, sastoje se iz četiri osnovna dijela: 1. Isparivač, 2. Kompresor s elektromotorom, 3. Kondenzator, 4. Prigušni ventil (kapilarna cijev). U kućanskom hladnjaku postoji zaštita elektromotora kompresora od preopterećenja i upravljanje Mišković Milo: Električni uređaji


rashladnog ciklusa uklapanjem i isklapanjem elektromotora kompresora, kako bi se u unutrašnjosti hladnjaka održavala stalno niska temperatura. Za tu svrhu služi termostat koji direktno uklapa i isklapa elektromotor (nazivna struja elektromotora kućanskih hladnjaka je najviše nekoliko ampera). Na termostatu se ručno postavi željena temperatura (okretljivost ručice od STOP, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7...). Viši položaji znače niže temperature u svim dijelovima hladnjaka. 1-ISPARIVAČ 2-KOMPRESOR 3-KONDENZATOR 4-PRIGUŠNI VENTIL (Kapilarna cijev) 5-Filter dehidrator 6-Priključna kutija (stezaljke, bimetal, komandni relej) 7-Termostat za uklapanje i isklapanje EM 8-Osjetilo termostata 9-Taster sklopka (uklapa se otvaranjem vrata) 10-Sijalica (osvjetljenje unutarnjosti) 11-Termička izolacija (Bolja termička izolacija smanjuje toplinske gubitke i danas je instalirana snaga po litru zapremine svedena ispod 0,8 W/litru) a-Potisna cijev kompresora b-Usisna cijev kompresora c-Servisna cijev (za punjenje rashladnim sredstvom)

Sl. 2.3 Kućni kompresioni hladnjak

2.1.1 Isparivač To su izmejnjivači topline u kojima rashladno sredstvo ispariva oduzimajući toplinu u unutarnjosti hladnjaka. U kućnim rashladnim uređajima se koriste isparivači sa direktnom ekspanzijom koji se još nazivaju “suhi isparivači”. Izrađuju se od vijuga glatkih orebrenih cijevi ili kao pločasti s utisnutim kanalima (od bakra, aluminija i sl.) Redukcioni ventil (kapilarna cijev), kojim se, osim redukcije tlaka, vrši i regulacija količine rashladnog sredstva na ulazu u isparivač, kod suhih isparivača propušta samo one količine tečnosti koje mogu potpuno da ispare. Takvim načinom napajanja isparivač je po svojoj unutarnjoj površini u iz vjesnom smislu “suh”, jer tečni rashladni uid ispunjava samo prvi dio zapremine isparivača u obliku no raspršene tečnosti, da bi zatim imao oblik vlažne, odnosno pregrijane pare na kraju isparivača. 20

Kod ove promjene agregatnog stanja rashladno sredstvo oduzima toplinu sredini u kojoj se nalazi, zagrijava se za nekoliko stepeni, ali zagrijana para na kraju isparivača još uvijek ima temperaturu puno ispod nule. Znači, rashladno sredstvo u tečnom stanju dolazi u isparivač preko kapilarne cijevi. Kapilarna ci jev ima zadatak da regulira tlak, ali i količinu rashladnog sredstva na ulazu isparivača. Kod isparivača sa direktnom ekspanzijom propušatju se samo one količine koje mogu potpuno da ispare i da se pregriju za nekoliko stepeni tokom kretanja do izlazne strane isparivača (najčešće ~5 °C). Kad kompresor ne radi kroz kapilarnu cijev u isparivač ulazi dio tečnosti, i dolazi do izjednačenja tlaka u kondenzatoru i isparivaču (jer kapilarna cijev je uvijek otvorena). Ponekad je dovoljno dodati jedno proširenje cijevi gdje će se sakupljati tečnost koja ide ka isparivaču dok kompresor ne radi. Na ovaj način, veći dio isparivača je suh i kad kompresor nije uključen. To olakšava start elektromotora pa se može upotrijebiti manji i jeiniji elektromotor. Najednostavniji oblik isparivača sa direktnom ekspanzi jom je u vidu spirala izrađenih od bakarnih ili aluminijskih cijevi. Za bolje hlađenje ove cijevi su orebrene s tankim lisnatim rebrima velike površine. Isparivači za kućne hladnjake su pločasti isparivači nastali presovanjem dva paralelna lima. Kanali potrebni za strujanje i isparivanje oblikuju se utiskivanjem u limove, a zatim se limovi spa jaju zavarivanjem duž kanala. Suhi pločasti (aluminijski) isparivači su najednostavniji isparivači i zbog svoje niske cijene upotrebljavaju se za Sl. 2.4 Aluminijski suhi isparivači za kućne hladnjake kućne hladnjake (sl. 2.4).

2


2.1.2 Kompresor s elektromotorom Kod kućnih hladnjaka isključivo se koriste kompresori koji su hermetički zatvoreni. To su oni kompresori gdje je kompresor i elektromotor zatvoreni u zajedničko metalno kućište. Nedostatak ove konstrukcije je taj da su opravke nemoguće bez sječenja kućišta, odnosno i ne izvode se. Prednost ove izvedbe je je da nema bojazni od istjecanja rashladnog sredstva (jer su svi obrtni dijelovi hermetički zatvoreni, odnosno vratilo motora je produženo do radilice koja obrtno kretanje pretvori u pravolinijsko kretanje klipnjače i klipa u cilindru kompresora), imaju nisku razinu buke i vibracija. Izrađuju se za nazivne snage elektromotora od 50W do nekoliko kW (za veće snage elektromotor je trofazni). Sl. 2.5 Hermetički kompresor za kućne hladnjake (u priključnoj kutiji se nalazi bimetalna zaštita glavnog namota motora i pogonski relej koji samo pri startu monofaznog motora uključuje “pomoćni namot”) Mišković Milo: Električni uređaji


Klipnjača

Cilindar s klipom

Jedan od najvžnijih uvjeta za dobar i siguran rad kompresora je pravilno podmazivan je, da bi se spriječilo zaribanje klipa u cilindru. Za podmazivanje se upotrebljava izvjesna količina ulja usuta na dno hermetički zatvorenog kompresora. Podmazivanje klipa, cilindra i ležaja elektromotora se vrši centrifugalno, kroz otvore na osovini elektromotora, radilici, klipnjači i klipu (elektromotor je u kompresoru postavljen vertikalno tako da donji kraj osovine se okreće u ulju).

Namotaji elektromotora Sl. 2.6 Unutarnjost kompresora za kućne hladnjake

Međutim ulje u kompresoru daje i jedan problem: pokret klipa prema gore baca sitne kapljice ulja u rashladno sredstvo. Zbog toga se u kompresoru, na usisnu cijev, postavlja poseban separator koji služi da odvoji ulje od rashladne tvari (različite su im specične težine). Pored klipnih kompresora, klasične izvedbe, u suvremenim frižiderima se upotrebljavaju i speci jalni kompresori s rotirajućim klipom (rotacijski kompresori). Kao što se vidi sa slike 2.6, po unutarnjem zidu šupljeg metalnog cilindra okreće se jedan ekscentrično postavljen klip. Prečnik klipa kompresora je manji od prečnika cilindra. Bitno je da se cilindar i klip ne nalaze na jednoj osi, već su ekscentrični, tako da rotirajući klip obrazuje “srpastu šupljinu” u cilindru.

Sl. 2.7 Rotacijski kompresor 1-Usisna cijev (spojena na isparivač) 2-Potisna cijev (spojena na kondenzator) 3-Rotacijski klip 4-Pregrada (zajedno s klipom dijeli unutarnjost cilindra na 2 dijela) 5-Opruga pregrade

Cijelom dužinom klipa postavljena je pregrada koja se potiskuje oprugom, tako da klip uvijek di jeli srpastu šupljinu cilindra na dva dijela, od kojih jedan ima neposredan kontakt s usisnom (NT-dio niskog tlaka), a drugi s potiskom stranom kompresora (VT-dio visokog tlaka). Okretanjem rotoraklipa, dio srpaste zapremine koji se nalazi iza rotora povećava se proporcionalno s njegovim kretan jem i u njoj se stvara vakum, pa se iz isparivača usisavaju pare uida. Drugi dio srpaste zapremine, 22

koji se nalazi ispred rotora (u pravcu okretanja), smanjuje se i tom prilikom se pare sabijaju. Kad se pare sabiju otvara se nepovratni ventil i one se ubacuju u kondenzator. Ovi kompresori rade bez vibracija, skoro bez buke, vijek trajanja im je duži, učinkoviti su i pouzdani. 2.1.3 Kondenzator To su izmjenjivači topline u kjima dolazi do hlađenja i promjene agregatnog stanja rashladnog sredstva, tj. od plina nastaje tekućina. Kondenzatori za kućne hladnjake grade se od glatkih cijevi kroz koje struji rashladni uid. Glatke cijevi su orebrene zbog boljeg rashladnog učinka (npr. bakarne cijevi s aluminijskim lamelama, vidi sl. 2.2 i 2.8). Kompresor usisava pare iz isparivača pod niskim tlakom (pare su prethodno rashladile sredinu oko isparivača), komprimira ih i sabija u cijevi kondenzatora. Sabijanjem para povećava se tlak i njihova temperatura. Iz kondenzatora je potrebno odvesti svu toplinu koju je rashladni medij prikupio u isparivaču, a koja je sada skoncentrisana u kondenzatoru. Dakle, svu ovu toplinu, treba odvesti iz kondenzatora putem strujanja zraka (ili vode) po površini glatkih cijevi kondenzatora, a da bi došlo do ukapljivanja pregrijanih para rashladnog medija. Kako bi rashladni ciklus bio kružan i neprekidan, bilans primljene (u isparivaču) i odate energije (u kondenzatoru) rashladnog uida u toku procesa mora biti isti. U kućnim rashladnim uređajima (manjeg kapaciteta) isključivo se toplina sa kondenzatora odvodi putem okolnog zraka (prirodnim strujanjem ili prinudnim uz pomoć ventilatora). Uz pomoć ventilatora može se ostvariti snažan protok zraka kroz kondenzator da bi zrak preuzeo toplinu kondenzacije. Do 1 kW snage kompresora mogu se upotrijebiti kondenzatori bez ventilatora (u domaćinstvu). Dimenzioniranje kondenzatora je prilično otežano zato što je temperatura zraka različita u razna godišnja doba, a i dnevne promjene su velike. Djelovanje kondenzatora znatno ovisi o o stanju okolišnog zraka (u ljetnom periodu kompresor rashladnog uređaja troši više energije za ostvarivanje rashladnog učinka). Tako naprimjer, za hladnjak snage kompresora 850 W potrebno je cca 10 do 15 m2 površine kondenzatora i 14 do 20 m 3 zraka u prostoriji. Za povećanje površine hladnjaka upotrebljavaju se okrugla čelična, aluminijska ili bakarna rebra (ili čak i lisnata rebra velike površine).

2


KONDENZATOR

Kapilarna cijev

Sl. 2.8 Kondenzator kućnih hladnjaka s prirodnim strujanjem zraka



2.1.4 Prigušni ventil U svakom rashladnom uređaju postoji naprava koja propušta tečno rashladno sredstvo iz kondenzatora u isparivač, pod niskim tlakom, u maloj i tačno određenoj količini da se ne preplavi isparivač. Ta naprava se naziva regulator prigušivanja (ili ekspanzijski ventil) i to je jedan od četiri osnovna sastavna dijela svakog rashladnog uređaja. Zadatak im je dvojak: a). Da prigušuje tečno rashladno sredstvo s tlaka kondenzacije na tlak isparivanja, b). Da regulira dotog rashladnog sredstva u isparivač ovisno o trenutnom tlaku u isparivaču i temperaturi isparivanja. U savremenoj rashladnoj tehnici se upotrebljavaju automatski prigušni ventili, njihov zadatak može biti da održavaju stalnu razinu tečnosti u isparivaču, ili da održavaju stalni tlak isparivanja, ili da održavaju stalnu temperaturu na izlazu iz isparivača. Postoje u praksi sljedeće prigušne naprave: 1. Ručni prigušni ventil (nije automatski ventil i gotovo da se i ne koristi više); 2. Kapilarne cijevi (dimenzije odredi proizvođač pokusom); 3. Regulatori stalne razine (prigušni ventili s plovkom); 4. Regulatori stalnog tlaka (VST); 5. Regulatori stalnog pregrijanja (termoekspanzijski ventil -TEV). Ručni prigušni ventil je građen tako da se ručnim okretanjem precizno regulira dotok radne tvari u isparivač uz istodobno prigušivanje s tlaka kondenzacije na tlak isparivanja. Danas se kao samostalna prigušna naprava više ne koristi (potrebo je stručno iskustvo i stalna prisutnost). Međutim koristi se za potpuno otvaranje ili zatvaranje prolaska uida u raznim djelovima cjevovoda (opravke u Sl. 2.9 Ručni prigušni ventil sistemu kod velikih rashladnih instalacija). Kapilarna cijev je danas najjednostavnija i najjeinija prigušna naprava za automatsko napajanje isparivača s tečnom rashladnom tvari. U kućanskim hladnjacima to je bakarna cijev promjera 0,4 do 1,5 mm i dužine 2 do 6 m, umetnuta između kondenzatora i isparivača (nekoliko metara kapilarne cijevi smotane u svitak, sl. 2.2 i 2.8). To je najjednostavniji način stvaranja pada tlaka, to jest ekspanzije (širenja) medija koji dolazi iz kondenzatora u isparivač. Princip na kome se zasniva dejstvo ovog elementa je poznata zikalna činjenica da se pri svakom proticanju tečnosti kroz tanku cijev javlja otpor proticanju koji daje odgovarajuće smanjenje tlaka tečnosti na putu za isparivač. Dimenzije kapilarne cijevi određuje proizvođač (provjeravaju se pokusom). Kapilarna cijev nema uopće pokretnih dijelova, pa se ne može ni kvariti. Termostatski ekspanzijski ventil (TEV ili TXV) je ventil koji se automatski otvara i zatvara, prigušivanjem propušta u isparivač upravo toliko radne tečnosti da se ona u njemu potpuno ispari pri tlaku isparivanja, a zatim još i pregrije za određeni broj stepeni (obično ~5 °C). TEV regulator ima temperaturno osjetilo OS koje mjeri temperaturu na izlaznoj cijevi isparivača (temperatura na izlaznoj cijevi isparivača T os je za nekoliko stepeni veća od temperature isparivanja). Temperaturno osjetilo, kapilarna cijev i membrana čine zatvoren sistem koji je ispunjen istom ili sličnom rashladnom tvari (kapljevina) kao i u isparivaču. Membrana je s gornje strane opterećena s tlakom upotrijebljene kapljevine, a koji ovisi o mjerenoj temperaturi. S donje strane djeluju na membranu tlak isparivanja u isparivaču i sila regulacione opruge (sila opruge se može se može ručno mijenjati). 24

Isparivač

2


Sl. 2.10 Termostatski ekspanzijski ventil (TEV ili TXT - ermostatic Expansion Valve)

Razlika temperature na ulazu u isparivač T o i na izlazu iz isparivača T os, zove se pregrijanje pare koju TEV održava stalnim. Pregrijanje obično iznosi 5 °C. Na taj način površina isparivača se potpuno iskorištava za isparivanje i time oduzimanje topline oko sebe (pregrije se), a kompresor je zaštićen od hidrauličkih udara, jer se tečnost ne može ni pojaviti na izlazu iz isparivača (i ući u kompresor). TEV imaju jedan vijak, zatvoren kapom (7), a služi da se mijenja temperatura pregrijanja.

1-Temperaturno osjetilo OS 2-Kapilarna cijev 3-Kapljevinski osjetnički element 4-Membrana 5-Prenosna poluga 6-Opruga za podešavanje tlaka na membranu 7-Regulacioni vijak 8-Dizna za prolaz uida

ΔT = Tos - To ≈ 5 °C pregrijanje pare koje TEV održava stalnim


Sl. 2.11 Smještaj TEV i temperaturnog osjetila uz pripadni isparivač


Zbog strujanja radne tvari, u veoma dugim isparivačima (npr. klimatizacija), nastaju padovi tlaka, što vrlo nepovoljno utiče na povećanje pregrijanja pare (TEV regulator se ne zatvori jer je tlak na izlazu isparivača puno manji nego na ulazu). Ako se ništa ne poduzme i sam kompresor bi se nedopustivo zagrijao. Zato se tada primjenjuju TEV regulatori prilagođeni za takve uvjete rada. Prostor ispod membrane spojen je cjevčicom na izlaz isparivača gdje vlada niži tlak, gdje se i mjeri temperatura, pa će se traženi tlak u osjetilu tj. iznad membrane ravnati prema tlaku na izlazu isparivača.

*

*

Sl. 2.13 Termostatski ekspanzijski ventil s vanjskim izjednačenjem tlaka (*Prostor ispod membrane spojen je s cjevčicom na izlaz isparivača)

2.1.5 Električna šema kućnog hladnjaka Elementi koji sačinjavaju rashladni uređaj mogu se prikazati na mnogo načina. Za tumačenje rada instalacije za hlađenje služimo se šemama koje su sačinjene od gračkih simbola. One mogu predstavljati: a) Šematski prikaz instalacije s aspekta glavnih konstruktivnih elemenata, b) Šematski prikaz kružnog toka rashladnog uida, c) Izdvojenu šemu električne instalacije, d) Izdvojenu električnu šemu samo automatike i sl. Na slici 2.14 dat je šematski prikaz kružnog toka rashladnog uida suvremenog kompresionog hladnjaka. U odnosu na ranije date slične šeme, vidimo da se u ovoj upotrebljavaju i ventili preko kojih se sistem može vakumirati, puniti ili kontrolirati (bez lemljenja).

26

1-Kompresor usisava pregrijane pare NT iz isparivača

4-Tečni freon pod VT u kondenzatoru

2-Kompresor sabija pare u kondenz. (povećava se tlak i temp.)

5-Tečni freon kontrolisano ulazi u isparivač

3-Pare rashladnog sredstva se hlade i prelaze u tečnost

6-Pod NT ispariva i zagrijava se (ciklus se ponavlja: 1- kompresor usisava...)

2


Sl. 2.14 Šematski prikaz toka rashladnog uida kod suvremenih kompresionih hladnjaka novije izrade

Na slici 2.15 data je električna šema manjeg kućnog rashladnog uređaja. Inače u svakom hladnjaku postoji zaštita elektromotora od preopterećenja i upravljanje rashladnog kruga uklapanjem i isklapanjem elektromotora kompresora, kako bi se u unutrašnjosti održala stalna temperatura s tolerancijim od ±0,5 °C. Za zaštitu motora od preopterećenja upotrebljava se bimetalni okidač F (jedan bimetalni element u kućištu). Kontakt bimetalnog okidača može direktno da prekine struju preopterećenja koju elektromotor uzima iz mreže. Za upravljanje rashladnog kruga (tj. za regulaciju temperature prostora koji se hladi) služi termostat T. Kontakt termostata, isto kao i kontakt bimetalnog okidača, izrađen je tako da je u mogućnosti da prekida nazivnu struju elektromotora. Dole: Komandni relej s termostatom (bez elektromagneta)

Sl. 2.15 Električna šema manjeg kućnog hladnjaka Mišković Milo: Električni uređaji


Šematski prikaz instalacije kućnog hladnjaka s aspekta razmještaja glavnih konstruktivnih elemenata dat je na slici 2.16.

Sl. 2.16 Šematski prikaz razmještaja glavnih konstruktivnih elemenata u kućnom hladnjaku

2.1.6 Električne komponente kućnog hladnjaka Glavni električni dijelovi kućnog hladnjaka su: termostat, bimetalni osigurač (okidač), komandni relej, sijalica, taster sklopka i elektromotor. Termostat svojim dejstvom obezbjeđuje rad kompresora kada temperatura u hladnjaku nije dovoljno niska, i prekid rada kada se postigne dovoljno niska temperatura (može se regulirati). Po tipu osjetnog elementa razlikujemo: termostate s kapilarom, termostate s bimetalom i elektronske termostate. Danas su u hladnjacima za kućanstvo najviše u upotrebi termostati s kapilarnom cijevi. Temperaturno osjetilo je napunjeno uidom 4 (kapljevinom) koji pod dejstvom temperature mijenja svoj volumen, pri čemu mijenja i svoj tlak na donju površinu mijeha 3. Regulacija granica temperature vrši se 1-Temperaturno osjetilo preko opruge 6 okretanjem vijka (dugmeta 2-Kapilarna cijev 7). Ako temperatura u hladnjaku poraste 3-Valoviti mijeh 4-Kapljevina (uid) iznad naregulirane vrijednosti, tlak u mijehu 5-Kontakti tloliko poraste da sabije oprugu 6 i uklopi 6-Opruga električni kontakt 5 (uključi se elektromo7-Dugme za regulaciju tor). Kada temperatura opadne ispod nar*Temperaturno osjetilo se egulirane vrijednosti sila opruge nadvlada montira u blizini isparivača silu mijeha i isklopi kontakt 5 (elektromotor se isključi). Kada je dugme 7 u položaju STPOP konSl. 2.17 Termostat s kapilarom takti termostata su trajno isklopljeni. 28

Bimetalni okidač je traka sastavljena od dvaju međusobno prirubljenih, odnosno svarenih metalnih listova od kojih jedan ima veliko, a drugi malo temperaturno rastezanje. Pri zagrijavanju bimetala, bilo da struja teče direktno kroz njega ili kroz grijaću spiralu omotanu oko njega, on se savija. Na jednom svom kraju bimetal je učvršćen za izolaciono kućište, a na drugom, slobodnom, nosi pomični kontakt. Pomični kontakt bimetala se naslanja na nepomični, učvršen na izolaciono kućište. Sl. 2.18 Bimetalni osigurač za kućne hladnjake

2

i j i a đ u v i e j r t i r u s n i i ć t n a s u d d a m l n i h o s d a R u

U času kad bimetal prekomjerno zagrije uslijed prolaska struje, savije se tako da se njegov kontakt odmakne od nepomičnog kontakta, direktno se prekine strujni krug elektromotora, a time i grijanje bimetala. Zbog toga se on počne hladiti i ispravljati u prvobitni svoj položaj. Kad se potpuno ispravi, onda njegov kontakt opet prilegne uz nepomični, strujni krug je ponovno zatvoren i elektromotor uključen. Komandni relej (pomoćni relej) služi za pokretanje elektromotora iz stanja mirovanja. On u početnom trenutku uključuje pomoćnu fazu elektromotora, a takođe i glavnu fazu (glavni namotaj). Pomoćni namot je uključen samo kratko vrijeme, a isključuje je namotaj komandnog releja (struja glavnog namota istovremeno protiče i kroz namotaj komandnog releja, koji djeluje kao elektromagnet i isključi kontakt komandnog releja u strujnom krugu pomoćne faze, vidi sliku 2.15). Komandni releji novijeg datuma imaju ugrađen PTC otpornik u strujni krug pomoćne faze. U prvom trenutku on ima malu otpornost (hladno stanje) ali prolaskom struje zagrijava se, njegova otpornost se poveća nekoliko stotina oma, a struja kroz pomoćnu fazu se smanji gotovo na nulu. Komandni relej se direktno PTC montira na dva horizontalna izvoda na eleSl. 2. 19 Komandni relej ktromotoru. Na treći izvod se dovodi neutralni *PTC otpornik čija otpornost u hlad vodič (ili fazni ovisno o položaju utikača u nom stanju iznosi oko 200 oma priključnici, vidi sliku 2.15 desno).

Kompresorski komplet za startovanje elektromotora se satoji iz komandnog releja i bimetalnog okidača ugrađenih u zajedničko kućište. Komplet se postavlja u priključnu kutiju kompresora i direktno na tri izvoda s glavnog i pomoćnog namotaja elektromotora (jedan izvod je zajednički). Sl. 2.20 Kompresorski komplet za start EM Mišković Milo: Električni uređaji


Elektromotor. Za pogon kompresora se uzima 1-fazni izmjenični asinhroni motor, smješten u isto kućište kao i kompresor, i koji se priključuje na fazni napon mreže (230 V). Za pokretanje ovaj motor ima na statoru osim glavnog namota još i pomoćni namot koji ima zadaću da zajedno s glavnim namotom stvori potrebno okretno polje za zalet motora. Ovaj pomoćni namot ukopčan je samo za vrijeme zaleta motora, a čim se motor pokrene ovaj se namot skine s napona da svojim induktivitetom ne bi kvario faktor snage mreže. Na metalno hermetičko kućište izvedena su tri izvoda (s glavnog, pomoćnog i zajedniči) na koje se direktno postavlja komandni relej ili kompresorski komplet za start motora. Pomoćni namot se iskopčava automatski na taj način da se jedan njegov izvod spoji s kontaktom pogonskog releja preko koga je priključen na mrežu. Kada se utikač hladnjaka stavi u priključnicu, uključi termostat, onda proteče struja iz mreže preko termostata-bimetalnog okidača-zajedničke stezaljke, jednim dijelom kroz glavni namot, a drugim dijelom kroz pomoćni namot. Ovi namoti stvore okretno magnetno polje koje pokrene rotor motora u određenom smjeru. Struja glavnog namota teče i kroz namot pogonskog releja koji se uzbudi, privuče svoju kotvu, a kotva isključi kontakt, i na taj način se prekine strujni krug pomoćnog namota tako da ostane ukopčan samo glavni namot. Za cijelo vrijeme pogona namot pogonskog releja je uzbuđen strujom glavnog namota, pa se kroz to vrijeme ne može ni slučajno ukopčati pomoćni namot motora.

Sl. 2.21 Električna spojna šema kućnog hladnjaka

Električno svjetlo u hladnjaka se pali kada se vrata otvore i gasi kada se zatvore (slika 2.22 pod 6). Ovo se postiže ugradnjom taster sklopke uz vrata hladnjaka (slika 2.22 pod 5). Taster sklopka se tako postavi da vrata hladnjaka prilikom zatvaranja mehanički pritisnu dugme koje uslijed toga otvori kontak (i isklopi rasvjetu unutar hladnjaka). Svjetiljka se postavlja pored termostata u hladnjaku.

30

2

4


5 6

U hladnjaku

S C M

1

3 2

Sl. 2.22 Električni dijelovi kućnog hladnjaka: 1-priključne stezaljke 2-bimetalni okidač 3-komandni relej 4-termostat 5-tipkalo na vratima 6-žarulja

U priključnoj kutiji kompresora Mišković Milo: Električni uređaji


Kompresorski komplet

Izvodi s namotaja elektromotora

Vod termostata i unutarnje rasvjete

Napojni vod Sl. 2.23 Montaža “kompresorskog kompleta” na stezaljke elektromotora u priključnoj kutiji kompresora *Kompresorski komplet sadrži bimetalnu zaštitu elektromotora i komandni relej za pomoćnu fazu

32

2.2 Industrijski rashladni uređaji

Stojeći (zidni) modeli hladnjaka koji se upotrebljavaju u ugostiteljstvu, trgovinama i za druge slične namjene mogu imati sadržaj od 200l do 2000l, pa čak i više, a nazivaju se rashladni ormari (zatvoreni s staklenim vratima), rashladne vitrine (otvorene), pultovi i sl.. U industriji su u upotrebi i posebne hladnjače za meso, voće i povrće, ribu, mlijeko i sl. 2.2.1 Rashladne vitrine Osnovna funkcija bilo kojeg tipa vitrine (i ormara ili pulta) je što atraktivnije izlaganje robe da bi se stimulisala prodaja. Vitrina prikazana slikom 2.23, pored izložbenog prostora sa tri police u gorn jem dijelu, ima i komoru u donjem dijelu (vitrina tip BREZA proizvodnje LTH Škoa Loka).

2


Displej

Osvjetljenje Roletna

Termistor u hladnjaku

Polica

Bočno staklo

Bočno staklo

Polica

Kondenzator Posuda za odleđivanje Mišković Milo: Električni uređaji

Zidna rashladna vitrina “BREZA” proizvodnje LTH Škoa Loka: Tipke: Signalizacija: 1-INFO 5-Rad kompresora 2-SET 6-Rad ventilatora 3-(+˚C), rasvjeta 7-Odleđivanje 4-(-˚C), uklop/isklop 8-Alarm 9-Osvjetljenje vitrine 10-Vitrina radi/ne radi Priključenjem vitrine (spojem utikača u priključnicu) se nakon 3sek na displeju pokaže OFF i svijetli svjetleća dioda 10. Pritiskom na tipku 4, na displeju se prikaže temperatura zraka u vitrini (vitrina je u funkciji hlađenja). Kompresor se uključi 3min po uklopu vitrine i svijetli indikator 5 na displeju. Kontrola namještene temperature se vrši pritiskom na tipku SET (2), na displeju se pokaže namještena temperatura termostata, a što je ujedno i temperatura isklopa kompresora. Ako držimo pritisnutu tipku SET i pritiskom na tipku 3-za višu temperaturu, ili 4-za nižu temperaturu, izaberemo željenu temperaturu u vitrini. Otpuštanjem tipki namještena temperatura se memoriše, a na displeju se pokaže temperatura u vitrini. Odleđivanje, npr. kod visoke vlage u zraku, se vrši istovremenim pritiskom na tipku INFO i dva puta na tipku 3. Na disple ju se pojavi oznaka DEF i svijetli idikator 7. Trajanje je 25min.

Sl. 2.23 Otvorena rashladna vitrina Tip “BREZA”


Legenda: Power modul-elektronska ploča s procesorom i relejima B1-Termistor u hladnjaku B2-Termistor odleđivanja H1-uorescentna cijev L1-prigušnica S1-starter M1-elektromotor kompresora M2-ventilator kondenzatora M3, M4-ventilatori isparivača Opcija: R1-električni grijač za odleđivanje (samo za model M) H2-H5-uorescentne cijevi Relej za alarm A1,A2,A3 Connektor RS 485

Sl. 2.24 Električna šema zidne rashladne vitrine BREZA 93, 100, 125 (M, ML, Z)

Rashladne vitrine su predviđene za čuvanje svježih namirnica kraće vrijeme (jedna sedmica ili više). Spoljni zidovi su izvedeni od eloksiranog Al lima ili pocinkovanog lima sa termičkom izolacijom, sa ostavljenim kanalima za strujanje hladnog zraka. Više električnih ventilatora usmjerava hladan zrak kroz unutrašnjost rashladne vitrine. Sl. 2.25 Presjek kroz klasičnu vitrinu sa otvorenim prostorom U slučaju da rashladne vitrine imaju dva odvo jena prostora, a time i dva isparivača i jedan kompresor, za održavanje željene temperature potrebna su dva termistora, za zatvoreni i otvoreni prostor, u hladnjaku (ili kod starijih vitrina dva klasična termostata ). Kada se postigne željena temperatura u zatvorenom prostoru potrebno je da se prekine njegovo hlađenje bez obzira na stanje temperature u otvorenom prostoru vitrine. Uslijed ovog zahtjeva ovakva vitrina mora imati i jedan elektroventil (solenoidni ventil) koji će prekinuti protok rashladnog uida kroz isparivač u zatvorenom prostoru. Termistor ili klasični termostat (s dva kontakta) ovog prostora ima dvostruku ulogu : a) omogućuje start kompresora i otvara elektroventil isparivača 1; b) zatvara elektroventil isparivača 1 kada se postigne željena temperatura i djeluje na prekid rada kompresora (ali kompresor može i da nastavi rad tj. drugi termostat može biti uključen dok se ne dostigne željena temperatura i u otvorenom prostoru).

34

2.2.2 Hladnjače Hladnjače za voće i povrće, (plus režim rada od 0˚ C do 8˚C, npr. čuvanje jabuka, zrionice banana.. ), smrznutu ribu i meso, suho meso, sladoled i slično ( minus režim rada od -8˚C do -40˚C), su posebne prostorije kapaciteta od nekoliko tona do nekoliko stotina, i više, tona. Velike industrijske hladnjače obično imaju više hlađenih prostorija, svaka sa svojim termostatom, elektroventilom i isparivačem (isparivač može biti smješten u zidove prostorije ili izveden kao zračni sa ventilatorima).

2

i j i a đ u v i e j r t i r u s n t i i ć s n u d a d a m l n i o h s d a R u

3 2 1-komora

Sl. 2.24 Hodnik iz koga se ulazi u tri hlađene komore

Sl. 2.25 Unutrašnjost jedne od hlađenih komora

U manjim hladnjačama, sa jednom komorom, za pogon kompresora se koristi trofazni elektromotor, a termostat upravlja radom motora preko namotaja sklopnika. U većim hladnjačama sa više komora, vremenska regulacija se postiže uz pomoć više termostata i presostata niskog tlaka-instrumenta priključenog na usisni vod kompresora koji prati promjene tlaka isparivanja. Na slici 2.24 prikazan je ulaz u hladnjaču koja se sastoji iz tri hlađene komore i jednog kompresorskog agregata. U slučaju da imamo dvije komore sam sistem se neće puno izmijeniti. U zidove svake komore ugrađen je zaseban isparivač (ili to mogu biti zračni isparivači sa ventilatorima), termoekspanijski ventil, a ispred njega i elektromagnetski ventil. U svakoj komori se nalazi i jedan termostat koji je povezan sa elektromagnetskim ventilom za odgovarajući isparivač. Kontrola temperature i rada kompresora postiže se na taj način da, kada se u komori postigne željeno niska temperatura, termostat zatvara elektromagnetski ventil na tečnom vodu i isparivač u toj komori ne dobija više rashladno sredstvo, tj. isključi se iz rada. Ukoliko su isparivači zračni sa ventilatorima, termostat će istovremeno sa zatvaranjem elektromagnetskog ventila obustaviti i rad ventilatora. Kada posljednji isparivač na ovaj način bude isključen iz rada, počinje tlak na usisnoj cijevi kompresora naglo da opada pošto kompresor nema šta da iz isparivača usisava (prethodno komprtesor ispumpa svu isparenu radnu tvar iz isparivača koji su praktično prazni i pod niskim tlakom). Kada tlak opadne do naregulirane na presostatu niskog tlaka, presostat će prekinuti dodvod napona na namotaj sklopnika, elektromotor kompresora se zaustavlja, a i rad cijele instalacije. Za vrijeme prekida rada komore se ne hlade, pa zbog dotoka topline izvana u njima raste temperatura (ovisno o temperaturi okoline, količini i temperaturi unešene ili iznešene robe, učestalosti otvaranja vrata). Kad temperatura, u nekoj od komora, naraste iznad one koja se želi, termostat će otvoriti elektromagnetski ventil (i uključiti ventilator isparivača). Tečno rashladno sredstvo iz kondenzatora počne da ulazi u isparivač u kojemu vlada nizak tlak, isparuje, tlak u isparivaču raste. Ako kompresor nije toga momenta u radu, uslijed otvaranja elektromagnetskog ventila i dolaska Mišković Milo: Električni uređaji


rashladnog sredstva u isparivač, povećaće se tlak u isparivaču i u usisnom vodu, pa kad porste na maksimalno dopušteni, presostat niskog tlaka uključuje strujni krug namotaja sklopnika, a time i elektromotor kompresora se stavlja u pogon. Znači presostat niskog tlaka prekida rad kompresora tek kad zadnji od termostata prekine rad svog isparivača, a uključuje kompresor u rad kad prvi od njih zatraži hlađenje. Olakšan je i start kompresora, jer su svi isparivači prethodno ispražnjeni i nema jakih hidrauličkih udara.

b)

a)

Sl. 2.26 Kompresorska stanica: a) za malu hladnjaču 4m3 (4t) s jednim kompresorom b) za veliku hladnjaču (5.000t) s više kompresora

1-ISPARIVAČ; 2-TEV-termoekspanzijski ventil; 3-KOMPRESOR; 4-KONDENZATOR; EM-elektromotor kompresora; V-ventilator kondenzatora; EMV-elektromagnetski ventil; T-termostat; PNT-presostat niskog tlaka; PVT-presostat visokog tlaka; START-STOPsklopka za uklučenje i isklj.; K-kontaktor; F-bimetalni relej; Risiver-skupljač tečnog rashladnog sredstva

Sl. 2.27 Kontrola temperature i rada kompresora hladnjače s tri hlađene komore (vremenska regulacija temperature u tri hlađene komore je izvedena s tri klasična termostata, a prekid rada kompresora presostatom niskog i visokog tlaka) Napomena: Ventilator V pospješuje hlađenje rashladnog sredstva u kondenzatoru i uključen je istovremeno kad i elektromotor kompresora

36

Kondenzator se obično montira u blizini kompresora, hladi se zračnim ventilatorima ili rashladnom vodom. Prilikom uključenja kompresora odmah se uključi i ventilator(i) kondenzatora. Ako se to ne učini tlak u potisnom vodu i kondenzatoru će vrlo brzo narasti, a može izazvati i oštećenje. Kondenzator se sigurava od opasno visokih tlakova presostatom visokog tlaka, koji otvara svoj kontakt (isključi kompresor i uključi sirenu), kada tlak u kondenzatoru premaši najviši dopušteni, a uključi svoj kontakt kada se tlak u kondenzatoru ponovno sniži. Naprimjer, tlak se može povećati zbog toga što neki od ventilatora ne radi (zrakom hlađeni kondenzatori) ili ako nestane vode za hlađenje kondenzatora (vodom hlađeni kondenzatori). U velikim industrijskim rashladnim uređajima pumpnog tipa, primjenjuje se stupnjevita regulacija rashladnog učinka više kompresora u paralelnom radu (sl. 2.26 pod b). To su razgranate rashladne instalacije, npr. za industriju mesa, ribe, za umjetna klizališta i dr. Iako su na slici 2.28 prikazane samo dvije hlađene prostorije, njih može biti i više, no svaka mora imati svoj termostat, a svaki isparivač svoj elektromagnetski ventil. Tečno rashladno sredstvo niskog tlaka i tražene niske temperature se dobavlja pumpom u isparivač I smješten u pojedinim komorama. Protjecanjem kroz isparivač dio rashladnog sredstva ispari (npr. 10%...40%) i ostvari rashladni učinak u toj komori, a nastala topla smjesa pare i tečne rashladne tvari vraća se u recirkulacijski odvajač. Para se odvaja od tečnosti i usisnim se vodom privodi paralelno spojenim kompresorima. Nakon kompresije od tlaka po na tlak kondenzacije para se u kondenzatoru ukaplji i hladi (ventilatorima ili vodom), a nastali se kondenzat prigušnim regulatorom s plovkom uvodi u recirkulacijski odvajač RO, i tako se u njemu održava stalna razina tečnog rashladnog sredstva niskog tlaka i temperature. Kada je hlađenjem u nekoj od komora postignuta tražena niska temperatura, termostat u njoj zatvara elektromagnetski ventil na izlazu iz isparivača, prestaje cirkulacija rashladne tečnosti, a time i hlađenje te komore. Naime, nakon što se zatvori EMV isparivanje se kraće vrijeme dalje nastavlja, pa stvorena para potisne tečnu radnu tvar nazad iz isparivača, te isparivač ostane praktički prazan. Tada kompresori usisavaju manji volumen pare, pa se tlak u RO počinje smanjivati. Tu promjenu tlaka prati presostat niskog tlaka koji

preklopi svoj kontakt iz srednjeg položaja na kontakt IZ, te tako prenese informaciju elektronskom sklopu za stupnjevito upravljanje radom kompresora da treba smanjiti rashladni učinak. Posredstvom kontaktera pojedini se kompresori u određenim vremenskim razmacima jedan iza drugog zaustavljaju sve dok se rashladni učinak preostalih kompresora u pogonu ne prilagodi trenutnim potrebama hlađenja. Kada se tlak u RO vrati na zadatu vrijednost, presostat niskog tlaka preklopi svoj kontakt u srednji položaj i elektronski sklop prestane s daljnim isklapanjem kompresora. Pri porastu tlaka u RO presostat niskog tlaka prtebacuje svoj kontakt u položaj U i tako “informira” elektronski sklop da treba povećati rashladni učinak kompresora, pa započinje uklapanje pojedinih kompresora u rad dok se ne postigne ponovna ravnoteža rashladnog učinka kompresora i potrebnog hlađenja. Prigušni ventil je ovdje riješen pomoću sklopke na plovak, koja prati srednju razinu tečne rashladne tvari u RO. Kad se plovak podigne na gornju dopuštenu razinu radne tvari, isklopi se kontakt sklopke, prekida strujni krug elektromagnetskog ventila, a time i pritjecanje radne tvari u RO. Velika je prednost ovakvih sistema kod kojih se prigušivanje radne tvari postiže u jednom prigušnom regulatoru, koji je pod nadzorom stručnog osoblja, te da se automatika u svakoj hladionici sastoji samo od termostata i elektromagnetskog ventila. Hlađenje i u udaljenim hladionicama se ostvaruje pumpnom cirkulacijom tečne hladne rashladne tvari koja u isparivačima ispari samo oko 20% i ostvari p otreban rashladni učinak.

2


Sl. 2.28 Pumpni recirkulacijski rashladni uređaj s stupnjevitom regulacijom učinka kompresora

U svim do sada opisanim rashladnim sistemima i hladnjačama, oko isparivača se nalazi zrak, a to znači da se ostvaruje hlađenje zraka. Međutim, na mnogim mjestima u industriji, počevši od vode, često se hlade različite tečnosti (hlađenje tečnosti) kao što je mlijelo, pivo, vino, sokovi, mineralna voda, voćni sokovi i sl. (vidi 2.3.4 hlađenje vode). Mišković Milo: Električni uređaji


2.3 Klima uređaji

Klima uređaj funkcionira na istom principu kao i kuhinjski hladnjak. Hladnjak toplinu iz namirnica izbacuje u zatvorenu prostoriju u kojoj je smješten (zbog toga se ta prostorija neznatno zagri java, a ututrašnjost hladnjaka znatno hladi). Da se prisjetimo principa rada hladnjaka: Tekući rashladni medij ispariva u isparivaču (prvi izmjenjivač topline u hladnjaku), promjenom agregatnog stanja naglo se hladi i oduzima toplinu svim okolnim toplijim namirnicama (zato je hladnjak dobro termički izolirana kutija). Medij s prikupljenom toplinom je topliji, a topliji plin teži širenju i povećanju volumena. Međutim, električni ga kompresor prisilno stlačuje i zgušnjava do tekućeg stanja pri čemu mu se povećava tlak i temperatura. Ovako zagrijan medij mijenja agregatno stanje i prelazi u tekućinu u kondenzatoru (drugi izmjenjivač topline na stražnjoj strani hladnjaka), hladi se, tj. zračna struja odnosi toplinu u okolni prostor. Toplina oduzeta namirnicama odlazi u zrak koji okružuje hladnjak. No, kompresor ohlađeni tečni medij ponovno tjera kroz prigušni ventil u unutrašnjost hladnjaka, u proširenje isparivača gdje se slobodno širi i naglo prelazi iz tekućeg u plinovito stanje, a širenjem pada mu temperatura. Hlade se cijevi isparivača i ponovno se upija toplina iz namirnica, a kružni proces se ponavlja. Što je to klima uređaj? Osnovna ideja klima uređaja je u osnovi hladnjak bez izolacijske kutije. On toplinu iz zatvorene prostorije izbacuje u okolni prostor. Pri tome se zatvorena prostorija hladi, a okolina se zbog svoje veličine gotovo i ne zagrijava. Zadatak klima uređaja je da, osim temperature, utiče i na druge klimatske uslove u prostoriji. Odgovarajući klimatski uređaj može u prostoriji održavati i relativnu vlažnost, otklanjati prašinu mikroskopske veličine, uklanjati grinje, pelud i dlake kućnih ljubimaca (znači klima uređaj pomaže u sprečavanju bolesti kao što je npr. astma, alergija).

Sl. 2.24 Princip rada klima uređaja 1-Kompresor komprimira hladan freon iz isparivača, koji tako postaje vrući freon pod visokim tlakom (crveno u dijagramu gore). 2-Vrući freon se kreće kroz niz zavojnica kako bi mogao predati toplinu, i kondenzirati u tekućinu (ventilator okretanjem iznad zavo jnice potpomaže predaju topline). 3-Freonska tekućina prolazi kroz termoekspanzijski ventil, i tokom prolaza ispariva da bi postao hladan freon pod niskim tlakom (svijetlo plavo u gornjem dijagramu). 4-Hladan plin prolazi kroz niz zavojnica koje omogućuju plinu da upije toplinu i ohladi zrak unutar prostorije (ventilator potpomaže upijanje topline).

38

Za hlađenje prostorije je ipak znači potrebno dovesti i utrošiti izvjesnu količinu električne energije na elektromotor kompresora. Međutim, u ukupnoj energetskoj bilanci, ova električna energija čini tek manji dio. Učinkovitost klima uređaja se označava brojevima: broj 3, 4 ili 5 označuje da smo iz prostorije tri, četiri ili pet puta više iznijeli toplinske energije (i time je ohladili), nego što je utrošeno električne energije za pogon kompresora. Dakako, učinak ovisi i o spoljnoj temperaturi zraka, pregradnim zidovima, visini prostorije, površini prostora... (npr. niže prostorije s manje prozora mogu se klimatizirati po učinku slabijim uređajem uz uštedu električne energije). Klima uređaji su najčešće označeni u kW, što određuje njihov rashladni učinak ili su označeni kapacitetom u kW/h (ili Btu/h), što određuje količinu topline koju treba kompresor odvesti putem rashladnog medija u toku jednog sata. Umjesto objašnjavanja procesa izračuna odgovarajućeg klima uređaja u ovisnosti o kvadraturi i visini (odnosno unutarnjem volumenu) prostora prilaže se tabela kako bi se stekao osjećaj za potrebne snage klima uređaja:

2


Tabela 2.1 Kapacitet klima uređaja Rashladna Kapacitet snaga kompresora kW Btu/h 2,5 8000 3,5 12000 4,5 15000 5,3 18000 7 24000

Volumen prostora m3 80 120 140 180 240

Površina prostora m2 30 45 50 65 85

Tabela 2.2 Tabela pretvaranja mjera Btu/h 1 Btu/h 1 1 kcal/h 3,968 1W 3,413 1 kJ 0,948 1 KS 2559

kcal/h 0,252 1 0,86 0,239 645

W 0,293 1,163 1 0,278 750

kJ 1,055 4,186 3,601 1 2700

KS 0,00039 0,00155 0,00133 0,00037 1

*Po rashladnom kapacitetu kompresori klima uređaja se dijele na: Male: do 5 kW/h; srednje: od 5 do 50 kW/h; velike i vrlo velike: preko 50 kW/h

2.3.1 Split sistemi Split (razdvojeni) sistemi klima uređaja odvajaju “vruću” stranu od “hladne” strane. Sastoje se iz unutarnje i vanjske jedinice koje su međusobno povezane. 1) Unutarnja jedinica je “hladna” strana, služi za hlađenje zraka, što se postiže isparivanjem freona. Zrak iz prostorije preko lisnatih aluminijskih rebaraca ulazi u unutarnju jedinicu i prolazi preko bakrenih cijevi isparivača, ispunjenih hladnim freonom. Tako ohlađeni zrak se ventilatorom ponovno ubacuje u prostoriju. Unutarnja jedinica je malih dimenzija i s posebnom pažnjom odabranim izgledom radi što boljeg uklapanja u razne enterijere. Ima ugrađen ventilator s višebrzinskom motorom vrlo tihe izvedbe (dvije ili tri brzine vrtnje ventilatora). Može biti opremljena i s lterima (mehanički, ugljeni, elektrostatički...) za pročišćavanje zraka. Unutarnja jedinica smješta se najčešće na zid, blizu stropa prostorije (zidni model) ili u ploče spuštenog stropa (stropni model). 2) Vanjska jedinica je “vruća” strana, opremljena kompresorom koji komprimira freon (raste tlak, raste temperatura), kondenzatorom s kojeg se tekući freon vraća u unutarnju jedinicu i ventilatora. Vanjska jedinica obično se smješta na vanjski zid kuće, bilo na tlo ili na posebni nosač. Unutarnja i vanjska jedinica su povezane sa dvije bakarne cijevi sa posebnim priključcima, koje služe kao rashladni cjevovod, tj. za dovod i odvod freona. Unutar obje jedinice postoji nešto kontrolne logike (mikročipovi za kontrolu temperature, brzine ventilatora, elektronski termostat s terMišković Milo: Električni uređaji


mistorom, tajmer...) s napojnom pločom u unutarnjoj jedinici. Uključenje i isključenje klima uređaja, promjena temperature, prilagođavanje brzine ventilatora, pravac strujanja hladnog zraka i sl. vrši se daljinskim upravljačem.

UNUTARNJA JEDINICA

VANJSKA JEDINICA

Sl. 2.25 Razdvojeni klima uređaj (split sistem)

Split sistemi su su vrlo povoljni jer je količina buke unutar prostorije mala (na račun veće buke koju stvara kompresor u vanjskoj jedinici). Činjenica da su “topla” (vanjska) i “hladna” (unutarnja) strana rezdvojene, kapacitet hlađenja split sistema je veći jer kompresor i bakarne zavojnice mogu biti većih dimenzija. 1-Cu cijev za plin 3/8” ili 1/2” 2-Cu cijev za tekućinu 1/4” 3-Napojni vod vanjske jedinice 4-Završni ventil za plin 5-Otvor za punjenje plina 6-Završni ventil za tekućinu 7-Spajanje cijevi 8-Termička izolacija oko cijevi 9-Cijev za isticanje vode s nagibom prema dolje

Sl. 2.26 “Beko” dvodijelni klima uređaji manjeg kapaciteta tip BK Kapacitet: BK 070: 7000 Btu/h (1764 kcal/h); BK 090: 9000 Btu/h (2268 kcal/h); BK 120: 12000 Btu/h (3030 kcal/h); BK 180: 18000 Btu/h (4545 kcal/h); BK 240: 24000 Btu/h (6048 kcal/h);

40

El. snaga: 740 W El. snaga: 900 W El. snaga: 1300 W El. snaga: 1960 W El. snaga: 2500 W

Primjer: Montaža Montaža klima uređaja (split sistema) i slika 2.27 (naknadno će biti urađeno)

2




2.3.2 Multi split sistemi Klima uređaj koji se sastoji iz jedne vanjsk v anjskee i jedne unutarnje (sobne) jedinice se još naziva i mono split sistem. Ukoliko se klima uređaj sastoji iz nekoliko unutarnjih jedninica spojenih na jednu van jsku jedinicu, jedinicu, te se svaka prostorija prostorija može može hladiti zasebno, zasebno, tada imamo imamo multi split sistem.

Kapacitet: 1,8kW; 2,1kW; 2,3kW; 2,6kW; 3,5kW; 4,1kW i 5,3kW

Jedan kompresor upravlja s jednom unutarnjom jednicom za hlađenje jedne prostorije, dok drugi upravlja upravlja s druge dvije za hlađenje druge dvije prostorije

Kapacitet: 3,5kW; 5,3kW 6,1kW; 6,4kW Kapacitet: 5,3kW; 7,0kW; 8,2kW; 9,4kW; 10,6kW 12,9kW; 14,0kW; 15,8kW;

42

Sl. 2.28 Zidni multi split sistem koji se sastoji od: • Tri unutarnje zidne jedinice • Jedne vanjske jedinice s dva kompresora.

Multi split sistem se jednostavno ugrađuje i štedi energiju jer se svaka prostorija regulira odvojeno (s bežičnim ili žičanim daljinskim upravljačem). Mogu se kombinirati zidni, stropni ili samostojeći modeli u sobama, i to onoliko jedinica koliko dozvoljava kapacitet kompresora. Naprimjer, zidni modeli su kapaciteta 1,8+1,8+2,3kW ili 2,6+2,6+3,5kW (dvije manje sobe i jedna veća soba) i s pripadajućim kapacitetom kompresora.

Sl. 2.29 Stropni multi split sistem (može da sadrži više stropnih modela kapaciteta 3,5; 5,3; 6,1 ili 6,4 kW koji se sapajaju na jednu vanjsku jedinicu kapaciteta od 5,3 do 15,8 15,8 kW (proizvođač (proizvođač “LG” “LG” Koreja) Koreja) (razne kombinacije kapaciteta do 130% kompresorom raspoloživog)

2.3.3 Prozorski model klima uređaja Ovaj kompaktni proizvod proizvod se može jednostavno ugraditi na prozor ili vanjski zid (zahtijeva malo prostora za ugradnju). Tvornički je napunjen rashladnim plinom tako da je ugradnja puno jednostavnija, tj. nema spajanja bakarnih cijevi između unutarnje i vanjske jedinice, otvaranja ventila, pražnjenja zraka i sl. Nedostatak ovog klima uređaja je nešto veća buka u prostoriji zbog rada ventilatora i kompresora. Da bi buka bila što niža uz veliku količinu zraka, ventilator je s manjim brojem okretaja ali s većim krilcima, dok kompresor je obavezno rotacijski da bi vibracije bile što manje. Razina buke unutar/van se kreće od 46/52db do 55/62db (kod split sistema buka unutar prostorije prostorije je manja i to je njihova prednost). Kad se ovaj mali uređaj ugradi u standardni prozorski okvir (serviseri, staklar i/ili stolar), dovoljno dovoljno ga je jednostavno “upaliti” da bi dobili hladan zrak. Kap apac acit itet et 2,1kW 2,6kW 3,5kW 5,3kW 6,4kW

2


El. snag El. snagaa 775W 1000W 1260W 2100W 2470W

Sl. 2.27 Prozorski klima uređaj (proizvodnje (proizvodn je “LG” Koreja)

1-Power: tipka za uključenje/isključenje 2-Mode: pokazatelj načina rada (hlađenje/ventiliranje/odleđivanje/grijanje) 3-Timer: namještanje starta ili stopa unutar 12 sati

4-Fan speed: brzina ventilatora

(svakim pritiskom vrijednosti se mijenjaju na ovaj način: F3-brzo/F1-sporo/F F3-brzo/F1-sporo/F2-srednje/F3-brzo/.. 2-srednje/F3-brzo/....) ..)

4-Temp: namještanje temperature Ova funkcija može automatski namjestiti s obnu temperaturu od 16°C do 30°C po 1°C.

5-Auto swing: automatsko usmjeravanje zraka otvori za puhanje zraka se stalno i b ešumno pomiču s lijeva na desno ispuhujući hladan zrak

7-Senzor daljinskog upravljača Sl. 2.30 Daljinski upravljač i komandna ploča

Prozorski klima uređaj konstruisan je u vrlo malim dimenzijama. Ako se temperatura u prostoriji (posešena na termostatu) prekorači onda uređaj hladi, a ako temperatura opadne ispod željene vri jednosti, onda se ukopčava ukopčava grijan grijanje. je. Zrak iz prostori prostorije je prolazi prolazi kroz specijalni ltar u kome kome se očisti od prašine i dima. Omogućuju Omogućuju i ujednačen dovod svježeg zraka, praktično bez propuha, a što se postiže malom rešetkom koja koja se otvara ili zatvara.



Princip rada prozorskog klima uređaja Uređaj se sastoji od vanjskog kućišta i unutrašnje šasije. Na šasiji su ugrađeni svi dijelovi (kompresor, dva izmjenjivača topline, kapilarna cijev (ekspanzioni ventil), reverzioni ventil, dva ventilatora i napojna jedinica s komandnom pločom). Pošto se kućište ugradi u otvor na zidu ili prozoru, šasija se može uvući ili izvući u svako vrijeme (što ima velike prednosti kod montaže i servisiranja). Kod klima ređaja sa zrakom hlađenim kondenzatorima postoje dva samostalna kruga strujanja zraka i to jedan na strani prostorije (strana isparivača), a drugi na strani koja je u dodiru sa spoljnim zrakom (strana kondenzatora). Rashladna tvar se kroz cjevovod kreće u tečnom, a preko prigušnog ventila (kapilarne cijevi) ulazi u isparivač, ispariva i postaje plin. Pri tome se oduzima toplina iz prostorije preko zraka koji usisava ventilator kroz isparivač i lter zraka. Isparivač se tom prilikom ohladi. Kompresor usisava rashladno sredstvo iz isparivača, koje je sada plinovito i komprimira ga u kondenzator. Zbog sabijanja se temperatura rashladnog Sl. 2.31 Princip hlađenja: 1-ulaz toplog zraka; sredstva povisi i postaje veća od temperature spoljnog 2-zračni ltar; 3-isparivač; 4-ventilator isparivača; 5-elektromotor za dva ventilatora; zraka. Ventilatorom kondenzatora usisani spoljni zrak se prevodi preko vrućeg kondenzatora i odnosi toplinu u okolni prostor. Zrak prostorije se ohladi pri prolazu preko isparivača ispod tačke rošenja, pa kondenzirana voda curi nadole preko lamela isparivača, i skuplja se u zadnjem dijelu suda za vodu (šasije). Kondenziranu vodu razbacuje ventilator kondenzatora, baca je na topli kondenzator, gdje ona ispariva i odlazi napolje (mali dio kondenzirane vode otiče kroz crijevo za odvod).

Sl. 2.32 Dijelovi prozorskog klima uređaja

44

1-vanjsko kućište; 2-prednja ploča; 3-zračni lter; 4-ulazna rešetka; 5-izlazna rešetka 6-vertikalni skretači zraka 7-isparivač 8-horizontalni skretači zraka 9-komandna ploča 10-napojna jedinica (priključni vod) 11-kompresor 12-sud za vodu 13-podupirač 14-kondenzator 15-ventilator

Kompresor

Kapilarna cijev

Drugi izmjen jivač topline izvan prostorije

Prv i jenjivač izm topline u prostoriji

5

Elektromotor sa dva ventilatora

Sl. 2.33 Pogled u unutarnjost prozorskog klima uređaja za hlađenje i grijanje (s bočne lijeve strane)

Priključna kutija kompresora Ventilator

Bimetalna zaštita

Termistor

Sl. 2.34 Pogled u unutarnjost prozorskog klima uređaja (s bočne desne strane)

Sl. 2.35 Priključne stezaljke elektromotora rotirajućeg kompresora: C(W); S(V) i R(U)

Kod većine klima uređaja, osim hlađenja, postoji mogućnost i grijanja unutarnjeg prostora. Sa slike 2.30 vidimo da kod takvih klima uređaja prvi izmjenjivač topline i drugi izmjenjivač topline su tako izvedeni da mogu služiti i kao kondenzator i kao isparivač. Ukoliko se na klima uređaju daljinskim upravljačem izabere funkcija “Cool mode” (hlađenje), električni reverzioni ventil 5 usmjeri rashladni uid iz prvog izmjenjivača topline (sada isparivač u prostoriji), preko kompresora, u drugi izmjenjivač topline (kondenzator izvan prostorije). Pri takvom usmjerenju rashladnog uida (strelice plave boje) prostorija se hladi, a okolina zagrijava. Mišković Milo: Električni uređaji


Izvan objekta

Unutar objekta

5 2

1

3

2 6

4 7

8

Sl. 2.36 Šematski prikaz toka rashladnog uida i električne instalacije prozorskog klima uređaja manjeg kapaciteta (hlađenje/grijanje) 1-Prvi izmjenjivač topline; 2-Rotacijski kompresor; 3-Drugi izmjenjivač topline; 4-Kapilarna cijev: 5-Reverzioni ventil; 6-Elektromotor sa dva ventilatora na osovini; 7-Komandna ploča; 8-Napojna jedinica

Ukoliko se daljinskim upravljačem izabere funkcija “Heat mode” (grijanje), električni reverzioni ventil 5 promjeni smjer kretanja rashladnog uida, tako da sad kompresor usisava plin iz drugog izmjenjivača topline (isparivač izvan prostorije) i sabija ga u prvi izmjenjivač topline (kondenzator u prostoriji). Pri takvom usmjerenju rashladnog uida (strelice crvene boje) prostorija se zagrijava, a okolina hladi. U ovom slučaju klima uređaj služi kao “toplinska pumpa” (povećava temperaturu prostorije).

Na istoj slici je principijelno data i električna šema. Vidimo da se u komandnoj ploči nalazi mikroprocesorska kontrola koja upoređuje temperaturu prvog izmjenjivača topline (termistor 1), temperaturu drugog izmjenjivača topline (termistor 2), namještenu sobnu temperaturu i na osnovu toga preko napojne jedinice uključuje i isključuje kompresor i ventilator (motor ventilatora je trobrzinski, ima tri namotaja). Gotovo svi tipovi split sistema mogu raditi i kao “toplinska pumpa”, tj. zagrijavati prostorije oduzimanjem topline iz okolnog-vanjskog zraka. No, valja znati da se u zimskim uvjetima brzo dođe do granice kad je vanjski zrak hladniji, čak i od niske temperature isparivača, i ne može mu prenijeti nikakvu toplinu (ukoliko je vanjska temperature ispod nule, tada u ukupnoj energetskoj bilanci može utrošak električne energije biti veći od dobijene toplinske energije i takvo grijanje nije ekonomično). Kod split sistema obavezna su dva ventilatora, jedan u unutarnjoj jedinici uz prvi izmjenjivač topline, a drugi u vanjskoj jedinici uz drugi izmjenjivač topline.

46


Unutarnja jedinica

Vanjska jedinica

Sl. 2.37 Šematski prikaz toka rashladnog uida split rashladnih sistema većeg kapaciteta (za hlađenje/grijanje) *Kapilarna cijev je zamijenjena sa dva TEV+ dva jednosmjerna ventila što je ekonomski nepovoljnije ali dugoročno, sa stanovišta bilanca energije, puno bolje rješenje.

Montaža prozorskog klima uređaja Mjesto postavljanja prpzorske klime treba tako odabrati da se postigne najbolja cirkulacija zraka u prostoriji. Uređaj se može smjestiti u otvor na zidu ili u prozor. Kod montaže u prozor obratiti pažnju na težinu uređaja, a predvidjeti i posebno podnožje sa okvirom za zaptivanje u koji se postavi spužvasta guma. Kućište se pričvrsti za ovo podnožje s vi jcima (odgovarajuće rupe se nalaze na dnu kućišta). Naročito je važno da se klima uređaj pravilno ugradi i dobro zabrtvi, kako bi se uticaj pogrešne cirkulacije zraka smanjio na minimum. Izbjegavati montažu uređaja na sunčanoj strani zgrade, jer direktno zračenje sunca na kondenzator smanjuje učinak hlađenja. Uređaj treba ugraditi 0,7 do 1,5m od poda prostorije i sa laganim nagibom prema vani. Kod ugradnje u zid obratiti pažnju na perforirane otvore za usisavanje zraka. Ako se oni nalaze sa bočnih strana onda se moraju predvidjeti u zidu lijevo i desno odgovarajuća udubljenja po 10cm. Tipovi uređaja koji nemaju bočne otvore za usisavanje zraka mogu se ugraditi potpuno u ravni sa spoljnim zidom.



1

3

2

5

6

4

6

5

Sl. 2.38 Montaža prozorskog klima uređaja

1) Skinuti prednju ploču, odvrnuti četiri vijka koji povezuju kućište i šasiju; 2) Izvući šasiju; 3) Šasija; 4) Kod montaže kućišta obratiti pažnju na učvršćenje i brtvljenje; 5,6) Montirati kućište u prozorski otvor ili u otvor na zidu, umetnuti šasiju, namjestiti prednju ploču, priključiti napojni vod i crijevo za odvod kondenzirane vode

Sl. 2.39 (a,b,c d) Primjer montaže klima uređaja u prozorski okvir

c

a

b

48

d

2.3.4 Klima uređaji za srednje i velike objekte Ponekad nije poželjno da rashladna tvar neposredno hladi zrak u prostorijama ili hladnjačama, pa se tada primjenjuje posredno hlađenje. Posrednim hlađenjem povećeva se sigurnost u hladnjačama i prostorijama, jer nema isparivača s direktnim isparivanjem radne tvari koja, pri propuštanju negdje u cjevovodu, može biti opasna i za ljude i hlađenu robu. Primarna radna tvar isparuje u “izmjenjivaču topline”, u koji su postavljene i cijevi kroz koje protiče sekundarna tvar i hladi je na traženu temperaturu. Tako ohlađena sekundarna tvar struji kroz razgranati sistem cjevovoda i hladi odgovarajući prostor. Kao sekundarna tvar se može koristi hladna voda (za temperature iznad nule) ili rasolina (za temperature ispod nule). Također, može se koristiti i hladni zrak koji se ventilatorima usmjerava kroz metalne kanale do prostorija koje treba hladiti. Sekundarna tvar se nalazi pod niskim i praktično okolnim tlakom, pa kod kvara (npr. pri propuštanju cjevovoda) nema opasnosti. Primarna se rashladna tvar, pod visokim tlakom, nalazi samo u mašinskom dijelu pod nadzorom stručnog osoblja (kod velikih objekata), pored objekta ili na krovu objekta (kod objekata srednje veličine).

2


Sl. 2.40 Mono blok model klima uređaja proizvodnje LG, montiran na ravni krov trgovačkog centra, srednje veličine kapaciteta od 16 kW *Mono blok se može ugraditi izvana radi uštede unutarnjeg prostora ili nedovoljnog prostora na stropu (nije podijeljen na dva dijela i ima tvornički napunjen rashladni plin), ima potpunu elektronsku kontrolu nad unosom svježeg zraka i količini pročišćenog zraka, ima U-kanalni oblik protoka zraka, ima reversibilni ciklus grijanje-hlađenje (može se ugraditi i dodatni el. grijač), ima višebrzinski motor ventilatora prilagodljiv različitim kanalnim sistemima, ima direktno pogonjen motor kondenzatora, ima kompresor s unutarnjom zaštitom od visokog tlaka i strujnog opterećenja. 9 8 7

6 5 4 Sl. 2.41 Glavni dijelovi mono blok klima uređaja srednje veličine kapaciteta


1-Kompresor : 3 2-Izmjenjivač topline: 3-Rešetka i izbrazdane unutarnje stjenke cijevi povećavaju protok rashladnog medija te na taj način ostvaruje se visoka 2 učinkovitost i veliki rashladni kapacitet 4-Prilagođen za transport viljuškarom (lako premiještanje i ugradnja) 5-Kanal za lak protok zraka (mjesto za ugradnju dodatnog električnog grijača) 6-Veliki centrifugalni ventilator s 1 remenicom: prilagodljiv različitim kanal nim sistemima uz nisku razinu buke 7-Filter: osigurava čist i zdrav zrak, može se prati 8-Kućište od galvaniziranog čelika obojen trajnom bojom 9-Termička izolacija


Primarna se rashladna tvar (R 22, R 134A...) KOMPRESOROM komprimira u KONDENZATOR, kondenzira se, te preko prigušne naprave s plovkom i EMV uvodi se u ISPARIVAČ koji služi i kao izmjenjivač topline. Primarna rashladna tvar u isparivaču isparuje oko cijevi u kojima se nalazi sekundarna rashladna tvar (voda). Voda se hladi na traženu temperaturu ali ne ispod +3˚C. Tako ohlađena voda tjera se pumpom kroz izmjenjivače topline H, zagrijava se, a time se prostorije hlade. Kada se postigne tražena temperatura zraka u prostoriji, termostat zatvori magnetski ventil i prestane cirkulacija kroz izmjenjivač H, a time i hlađenje. Kad se svi magnetski ventili zatvore zagrijana se voda više ne vraća u isparivač, a tlak se u njemu počinje snižavati, a kad se postignut najniži još dopušten tlak isparivanja PNT prekida strujni krug elektromotora i obustavi rad kompresora. Kad temperatura poraste na maksimalno dopuštenu vri jednost, termostat T uključuje strujni krug magnestkog ventila, on se otvara, topla voda poteče u isparivač, isparivanje započne i tlak poraste, pa presostat niskog tlaka uključi kompresor i hlađenje ponovno započne. Količina vode koja cirkulira se tako odabire da se nakon preuzimanja topline u H vraća u isparivač na ponovno hlađenje s temperaturom za 3 - 5 ˚C višom od polazne temperature. Sl. 2.42 Posredno hlađenje cirkulacijom ohlađene vode kroz izmjenjivače topline H u prostorijama

Kao primjer posrednog hlađenja možemo uzeti trgovačke centre “Merkator”(Tuzla, Pula, Đakovo...), kod kojih se kao sekundarna tvar koristi voda. Rashladna mašina velikog kapaciteta je smještena izvan centra (ima tvornički napunjen rashladni uid). U donjem dijelu rashladne mašine se nalazi izmjenjivač topline u kome primarni rashladni uid vodu hladi na temperaturu od oko 7 ˚C. Tako ohlađena voda se cirkulacijskom pumpom, kroz razgranati cjevovod, sprovodi do više grupa zidnih ili stropnih hladnjaka (u lokalima, supermarketu, hodnicima...).

Sl. 2.43 Rashladna mašina (Air Condition) za hlađenje trgovačkog centra “Merkator” Tuzla *U gornjem dijelu klima uređaja se nalaze dva kondenzatora, svaki zračno hlađen s pet ventilatora

50

2

K2

K1


a č n j i v e j I z m p l i n e t o

C1

C2

kondenzator zračno hlađen s pet ventilatora

kondenzator zračno hlađen s pet ventilatora

K1

K2

Sl. 2.44 Donji dio rashladne mašine: ispod dva kondenzatora smještena su dva kompresora i zajednički izmjenjivač topline Mišković Milo: Električni uređaji


Hladnjaci su obično izvedeni kao paket Odvod kondenzirane cijevnih vijuga smještenih u odgovarajuće vode kućište, u koje je ugrađen i višebrzinski ventiDovod hladne i odvod lator. Ventilator usisava topli zrak iz prostorije, tople vode usmjerava ga na zaobljeni izmjenjivač topline (kroz čije cijevi cirkuliše hladna voda), prolaskom kroz cijevi oduzima se toplina zraku, a za nekoliko stepeni ohlađeni zrak se kroz otvore sa usmjerivačima vraća u prostoriju i hladi je. Oduzimanjem topline zraku, hladna voda se zagrije za nekoliko stepeni i kroz cjevovod vraća nazad u rashladnu mašinu, pa se opet ohladi na izlaznu temperaturu od 7˚C. Tražena temperatura u prostoriji se održava Električno napajanje hlad- automatski programiranjem na žičnom daljinnjaka i priključak žičnog daljinskog upravljača skom upravljaču (18 - 30 ˚C). On uključuje i isključuje pojedine ili sve hladnjake u prostoriji prema programiranim uputama. Zbog temperaturne razlike vode i zraka, a posebno kod velike vlažnosti zraka, stvaraju se na cjevovodu kondenzirane kapljice vode koje se skupljaju na posebno oblikovano proširenje u poklopcu hladnjaka. Mala pumpa s plovkom automatski ispumpava kondenziranu vodu i odvodi je kroz eksibilno crijevo.

a)

b)

a) Stropni izmjenjivač topline (hladnjak) veličine manje od veličine jedne stropne ploče 600x600 mm. Za ugradnju je potrebno samo otvoriti jednu ploču jer je i poklopac hladnjaka istih dimenzija. c) d)

b) Ukoliko se skine poklopac i lter lijepo se vidi zaobljeni bakarni izmjenjivač topline (u čijoj sredini je smješten turbo ventilator), napojna jedinica hladnjaka i pumpa s plovkom. c) pumpa s plovkom i proširenje na poklopcu iz koga se crpi kondenzirana voda d) Pogled na napojnu jedinicu hladnjaka (sa napojnom jedinicom žičano je povezan i daljinski upravljač)

Sl. 2.45 Stropni izmjenjivač topline (hladnjak)

52

2

SPRAT: 329kW Supermarket Restoran i kuhinja Hodnik i lokali Skladište Rashladna mašina: “McQuay” kapaciteta 670 kW; 7/12 ˚C, postavljena na krov objekta


Dvije cirkulacijske pumpe Grundfos 7,5kW

Izmjenjivač topline: 1. Primarna rashladna tvar R134A; volumen 70,4 litara; tlak 27 bari 2. Sekundarna tvar voda; volumen 205 litara; tlak 11 bari

PRIZEMLJE: 341kW Lokali prizemlja Hodnik Kancelarije...

Sl. 2.46 Merkator centar Tuzla: tehnološka šema hladne vode *Napomena: Na tehnološkoj šemi, zbog preglednosti, nisu prikazane ekspanzione posude, ozračni lonci, ispusne slavine, manometri, termometri, nepovratni ventili, hvatači nečistoća i sl.

P1

P2

b) Sl. 2.7 Strojarnica: a) Cirkulacijske pumpe P1 i P2 (Grundfos 7,5kW) postavljene u cjevovod hladne vode b) Razvodni ormar u strojarnici (uključenje i isključenje pumpi P1 ili P2, ljetni ili zimski režim rada, signalizacija kvara...)

a) Mišković Milo: Električni uređaji


MV-motor ventilatora MP-motor pumpe CV-kondenzator (pokretanje MV) TV-autotransformator Sl. 2.48 Električna šema unutarnjeg izmjenjivača SB1-senzor nivoa vode topline (stropnog hladnjaka) s 2/4 cijevi hladne vode (kontakt na plovak uključuje MP) SB2-senzor nivoa vode (kontakt na plovak uključuje alarm) PCB/PCP-elektronske ploče SA-senzor temperature zraka koji ulazi u hladnjak 20C-daljinski upravljač (kontrolni uređaj montiran u prostoriji koja se klimatizuje, više hladnjaka se može spojiti na isti daljinski upravljač) Boje izolacije na spojnim vodičima: BK-crna OG-narandžasta BN-smeđa RD-crvena BU-plava VT-ljubičasta GNYE-žutozelena WH-bijela GY-siva Opcija (mogućnost dodatnog opremanja što je označeno ** i vodičima _ _ _ _ _ _ _ _ ): SW-senzor temperature vode VF-elektroventil hladne vode VC-elektroventil tople vode R1/R2-ellektrični grijač FCA-sigurnosni termostat FCM-ručni sigurnosni termostat...

Sl. 2.43 Električa šema se nalazi ispod poklopca na napojnoj jedinici

54

2.4 Geotermalne toplinske pumpe

Toplinske pumpe su takvi uređaju koji mogu toplinu iz jednog prostora prenijeti u drugi prostor. Pri tome prostor iz koga se oduzima toplina postaje hladniji, a prostor u koji se “pumpa” toplina zagrijava se. Ako je prostor od koga se oduzima toplina mali, onda se on osjetno hladi (hladnjaci, zamrzivači), a pri tome okolni prostor u koji se predaje toplina zagrijava se, ali se to ne osjeti zbog njegove veličine. Znači, toplinska pumpa nije ni u kom slučaju nešto nepoznato i strano - hladnjaci, zamrzivači i klima uređaji su toplinske pumpe poznate po svom dugotrajnom i pouzdanom radu, ali kod kojih je hlađenje prostora prioritet. Istina, većina novih klima uređaja mogu raditi reverzibilno, tj. hladiti, a i zagrijavati prostor oduzimanjem topline zraku. No, valja znati da se u zimskim uvjetima brzo dođe do granice kad je vanjski zrak hladniji od samog isparivača i ne može mu prenijeti nikakvu toplinu. Znači, klima uređaji mogu “izvlačiti” toplinu iz vanjskog zraka i zagrijavati unutarnji prostor u slučaju blagih zima, kad nema suviše oscilacija i niskih temperatura, a to je rijetkost. Zbog toga su toplinske pumpe za zagrijavanje, kod nas prava rijetkost, i gotovo da ih i nema. Plinske, uljne i kotlove na čvrsto gorivo, nabavili bi bez razmišljanja, no rijetki su oni koji bi se odlučili na gotovo besplatni toplinski izvor koji nam leži pod nogama. Razlog je slabo poznavanje tehničkih mogućnosti koje nudi alternativna tehnologija, a i nestašica novca za ulaganje u tek dugoročno isplative investicije. Toplina je dostupna u zraku, vodi, tlu, a to znači svuda oko nas i u svako doba godine. Toplinske pumpa apsorbuju tu toplinu, te je pretvaraju u oblik pogodan za zagrijavanje unutarnjih prostora, potrošne vode, vode u bazenima, staklenika, plastenika i sl. Ovdje možemo izdvojiti geotermalne toplinske pumpe (u svijetu poznate pod skraćenicom GHP - Geothermal heat pumps) koje “izvlače” toplinu iz tla ili vode s malim temperaturnim promjenama (samo u Njemačkoj se ugradi oko 50.000 GHP za zimsko grijanje objekata).

2


2.4.1 Kako zemlja može grijati besplatno? Toplinska je pumpa jedinstven uređaj kojim se zimi gotovo neprimjetna toplina iz zemlje, vode ili zraka može pretvoriti u vruću vodu. Sunce milijarde godina zagrijava naš planet izvana, a užarena Zemljina jezgra održava gotovo stalnu temperaturu njene površinske kore. Što dublje prodiremo u tlo, temperatura raste. Na dubini od svega nekoliko metara ispod smrznute površine ulazimo u područje gdje je i zimi i ljeti zemlja podjednako (bez oscilacija kao u zraku) topla (od 8˚C do 12˚C). To znači da je zimi mnogo toplija, a ljeti mnogo hladnija od okolnog zraka pa se vješim iskorištenjem ove termičke stabilnosti objekat može djelotvorno grijati zimi i hladiti ljeti. Kako ovu stalnu temperaturu na određenoj dubini održava za nas ogromna masa cijelog planeta, možemo reći da nam pod nogama leže neiscrpni besplatni kilovati energije. 2.4.2 Kako radi geotermalna toplinska pumpa? Toplinu iz tla preuzima “prvi medij” koji kruži podzemnim cijevima (ili kroz duboku sondu) i sličan je antifrizu. Ovako zagrijan medij (8˚C - 12˚C) stiže u toplinsku pumpu gdje predaje toplinu “drugom rashladnom mediju” u isparivaču (to je rashladni plin pod niskim tlakom koji ispariva i oduzima toplinu iz svoje okoline). Kompresor usisava ove pare, stlačuje ih u kondenzatoru (na 15 bari), pri čemu se dodatno podiže temperatura (npr. s 3˚C–7˚C na 35˚C do 70˚C). Ovako zagrijan medij odvodi se cijevima do izmjenjivača topline u velikom spremniku gdje toplinu predaje vodi (voda je “treći medij” i cirkulira kroz cijevi podnog grijanja ili radijatore). U izmenjivaču topline se Mišković Milo: Električni uređaji


rashladni medij hladi, kondenzira, u tečnom stanju povratnim se vodom vraća u toplinsku pumpu, prolazi kroz prigušni ventil, ulazi u isparivač pod niskim tlakom i ispariva. Širenjem se naglo hladi (i do -3˚C). Zbog velike temperaturne razlike između medija zagrijanog na toplinu tla (8˚C - 12˚C) i rashladnog plinovitog medija u isparivaču, toplina naglo prelazi na rashladni medij i zagrijava ga na 3˚C - 7˚C, pri čemu se rashladnom plinu podiže tlak. Nakon prisilnog stlačivanja u kompresoru, rashladni plin pod visokim tlakom ulazi u kondenzator, a temperatura mu dodatno raste na 35˚C - 70˚C. Tu toplinu rashladni fluid predaje vodi u velikom spremniku od 1500 litara. I tako stalno u krug. a) Podzemni kolektor: PE cijevi pod zemljom kroz koje cirkuliše odgovarajuća neotrovna tečnost za dovod geotermalne energije u izmjenj. topl. 1, b) Izmjenjivač topline 2 je spremnik tople vode-1500l, u koji je ugrađen kondenzator i dodatni električi grijač

Sl. 2.49 Geotermalna toplinska pumpa (GHP) Geotermalna toplinska pumpa iskorištava toplinu sunca akumuliranu u tlu ili podzemnoj vodi. Kako ove energije ima u neograničenim količinama, pumpa ima stalni izvor topline, a grijanje stambenog prostora ili potrošne vode ne zavisi o ugljenu, nai ili drvima, dimnjacima, i slično. Ipak za iskorištenje ove energije potreban je cjevovod sa rashladnim plinom koji isparava, komprimira se, kondenzuje, pa cijeli taj posao obavlja kompresor s elektromotorom koji troši struju. Srećom, utrošak električne energije u ukupnim dobicima je i do 1 : 5, pa toplinska pumpa nudi vrhunske uštede (nema nabavke fosilnih goriva, ne zagađuje okolinu, niski troškovi održavanja, duža trajnost u odnosu na konvencionalne sisteme...). Pri izvlačenju topline iz zemlje rashlađuje se tlo ili po dzemna voda, no ovih nekoliko stepeni brzo se nadoknadi iz ukupne mase.

Ako se toplinska pumpa koristi za grijanje, tada se dovedena toplina iz “podzemlja” provodi kroz položene cijevi, prenosi na rashladni fluid i dovodi do korisnika. Znači, kroz ovu toplinsku pumpu cirkulišu tri neovisna medija, svaki u svom cjevovodu. Prvi i treći medij su tečni i pogonjeni pumpama za centralno grijanje. Drugi rashladni medij ispariva pod niskim tlakom u isparivaču I (pri tome oduzima toplinu od prvog medija u izmjenjivaču topline 1), komprimira se kompresorom K u kondenzator C na visoki tlak i višu temperaturu (pri tome predaje toplinu trećem mediju u izmjenjivaču topline 2). Treći medij cirkuliše kroz cijevi podnog grijanja ili radijatore i zagrijava prostoriju. Za ovu izdašnu poroizvodnju topline ipak treba i električna energije, najviše za pogon kompresora, a puno manje za pogon elektropumpi. Nijedan kotao za centralno grijanje se ne može podičiti učinkom 4 ili 5, a to znači da toplinska pumpa za svaku utrošenu jedinicu energije može proizvesti 4 do 5 puta više toplinske energije. Toplinske pumpe su najekonomičnije u novim dobro izoliranim kućama, sa podnim grijanjem, gdje temperatura polaznog voda oko 35 ˚C (povratnog 30 ˚C). Mogu se primijeniti i na starijim objektima, ali u slučaju hladne i duge zime u spremnik treba ugraditi dodatni električni grijač koji će povremeno dogrijavati vodu. Potrrebno je koristiti i jači kompresor da bi se dostigla temperatura polaznog voda od 65 ˚C. U tom slučaju struja će u godišnjim toplinskim potrebama sudjelovati s 5 56

2


Sl. 2.50 GHT - grijanje

Sl. 2.51 GHT - hlađenje



do 10%. Velika prednost toplinskih pumpi su smanjeni troškovi grijanja i hlađenja u stambenim i poslovnim objektima za 50%. To je ogromna ušteda energije koja danas postaje sve skupljai skuplja. Za vrijeme ljetnih mjeseci toplinske pumpe se koriste i za hlađenje tako da cirkulacijski fluid u ci jevima zgrade ili stana, odvodi, tj. “kupi” toplinu koja je na njega prenesena u prostoriji, te je utiskuje u zemlju. U tom slučaju imamo cirkulaciju dva neovisna medija, prvi kroz zemlju, a drugi je rashladno sredstvo koje se kompresuje i može imati reverzibilnu petlju, ovisno od toga da li je u funkciji grijanje (sl. 2.44) ili hlađenje (sl. 2.45). 2.4.3 Podzemni kolektori i dubinske sonde Toplinska energija se, znači, može izvući iz komadića zemljine kore ispod dvorišta, travnjaka ili voćnjaka. Besplatnu energiju crpimo pomoću plastičnog cijevnog kolektora ukopanog dva do tri metra ispod zemlje. U tlo se polažu savitljive PE cijevi kroz koje protječe tečnost slična automobilskom antifrizu, ali manje otrovna. Ipak postavljanje cijevi zahtijeva opsežno otkopavanje i premetanje zemlje na velikoj površini, koja mora biti 2,5 puta veća od stambene površine koju želimo zagrijati. To znači da za stan od 100 m 2 u tlo treba položiti minimalno stotinjak metara cijevi tako da pokrije površinu od oko 250 m2. Nakon tlačne probe, cijevi se jednostavno zatrpaju zemljom, a podzemni skupljač besplatne energije ostaje zauvijek nevidljiv pod vrtnim travnjakom (sl.2.46 pod a; sl. 2.47). Ako objekat nema veliki vrt da se postave cijevi, umjesto kolektora može se postaviti dubinska sonda. U tlu se napravi bušotina do dubine od 100 ili 200 metara, potom se u nju spuste cijevi, a bušotina se zalije betonom (vidi sl. 2.46 pod b). Cijevi se mogu položiti u potok, rijeku, jezero ili baru koji su stalno napunjeni vodom (ne smiju se položiti u vodu koja je pod posebnom zaštitom). Takve cijevi, u obliku velike spirale, treba dobro usidriti na dnu, ali za takvu izvedbu nema baš previše pogodnih lokacija (vidi sl. 2.46 pod c). Kroz cijevi cirkulira neotrovna tekućina tako da se jednim krakom spušta u dubinu gdje preuzima toplinu iz tla, a potom se drugim krakom vraća na površinu i ulazi u toplinsku pumpu (medij cirkuliše kroz zatvoreni krug). Mnoga područja u našoj zemlji imaju i ralativno visoku razinu podzemne vode, a koja ima konstantnu temperaturu od 7 °C do 12˚C (posebno su povoljni termalni izvori, a čija je temperatura i iznad 20 °C). Ova “topla” voda se koristi kao prvi medij, crpi se iz odgovarajuće bušotine, predaje toplinu GHP, a nakon toga se vraća nazad u zemlju (u drugu bušotinu, rijeku...). U ovom slučaju imamo otvoreni krug cirkulacije geotermalne vode. b

a) Horizontalni kolektor topline u tlu

58

b) Vertikalni kolektor topline u tlu (duboki bunar ili sonda u bušotini

c) Cijevi položene u potok, rijeku ili jezero

Sl. 2.52 Zatvoreni sistemi grijanja s GHP

2


Toplinska pumpa

Sl. 2.53 Iskop i ugradnja horizontalnog kolektora u tlu

Spremnik tople vode

Sl. 2.54 Kućna kotlovnica s toplinskom pumpom i velikim spremnikom tople vode

*Jednom kada je geotermalna toplinska pumpa instalirana, rad ne može biti jednostavniji. Najvažnija kontrola je termostat (žičani ili daljinski) koji pokazuje temperaturu u prostoriji i na kojem se ujedno namješta željena temperatura. Toplinska pumpa radi sve dok se ne dostigne željena temperatura te se automatski isključi i obrnuto. Na komandnoj ploči se nalazi mikroprocesorska kontrola koja upoređuje temperaturu prvog izmjenjivača topline (termistor 1), temperaturu drugog izmjenjivača topline (termistor 2), namještenu sobnu temperaturu, a na osnovu toga preko napojne jedinice uključuje i isključuje kompresor, ventilator i pumpe (ovdje nije data električna šema ali je ona slična kao i kod svakog klima uređaja, npr. vidi sl. 2.30 strana 44).

Sl. 2.55 Kod većih objekata potrebno je položiti i više dubinskih sondi, a međusobno ih povezati horizontalnim cijevima Mišković Milo: Električni uređaji

Sl. 2.56 Geotermalne toplinske pumpe u većim objektima (stropne, podne) s kanalnom cirkulacijom toplog/hladnog zraka


60

3. TERMIČKI UREĐAJI U DOMAĆINSTVU I INDUSTRIJI Većina klima uređaja može se koristiti, osim za hlađenje, i za zagrijavanje prostorija. U našim klimatskim uvjetima mogu se upotrijebiti za zagrujavanje samo u prelaznom periodu ili u slučaju blage zime. Puno bolje rješenje su geotermalne toplinske pumpe, ali su one kod nas prava rijetkost. Poznato je da je električna energija jedna od najskupljih, ali zbog niza pogodnosti u upotrebi su mnogi električni uređaji za centralno ili pojedinačno zagrijavanje prostorija. Električno grijanje je jedna vrsta grijanja toplom vodom u kome se umjesto goriva (uglja, nae, plina) koristi električna struja, a umjesto kotlova električni grijači. 3.1 Električni uređaji za centralno grijanje stana

Centralno električno grijanje toplom vodom izvodi se s elektrokotlom (zapremine oko 30 litara). U kotao su ugrađeni električni trofazni grijači snage 6 kW, 12 kW, 18 kW, 24 kW ili 36 kW. Pri punoj snazi grijača prvo se čestice vode u elektrokotlu zagriju na temperaturu od 80 °C za nekoliko sekundi, a zatim tjerane cirkulacijskom pumpom kroz cjevovod prenose toplinu do radijatora (za 4 - 5 minuta osjeti se zagrijavanje), predaju toplinu i ohlađene vraćaju se nazad u topli kotao i tako se proces ponavlja (vidi sl. 3.1 i 1.2).

3 a a j z e i i j j n r o a t a j s đ i r e r r g o U p

Sl. 3.1 Termoblok 6kW za centralno grijanje manjeg stana (s prikazanom tehnološkom šemom cirkulacije tople vode i s električnom šemom)

Elektrokotao (termoblok) je relativno malih dimenzija, a pored elektrokotla opremljen je s hidrauličkom opremom koja je ugrađena u cjevovod tople i hladne vode: 1. automatski ventil za izdvajanje zraka iz kotla, 2. manometar-termometar (termomanometar) za kontrolu tlaka i temperature zagrijane vode, 3. cirkulacijska pumpa, 4. sigurnosni ventil (automatski se otvara ukoliko je tlak u kotlu iznad 2,5 bari) i 5. membranska ekspanzijska posuda 10 litara. Mišković Milo: Električni uređaji


3.1.1 Glavni dijelovi električnog uređaja za centralno grijanje stana Na donjim slikama prikazan je zidni elektrokotao 12 kW (dimenzija 600x600x200mm) montiran u kupaonici. Glavni dijelovi elektrokotla 12 kW su: dva trofazna grijača u kotlu, napojna jedinica za dva trofazna grijača, sigurnosni ventil, termomanometar, cirkulacijska pumpa, ekspanzijska posuda i sigurnosni ventil.

Sl. 3.2 Elektrokotao 2x6kW za centralno električno grijanje većeg stana (elektrokotao je podijeljen na dva dijela: u lijevom dijelu se nalazi izmjenjivač topline s grijačima i napojna upravljačka ploča, a u desnom dijelu je hidraulička grupa: pumpa, ekspanzi jska posuda, sigurnosni ventil, ventil punjenje/pražnjenje...) a) Elektrokotao je postavljen na zid kupaonice b) Upravljačka ploča elektrokotla (radni termostat, termomanometar, sklopka I, sklopka II, sklopka PUMPA, el. osigurač, termoosigurač, signalna lampica) c) Napojna jedinica (priključne stezaljke, dva sklopnika...)

62

Tehnički podaci: električni priključak 3x400/230V, 50Hz električna snaga 6-12-18-24-30-36kW maks. jakost struje 9-18-27-36-48-55A napojni vod: 6 kW: PP-Y 5x2,5

2

12 kW: PP-Y 5x2,5 18 kW: PP-Y 5x4 24 kW: PP-Y 5x6 itd.

ekspanzijska posuda maks. radni tlak priključak tople, hladne vode stepen iskorištenja

9

10 litara 2,5 bar 3/4” crvene boje 3/4” plave boje 99,5%

3 4

3 a a j z e i i j j n r o a t a j s đ i r e r r g o U p

4 1

5

3

7 6 8

1-dva trofazna grijača I i II 2-odzračivač (automatski ventil) 3-cirkulacijska pumpa 4-ekspanzijska posuda 10 litara 5-sigurnosni ventil 6-punjenje/pražnjenje sistema vodom 1/2” 7-polazni vod grijanja 3/4” (crvene boje) 8-povratni vod grijanja 3/4” (plave boje) 9-senzor tlaka (priključak manometra) grijač I

grijač II

Sl. 3.3 Glavni dijelovi elektrokotla EK-12kW



3.1.2 Električna šema elektrokotla 12 kW Radna temperatura vode u kotlu određuje se položajem ručice termostata 1 u opsegu od 0 °C do 90 °C. Da bi se kontakt ovog termostata uključio potrebno je ručicu postaviti (okrenuti desno) na višu temperaturu od temperature vode u kotlu (na položaj od 40 do 90 °C ovisno o spoljnoj temperaturi). Električna šema pokazuje da se grijači I kotla napajaju preko kontakata sklopnika K1, a grijači II preko sklopnika K2. Sklopnik K1 se aktivira pritiskom na sklopku I, a grijači II pritiskom na sklopku II. Cirkulacijska pumpa se uključuje izravno sa sklopkom “PUMPA”. Za još veću udobnost moguće je povezivanje elektrokotla sa sobnim termostatom. Kontakt termostata se spaja na izvode 1-2 (prethodno je potrebno otpojiti kratkospojnik). Temperatura zraka u prostoriji je određena položajem ručice ili namještenom temperaturom na displeju. Ukoliko smo na displeju podesili temperaturu 20 °C, kontakt termostata je zatvoren i grijanje aktivno sve dok sobna temperatura ne dostigne 20,5 °C. Tada se isklopi kontakt termostata, a i grijanje prestaje. Grijanje nije više aktivno i soba se postepeno hladi. Kada je temperatura u sobi pala na 19,5 °C ponovno se uklopi kontakt sobnog termostata i soba zagrijava, a cijeli proces se ciklično ponavlja uz Δt=1 °C. Sa upravljačke šeme na slici 3.4 vidimo da sobni termostat svojim kontaktom uključuje i isključuje sklopnike K1 ili K2 (ili oba istovremeno), a i cirkulacijsku pumpu.

Sl. 3.4 Električna šema elektrokotla EK-12 kW (6 kW+6 kW)

64

3.1.3 Sobni termostat (euro-termostat) Za racionalno korištenje sistema centralnog grijanja sa dvojnom tarifom preporučljivo je da se akumulacija topline u stanu forsira u vrijeme jeine tarife. Da bi se taj proces automatizirao elektrokotao se povezuje sa sobnim digitalnim termostatom. Digitalni termostat je takav termostat kod koga se za svaki dan u sedmici, može izabrati drugi program i podesiti viša ili niža temperatura. Izjutra od 5 do 7 sati sobni digitalni termostat aktivira grijače kotla uz namještenu temperaturu od 22°C do 25°C, a takođe forsirano grijanje se aktivira i poslije podne u vremenu od 13 do 16 sati. U ostalom dijelu dana stan, po potrebi, grijati s termostatom podešenim na 18 - 20°C. Preko noći termostat podesiti na 17 - 18°C, jer u to vrijeme nije potrebno aktivno grijati stan. Na ovaj način se automatski vrši akumulacija topline u stanu za vrijeme jeftine tarife, a time je utrošak NT električne energije 3 - 5 puta veći od utroška VT. Stvarna temp. u sobi od 0 - 34,5 °C (ako stvarna temp. bude veća od podešene termostat isključi svoj kontakt (NO-COM) i obrnuto

Legenda: d-dan u sedmici h-sat m-minut 20.0°C-prikaz stvarne temperature u sobi od 0 - 34,5°C temp-pritiskom na ovu tipku umjesto stvarne temperature na displeju treperi podešena forsirana  ili ekonomična  temperatura. Tipkom “sunce ” podešavamo temperaturu forsiranog grijanja, a tipkom “mjesec ” temperaturu ekonomičnog grijanja u rasponu od 5-30°C uz korak od 0,5°C prog, prog-svaki dan od 0 do 24 i svaki sat se programira forsirano (tipka ) ili ekonomično (tipka ) grijanje

3

i j u a v đ t i s k e i r i r n t u s i ć u k a d č i m n i o m i r d e u t

(Za srijedu je napravljen takav program da se stan forsirano grije od 5-7 sati, od 13-17 sati i od 22-23 sata, uz veću temperaturu npr. 22°C, dok u ostalom dijelu dana stan se ekonomično zagrijava, npr. na temperaturu 18°C)

Kontakt termostata NO-COM se povezuje vodom 2x0,75 na stezaljke 1-2 u elektrokotlu

Sl. 3.5 Euro-termostat postavljen u dnevnoj sobi stana na visini 1,15m od poda

Termistor za mjerenje stvarne temperature u prostoriji


(ukoliko se postavlja u hodniku termostat treba udaljiti od ulaznih vrata 1m)


3.2 Električni uređaji za centralno akumulaciono grijanje Već smo vidjeli da se ugradnjom digitalnog sobnog termostata može više puta smanjiti utrošak skupe električne energije, a zbog toga što se akumulacija topline vrši direktno u zraku prostorije (forsirano grijanje za vrijeme niže tarife). Međutim, u toku noći kad je najduži vremenski period jeine električne energije, ne koristimo forsirano grijanje (osim izjutra od 5 do 7), jer nam tada nije potrebna veća zagrijanost prostorija od 18°C- spava se. Jedino možemo iskoristiti dva sata noćne jeine tarife, a to je od 5 - 7 i forsirano zagrijati stan na višu temperaturu, npr 22°C. Također, forsirano grijanje i akumuliranje topline u zraku se vrši poslije podne od 13 - 16 sati, a u ostalom dijelu dana stan ekonomično zagrijavamo na temperaturu od 18 °C ili prema poptrebi. Na ovaj nači se postiže 2 - 3 puta veći utrošak niže tarife električne energije, a znamo da je ona 50 - 60% jeinija. Međutim, udio niže tarife se može još više povećati ukoliko se električna energija pretvara u toplotnu i akumulira u vodi, a preko dana se tom vodom zagrijavaju prostorije.

Električno termoakumulaciono grijanje je jedna vrsta grijanja toplom vodom u kome se umjesto goriva (uglja, nae, plina) koristi električna struja, umjesto kotlova električni grijači, ali su oni puno više aktivirani u vrijeme niže tarife. Kako je grijanje električnom strujom skupo, a cijena struje znatno je jeinija noću kad električne centrale nisu mnogo opterećene, to se električnim grijačima električna energija noću pretvara u toplotnu i akumulira u vodi, a preko dana se tom vodom zagri javaju prostorije. Povoljno rješenje su oni termoakumulacioni električni uređaji koji 2 - 5 puta više koriste jeinu tarifu utroška električne energije. Akumulacija se vrši u manjim stanovima u samom kotlu sa grijačima ili u 80 - 100 litarskom akumulacionom bojleru u blizini elektrokotla. U većim objektima, zbog potrebe veće količine vode, akumulacija se vrši u posebnim većim rezervoarima. I u jednom, a i drugom slučaju rezervoari sa toplom vodom moraju biti dobro termički izolirani da bi bez gubitaka sačuvali toplinu na duže vrijeme. Radna temperatura vode u ovim rezervoraima je do 100 °C, a tlak do 2,5 bara. Ukoliko se za dvosoban stan kriste dva akumulaciona bojlera po 100 litara, koji su dobro termički izolirana, a u toku noći voda u njima se zagrije od 10 do 90 °C i akumulira toplinska energija: Q = c1 ∙ m v ∙ (t2 - t1) = 4,187 ∙ 200 ∙ (90 - 10) = 66 992 kJ = 66 992 ∙ 0,278 W = 18 623,7 W (gdje je c1=4,187 kJ/kg·°C specifični toplinski kapacitet vode, tj. potrebna količina topline koja 1kg vode povećava temperaturu za 1 °C)

Vrijeme zagrijavanja ove količine vode, u elektrokotlu s električnim grijačem snage 12kW i stepenom iskorištenja 0,90 iznosi: 18623,7 Q P ∙ t ∙ ηk = Q => t = ________ = _________ = 1,72 h P ∙ ηk 12 000 ∙ 0,9

Ako bi se koristio grijač od 2kW ugrađen u el. bojler od 100 litara tada bi bilo potrebno vrijeme 5,17 sati

Kod objekata normalne gradnje, pri spoljnoj temperaturi od 0 °C, potrebna je količina topline po jednom m3 u granicama od 125 - 210 kJ/h (ovisno o termičkoj izolacioji objekta). Na primjeru dvosobnog stana od 60m2 i približne zapremine 160 m 3, potrebna je količina topline u toku jednog sata: Q1h = 210 · 160 = 33 600 kJ/h Pretpostavljajući da će u toku dana, kada je viša tarifa od 7 - 13 h i primjenjeno ekonomično gri janje, sobni termostat biti uključen sa učestalošću 1 : 3, odnosno da će cirkulacijska pumpa biti aktivna 20 minuta u toku jednog sata, akumulirana toplina iz dva bojlera će moći da zagrijava prostorije dvosobnog stana oko 6 sati (u slučaju veće hladnoće kada temperatura vode opadne ispod 50°C, treba se dogrijavati grijačima elektrokotla i za vrijeme više tarife). 66

U toku dana kada je niža tarifa, od 13 do 16 sati, sobni termostat aktivira grijače za forsirano grijanje prostorija stana na temperaturu npr. 22 °C, ali i akumulaciju topline u dva bojlera (voda se zagrije na 90 °C). Znači za vrijeme kada je električna energija 50 - 60% jeinija, toplina se akumulira i u zraku stana, ali i u vodi bojlera, a sa ciljem da bi se ona mogla akumulaciono iskoristiti u večernjim satima od 17 do 22 sata. Ovaj način zagrijavanja stana omogućava da su aktivni grijači za vrijeme niže tarife, a odavanje akumulirane topline i grijanje stana za vrijeme više tarife je sa uključenom cirkulacijskom pumpom i pri isključenim grijačima. Potrošnja električne energije je 3 - 5 puta u korist niže tarife, što predstavlja veliku uštedu.

3

i j u a v đ t i j i e r r s n t i u s i ć u k a d č i m n i o m i d r e T u

Sl. 3.6 Električno centralno akumulaciono grijanje stana izvedeno s elektrokotlom 2x6kW i s dva akumulaciona rezervoara po 100 litara (drugi rezervoar nije prikazan ali se samo kaskadno nastavlja na prvi) U stanu se nalaze dva rezervoara po 100 litara, a voda u njima se direktno dogrijava sa grijačima od 2kW koji su aktivni samo za vrijeme niže tarife. Svaki rezervoar ima svoj termostat koji automatski isključi napajanje grijača kada temperatura vode u rezervoaru dostigne 90 °C ili 100 °C.

U rezervoar 100 litara ugrađen je grijač od 2kW kome je potrebno 5,17 sati da vodu zagrije do 90 °C.

U elektrokotlu se nalaze grijači 2x6kW koji indirektno zagrijavaju i vodu u dva rezervoara za vrijeme niže tarife pri forsiranom grijanju stana, ali i za rijeme više tarife kada je potrebno dogrijati vodu u sistemu. Poželjno je vodu u rezervoaru zagrijavati i preko 100 °C (npr. 120 °C) ali tad ekspanzijska posuda treba biti većih dimenzija, a mora se ugraditi i mješalica. Mješalica u cirkulacioni sistem radijatora dodaje ohlađenoj vodi samo određenu količinu pregrijane vode tako da se dobije potrebna topla voda uobičajene temperature (80 - 90 °C) za razvod u grejnu mrežu radijatora.



3.3 Električni uređaji za pojedinačno akumulaciono grijanje

(Termoakumulacijske peći) Termoakumulacijske peći s grijačima i ventilatorom su racionalno rješenje za pojedinačno gri janje prostorija u odnosu na dvije tarife. U jezgru peći se akumulira toplina koju električni grijači stvaraju noću, kada je električna energija jeinija, a tokom dana tu toplinu polagano odaju i zagrijavaju prostoriju. Akumulator topline (jezgra) takve peći je sačinjena od magnezitne opeke, šamota, kamena ili metala u čije središte je ugrađeno više grijača ukupne snage 1,5 - 7,5 kW. Veliki specični toplinski kapacitet magnezita (c=1047 J/kg·K) ili šamota (c=1047 J/kg·K), omogućuje da se u relativno maloj jezgri peći akumulira velika toplina. Jezgra peći može biti težine od 100 do 400 kg, a može se u središtu zagrijati i do 600°C. Grijači se aktiviraju za vrijeme niže tarife (izuzetno i više tarife kod veće hladnoće), ručno s sklopkom na kojoj se nalazi i termo-regulator stepena punjenja. Ukoliko se termoakumulacijska peć napaja preko kućnog sklopnika grijači su automatski aktivni samo za vrijeme niže tarife. Oko jezgra peći se postavlja kvalitetna termička izolacija iz više slojeva kamene vune koja sprečava odlazak topline, tako da se iz peći predaje samo neznatna količina topline dovoljna za minimalno zagrijavanje prostorije. Ostala količina topline se odaje danju isključivo konvekcijom, tj. prisilnim stru janjem zraka kroz zagrijane kanale u jezgri. Protok zraka podešava se višebrzinskim ventilatorom, a uključenje i isključenje motor-ventilatora se vrši automatski preko sobnog termostata. Kao vanjska obloga (stranice) peći služi lim. U donjem dijelu peći se nalaze otvori kanala za ulazak hladnog zraka (s jedne ili obje bočne strane), a i otvor kanala za izlazak zagrijanog zraka iz peći (s prednje strane). Na slici 3.7 data je električna šema termoakumulacijske peći s tri grijača (ukupne snage 2,5 kW) i monofaznim priključkom. Grijači su paralelno spojeni između faze i neutralnog vodiča, a napajaju se preko glavne sklopke u koju je ugrađen i regulator punjenja (termostat 80 - 200 °C).

1-tri grijača 2-keramička žarna jezgra 3-toplinska izolacija 4-osjetilo termostata 5-ulaz hladnog zraka 6-izlaz toplog zraka

Sl. 3.7 Princip rada i šema monofaznog ožičenja termoakumulacijske peći *kod trofaznog priključka na tri grijača se priključuju faze L1, L2 i L3

68

Signalna sijalica

Sklopka za uklop-isklop i termostat punjenja (80 - 200 ° C)

3

i j u a v đ t i j i e r r s n t i u s i ć u k a d č i m n i o m i r d e T u

Termo osigurač (150 °C)

1 grijač

2-grijač

3-grijač

Priključne stezaljke za: a) napojni vod PP/J-Y 3x2,5 b) vod za sobni termostat P/L 2x0,75

Punjenje:

230V - 2500 W

Vrijeme punjenja:

8 sati

Pražnjenje:

230V - 21 W

Težina:

120 kg

a) b)

Ventilator Sl. 3.8 Termoakumulacijska peć 2,5 kW



a) Kapilarni termostat (80−200 °C) s ugrađenom tropolnom sklopkom za uklapanje i isklapanje b) Termo osigurač (djeluje kad temperatura prekorači 150 °C na obodu termičke izolacije peći)

Sl. 3.9 Tropolni termostat i termo-osigurač ugrađeni u termoakumulacijsku peć za monofazni priključak

Sl. 3.10 Električna šema termoakumulacijske peći za trofazni priključak

70

3.4 Uljni plamenici u sistemima za centralno grijanje

Uljni (i plinski) plamenici se upotrebljavaju na uređajima za proizvodnju topline kao što su kotlovi za centralno grijanje u višeobiteljskim kućama, malim i srednjim tvorničkim postrojenjima i slično. Plamenik je uređaj koji uzima gorivo iz nekog rezervoara i zajedno sa zrakom miješa ga u maglicu smjese zrak-gorivo. Novije verzije plamenika imaju ugrađene i male predgrijače ulja kako bi se postiglo što bolje raspršivanje (toplije ulje je rjeđe) i tako povećala kvaliteta sagorijevanja. To su potpuno automatski plamenici s tlačnim raspršivanjem ulja na sapnici, a sapnica se nalazi na vrhu plamene cijevi koja se umeće u ložište kotla za centralno grijanje. Uz sapnicu su smještene dvije elektrode na kojima se pod visokim naponom (10kV) stavra električni luk za paljenje smjese. Programator ili automatilka je mozak rada plamenika. Ako je glavna sklopka uključena i ako su kontakti svih termostata zatvoreni (regulacijski, sigurnosni, sobni) plamen se može uključiti. Tada programator uključuje pod napon i druga trošila u samom plameniku prema programu rada automatike. Prvo napon dobije visokonaponski transformator, koji stvara iskru za paljenje smjese gorivo-zrak i motor ventilatora (ubacuje zrak u kotao). Uljna crpka se pokreće preko osovine motora ventilatora. Tek nakon određenog vremena (predozračivanje koje traje 12-20 sek) otvara se magnetski ventil iza uljne crpke, gorivo izlazi kroz sapnicu u kotao gdje ga upali iskra koja preskače među elektrodama na sapništu. U blizini sapništa nalazi se fotootpor (fotodioda) koja registrira pojavu plamena-svjetlosti i ostavlja sve elemente u pogonu. Ukoliko se ne pojavi svejetlost, fotootpornik to registrira i prekida rad plamenika (5-10 sek). Kod nekih plamenika dozvoljava se dvostruki start pa ako prvi put ne krene proces sagorijevanja zatvara se magnetski ventil na dovodu goriva, a ventilator i uljna crpka rade i dalje. Nakon ponovljenog ispiranja i predozračivanja ložišta ponovno se otvara dovod goriva i start se ponavlja. Ukoliko se plamen opet ne upali, što registrira fotoćelija, sve se zaustavlja uz signalizaciju kvara (upali se kontrolna žarulja na programatoru, a i na samom kotlu).

3

i j u a v đ t i j i e r r s n t i u ć i a s u k d č i m n i o m i r d e T u

1-glavna sklopka; 2-sklopka za crpku centralnog grijanja 3-regulacioni termostat temperature vode u kotlu 4-sigurnosni termostat 5-signalizacija smetnje

Sl. 3.11 Kotao za centralno grijanje (gornji dio na kome se nalaz glavna sklopka, sklopka za crpku centralnog gri janja, regulacioni termostat, sigurnosni termostat i žarulja za signalizaciju smetnje)



a)

1-utikač+utičnica za programator (7-polna); 2-Programator; 3-visokonaponski transformator za paljenje 230V/10.000V; 4-kablovi za paljenje (; 5-dovod i odvog goriva u uljnu crpku (dvije s avitljive cijevi); 6-uljna crpka+lter za gorivo; 7-elektromagnetski ventil; 8-cijev za dovod goriva u gorionik (sapnička cijev); 9-elektromotor ventilatora i uljne crpke; 10-disk za namještanje količine zraka koja ulazi u gorionik; 11-fotootpornik (osjetilo plamena); 12-usisno ušće sa zaklopkom za regulaciju količine zraka

c)

b) Sl. 3.12 Sastavni dijelovi uljnog plamenika a) pogled s lijeve strane b) pogled s gornje strane c) umetanje plamenika (u otvor kotla min. 88mm prvo se montora prirubnica, umetne plamena cijev, pritegne 5 vijaka) Q1-glavna sklopka F1-osigurač 1-sigurnosni termostat 2-regulacijski termostat na kotlu 3-regulacijski sobni termostat H1-pogonska lampica H2-lampica smetnje M-motor plamenika i uljne crpke Programator Satronic TF 830 Tr-transformator za paljenje Y-magnetski ventil MZ 770-osjetilo plamena X1-utikač na kotlu X2-utičnica na plameniku

Sl. 3.13 Električna šema kotla i plamenika

72

Tabela 3.1 Mogući kvarovi plamenika i način njihovog otklanjanja

Greška

Uzrok

Motor plamenika ne starta

1. Neispravan osigurač, glavna sklopka...

Plamenik se pokrene (plamen se uspostavi) i ide na smetnju nakon isteka sigurnosnog vremena Plamenik se pokrene, ide na smetnju jer na elektrodama nema električne iskre Plamenik se pokrene, ide na smetnju jer na sapnici nema goriva

Mješalište (ložište) jako zauljeno ili ima jake naslage koksa

Otklanjanje

1. Kontrolisati osigurač, glavnu sklopku, vod od kotla do programatora... 2. Zablokiran sigurnosni termostat. 2. Pritiskom odblokirati sigurnosni termostat. 3. Prekoračena temperatura u sobi (namještena. 3. Termostate podesiti na odgovarajuće temperasobnim termostatom) ili temperatura vode u kotlu. ture (zamijeniti neispravne termostate). 4. Neispravan programator. 4. Ako na programator dolazi napon (PE,L1,N), a preko kontakta sobnog termostata fazni vodič prisutan na T2, treba zamijeniti programator. 1. Osjetilo plamena onečišćeno, neispravno ili nije 1. Očistiti fotootpor, provjeriti položaj fotootpoutikačem ispravno priključeno. ra, ispravno priključiti, zamijeniti fotootpornik. 2. Programator. 2. Zamijeniti programator (programator se smije izvaditi ili staviti u podnožje samo kada je glavna sklopka isključena). 3. Strano svjetlo. 3. Spriječiti ulazak svjetlosti u kotao. 1. Položaj elektroda neispravan (preblizu ili 1. Elektrode podesiti na propisan razmak predaleko od “uljnog konusa” iz sapnice, kratko (vrhovi 5mm ispred sapnice, 4,5 mm iznad spojene ili u dodiru s masom). otvora sapnice i razmak elektroda 2mm). 2. Elektrode prljave. 2. Očistiti elektrode. 3. Transformator ne dobiva napon (ili dobiva 3. Zamijeniti programator (zamijeniti transnapon, ali nema iskre). formator ako dobiva napon, a nema iskre). 1. Zatvoren ručni ventil uljovoda. 1. Otvoriti ventile. 2. Prazan rezervoar s uljem. 2. Napuniti rezervoar. 3. Onečišćen neki od filtera za gorivo (ulje). 3. Očistiti ltere ulja ispred crpke, u crpki, u magnetskom ventilu. 4. Magnetski ventil. 4. Ako magnetski ventil dobiva napon, a ne propušta gorivo, zamijeniti ga. 5. Neispravna uljna crpka. 5. Provjeriti spojku motor-uljna crpka. Zami jeniti uljnu crpku. 6. Onečišćena ili neispravna sapnica. 6. Očistiti lter sapnice ili zamijeniti sapnicu. 1. Neispravno podešena količina zraka. loše podešen uređaj za miješanje goriva sa zrakom (disk-plamena cijev). Vidi tabelu na kotlu. 2. Gorivo kaplje ispred sapnice. 3. Gorivo prska po plamenoj cijevi.

3

i j u a v đ t i j i e r r s n t i u ć i a s u k d č i m n i o m i r d e T u

1. Regulirati zrak (ključem 17 okretati mali zupčanik, a preko njega disk, tj. otvor kroz koji ventilator ubacuje zrak u mješalište). 2. Sapnicu pritegnuti ili je zamijeniti s novom. 3. Pomjeriti cijav s sapnicom (okretanjem matice za namještanje). Odabrati sapnicu s manjim kutom rsprskavanja (umjesto 60°, uzeti 45°)

Napomena: Ako je pokretanje pri potamnjelom osjetilu plamena (garež), ili je pokretanje pri osvijetljenom osjetilu plamena (svjetlost ulazi u ložište), ili nema goriva, ili nema iskre, programator ide na smetnju (upali se lampica smetnje na programatoru i kotlu). Ako i poslije resetovanja (ručni start pritiskom na “taster” programatora) programator ide na smetnju potrebno je: ◆ Kontrolisati čistoću elektroda, fotootpornika, dovodnih uljnih cijevi, svih ltera za ulje, kao i prohodnost sapnice za gorivo. ◆ Pregledati provjetravanje i čistoću kotlovnice. U plamenik ulazi zrak iz kotlovnice, pa ako u njemu ima nečistoća naruši se odnos gorivo-zrak i sagorijevanje nije potpuno (kotlovnica treba biti čista, stalno provjetrena, s otvorima na zidu).



3.5 Električno podno grijanje

Električni grijaći kabeli za podno grijanje su specijalni kabeli koji se ugrađuju u podni estrih, ali i u vanjske pločnike izložene poledici, terase, oluke i sl. Ukoliko se održi temperatura poda oko 23°C imat će se mala potrošnja električne energije i sas vim ugodno zagrijan prostor za boravak. Temperatura poda ni u kojem slučaju ne smije preći 27°C. Termostat sklopka 16A, 250VAC

Sl. 3.14 Postavljanje podnog električnog grijanja: Najprije na ravnu betonsku podnu konstrukciju (1) položiti toplinski izolator (2-stiropol 5cm); na koji dolazi čelična armaturna rešetka (3) od 3mm, i cementni estrih 4 od 4cm. Grijač s mrežicom (5) se polaže u eksibilno ljepilo za keramičke pločice, a na kraju se lijepe završne keramičke pločice

Najjednostavnije je električno podno grijanje ugraditi u podove s keramičkim opločenjem, jer instalacijska mrežica s kabelima neznatno utiče na ukupnu debljinu podne konstrukcije, a može se položiti u cementni estrih debljine 3 cm ili u ljepilo za pločice. Preporučuje se ugradnja grijača od 100 W/m2, a to znači da ukupna instalisana snaga grijanja stana od 60 m 2 iznosi 6 kW. Kabeli su potpuno oklopljeni, sadrže mnogostruke slojeve izolacije, što ovisi od namjene i snage grijača (od 80 do 160 W/m2). Kabeli koji se ugrađuju u vanjske konstrukcije imaju pojačanu zaštitu. Praktičnije je kupiti gotove rolne s mrežicom i postavljenim kabelom tačno određene snage. Grijači se priključuju na sklopku s termostatom (termostat može imati i osjetilo-otpornik NTC ispod pločica). Na ovaj način se svaka prostorija grije odvojeno preko svog termostata, po potrebi, i taman koliko treba.

Grijači kabel je nalijepljen na mrežicu od staklenih vlakana. Po potrebi, mrežica se može zarezati unutar jednog zavoja kabela, a potom se dva dijela mogu zakrenuti (paziti da se ne ošteti izolacija)

Mrežice s ghrijaćim kabelom postupno se razmotaju po podu i preko sklopke-termostata priključuju na instalacioni vod 3x2,5mm2. (Ako postoji PE izveden je s “ekrana” grijača)

Preko mrežice i grijača nanosi se eksibilno ljepilo za keramičke pločice ili cementni estrih. Kad se taj sloj stvrdne, nalijepe se keramičke pločice

Sl. 3.15 Ugradnjom električnog podnog grijanja se postiže potrebna toplina s malom snagom grijača

74

4. SASTAVNI DIJELOVI ELEKTRIČNIH UREĐAJA Gotovo svi uređaji za grijanje, hlađenje, a i ostali električni uređaji u domaćinstvu i industriji, imaju ugrađen elektromotor kao pogonski ili upravljački mehanizam (vidi poglavlje 5). Također, mnogi uređaji za grijanje i hlađenje imaju ugrađen transformator ili elektromagnet. Zbog česte upotrebe električnog uređaja nejveći broj kvarova nastaje na motorima (vidi poglavlje 5), elektromagnetima, prigušnicama, transformatorima i slično, pa su i izdvojeno u ovom i nardnom poglavlju obrađeni, a s posebnim naglaskom na pravilno održavanje, upoptrebu i moguće popravke. 4.1 Elektromagneti

Namotaj s više navojaka lakom izolirane žice, s ili bez feromagnetne jezgre, naziva se “elektromagnet”. On je nezamjenjiv element u gotovo svim uređajima za grijanje i hlađenje kao naprimjer u: sklopnicima (el.mag. sklopke), digitalnim termostatima, el.mag. ventilima, a i kod drugih električnih uređaja u domaćinstvu (el. zvono-zujalica, el.mag.ventil kod mašina za pranje, el. brave na ulaznim vratima i slično). Veličina (jačina) elektromagneta ovisi od broja namotaja (N) i jačine električne struje koja protiče kroz namotaje (I). Mogu biti mali kao novčić ili veliki kao automobil. Većina elektromagneta ima feromagnetsku jezgru (ona pojačava elektromagnetsko polje), a oko koje se nalazi namotaj. Površina presjeka jezgre se može približno izračunati iz relacije da je maksimalna snaga jednaka kvadratu presjeka jezgre koja je uzeta u cm 2: Sfe2 = P

odnosno

Sfe = P

4 h i - n i č i d r j a i t n k a v l e đ a e e t s i r a v u o S l e j

Da bi se elektromagnet priključio na odgovarajući izvor napona (istosmjerni ili izmjenični) mora ju imati određen broj navojaka. Ukoliko imaju mali broj navojaka, manji je induktivni otpor i omski otpor, protiče jača struja, a prekomjerno se zagrijava namotaj i feromagnetska jezgra. Broj navojaka izračunava se u ovisnosti od vrste jezgre (puno željezo, limovi, grat) i površine presjeka jezgre S fe. Ako se izračuna površina presjeka jezgre u cm 2, tada se broj navojaka izračunava po približnom izrazu: 45 broj navojaka po jednom n=____ Sfe voltu priključenog napona

N=n·U

ukupan broj navojaka koji se priključuje na napon U izvora

Površina presjeka bakarnog vodiča, za namot elektromagneta, izračunava se iz približnog izraza: dcu=

__ I 2

(mm2)

Sl. 4.1 Namotaj elektromagneta se izvodi iz više slojeva izolirane bakarne žice, namotane na šuplji kalup od tvrde PVC mase Mišković Milo: Električni uređaji


4.1.1 Elektromagnetski releji Značajnu primjenu elektromagnet je našao kod suvremenih el.mag. sklopki (sklopnika), automatskih osigurača, prekidača i sl. Kod sklopnika el.magnet uklapa ili isklapa određeni broj kontakata. 3 b

2

1

a

a) Rastavljen

A1 A2

Sl. 4.2 Elektromagnet sklopnika LC1D18 koji se koristi u elektrokotlu “ekopan” za uključenje i isključenje b) Sastavljen grijača od 6kW

1-Namotaj elektromagneta 2-Nepokretni dio feromagnetske jezgre 3-Pokretni dio feromagnetske jezgre na kojoj se nalazi kotva s oprugom (a) i nosačem pomičnih kontakata (b) Kada se na izvode namotaja A1-A2 priključi predviđeni napon (npr. 220-230V) u unutarnjosti namotaja se stvori jako magnetno polje, koje će savladati silu opruge i privući kotvu, a time se uklope glavni radni kontakti 1-2; 3-4 i 5-6

Sl. 4.3 Kontrola ispravnosti namotaja elektromagneta na sklopniku

Ako se dogodi elektromagnet ne privlači kotvu i ne uklapa kontakte sklopnika, a na izvodima A1-A2 je prisutan napon, slijedi da je u prekidu ili u kratkom spoju namotaj elektromagneta. Na slici 4.3 prikazan je način provjere ispravnosti namotaja sklopnika mjerenjem omskog otpora. Ispravan namotaj ima omski otpor oko 530 Ω (za sklopnike CN 16, LC1D18 i slične). Ako je namotaj pregoreo ili u kratkom spoju zamjeniti ga sa novim (može se i premotati, ali broj navojaka i debljina žice moraju ostati isti kako bi magnet reagovao na istu jačinu struje).

Ako se na šuplji valjak namota više slojeva izolirane Cu žice dobiće se elektromagnet. Sa jednosmjernom strujom elektromagnet ima svoje polove N-S. Privlači druge magnete ili odbija za visno od polariteta priključenog napona 3VDC. Ta pojava se koristi kod ovog elektromagneta. Ako mikroprocesor proslijedi na izvode namotaja impuls ±3V, na gornjoj strani se obrazuje pol S koji isključi lijevi, a uključi desni kontakt. Obrnuto se dogodi, ako mikroprocesor proslijedi na namotaj suprotan polaritet napona.

76

Procesor

Sl. 4.4 Elektromagnet u euro-termostatu *Namotaj el.magneta je prilagođen za istosmjerni napon 3V i ima omski otpor 45Ω

C T N r ost i rm e T

Na slici 4.4 je prikazan i mali elektromagnet koji se nalazi u digitalnom euro-termostatu, a služi da se preko njegovog kontakta ON-COM dovodi faza na namotaj sklopnika.

4.1.2 Elektomagnetski ventili Elektromagnetski ventil je “električna slavina s elektromagnetom” koji propušta ili nepropušta vodu. Jezgra elektromagneta (4) je meko željezo sa oprugom (5) i gumicom (3), koja istovremeno služi i kao zatvorni organ koji ne dozvoljava protok vode kroz ventil. Međutim, prolaskom struje kroz uzbudni namot elektromagneta (7) jezgro bude uvučeno, opruga nategnuta, a tada je gumica podignuta i otvoren je protok vode kroz ventil. 4 h i - n i č i d r j a i t n k a v e đ l a e e t s i r a v u o S l e j

1 2

3 b)

4

5

6

7

Sl. 4.6 Elektromagnetski ventil: a) dvostruki elektromagnetski ventil b) dijelovi elektromagnetskog ventila 1-dovod vode iz vodovodne mreže 1/2”; 2-odvod vode u spremnik za deterdžent; 3-gumica ventila; 4-jezgra; 5-opruga; 6-PVC kućište za jezgru i oprugu; uzbudni namot elektromagneta (kalem)

a)

c) kontrola ispravnosti uzbudnog namota

Omski otpor ispravnog uzbudnog namota iznosi oko 3,53kΩ

c) Mišković Milo: Električni uređaji


4.1.3 Komandni relej Komandni relej (pomoćni relej) služi za pokretanje elektromotora frižidera iz stanja mirovanja. Izveden je slično kao i elektromagnet sklopnika, ali ima samo jedan kontakt (vidi sliku 2.15 i objašnjenje na strani 29). Da bi bio što manjih dimenzija manotaj komandnog releja se priključuje serijski s glavnim namotom elektromotora i priključuju na napon 230V, 50 Hz. Komandni releji novijeg datuma nemaju elektromagnet, ali imaju ugrađen PTC otpornik. PTC otpornik pri sobnoj temperaturi ima nazivnu otpornost 200-300Ω (slika 4.4).

Sl. 4,5 Komandni relej s PTC otpornikom

Neutralni vodič se spaja na N izvod komandnog releja, a preko R stezaljke se dalje, izravno proslijedi do glavnog namota elektromotora. Također, neutralni vodič se preko PTC i stezaljke S proslijedi i do pomoćnog namota (vidi sl. 2.15). Kroz PTC otpornik i pomoćni namot protiče veća struja pri uključenju frižidera, ali se ona kroz nekoliko sekundi smanji na manju vrijednost jer se PTC otpornik zagrije, a njegova otpornost se poveća nekoliko puta (s 300Ω u hladnom stanju do 540Ω ili više u toplom).

S

R

N

a) mjerenje omskog otpora između N-R stezaljki preko kojih se glavni namot priključuje na neutralni vodič

N

a)

78

Sl. 4.6 Provjera ispravnosti komandnog releja

b)

b) mjerenje PTC otpora između N-S stezaljki na koji se priključuje pomoćni namot (u toplom stanju)

4.2 Transformatori

Transformatori služe da izmjeničnu struju s višeg napona transformišu na niži i obrnuto . Principijelno tansformator možemo denisati kao dva odvojena namota koja su međusobno magnetski vezana. Glavni dijelovi transformatora su: primarni namot, sekundarni namot i mag. jezgra. Zrak je vrlo loš vodič magnetskog toka, pa se općenito kod svih naprava gdje je potrebno da magnetski tok presijeca (ulančuje) dva odvojena namotaja, upotrebljava željezna ili gratna jezgra (željezo ima nakoliko hiljada puta bolju propustljivost za magnetne silnice od zraka). Radio prijemnici, TV prijemnici, pojačavači, kompjuteri, alarmni uređaji, pujnači akumulatora i NiCd baterija, klima uređaji i mnogi drugi uređaji, za svoj rad (napajanje elektronike) traže mnogo niži napon od 220-230V koliko je na raspolaganju u gradskoj mreži (npr. 6V; 9V; 12V, 24V). U mnogim slučajevima potreban je za napajanje napon, ali koji je mnogo viši od 220-230V, a kao primjer možemo navesti visokonaponski transformator za paljenje smjese plina ili ulja u kotlovima za centralno grijanje, ili visokonaponski transformator (bobina) za paljenje smjese banzina u motoru automobila.

Namota li se dakle jedna zavojnica (namot N1) oko jednog stupa, a druga zavojnica (namot N2) oko drugog stupa željezne jezgre, dobije se osnovni primjer jednofaznog transformatora (slika 4.7). “Primar” je onaj namot koji je spojen na izmjenični napon izvora. “ Sekundar” je onaj namot u ko jem se inducira sekundarni napon. Sekundarni namot sijeku magnetske silnice stvorene proticanjem struje kroz primar. Princip rada transformatora: ako se na primar priključi izmjenični napon, proteći će struja magnetiziranja koja zaostaje za tim naponom za 90° i stvoriti u željezu magnetski tok Φ koji je s tom strujom u fazi. Promjenom toga toka Φ (100 puta u sekundi iznosi nula, a po 50 puta ima max. vri jednost u jednom ili drugom smjeru), u primarnim zavojima inducira se napon koji drži ravnotežu priključenom naponu primara (protunapon). Ta su dva napona jednaka (ako se zanemare gubitci), ali suprotnog predznaka. Inducirani protunapon ovisi o veličini magnetskog toka, o frekvenciji i o broju zavoja, a efektivna vrijednost toga napona se izačunava po poznatom izrazu iz električnih mašina U1 = 4,44 · N1 · f · Φ m (za vrijadnost maks. toka vrijadi relacija Φ m=Bm·Sfe). Magnetski tok, osim kroz zavojke primara, prolazi i kroz zavojke sekundara pa i u njima, zbog međuindukcije, inducira napon U 2 = 4,44 · N 2 · f · Φm (ako nije prikjučeno trošilo na sekundarni namot, ovaj inducirani napon U 2 ne može protjerati struju u sekundarnom strujnom krugu). U1 = 4,44 · N1 · f · B m · Sfe

U2 = 4,44 · N2 · f · B m · Sfe

gdje je: N1-broj zavoja primarnog namota f-frekvencija priključenog napona (Hz) Bm-maksimalna indukcija (T)

gdje je: N2-broj zavoja primarnog namota f-frekvencija priključenog napona na primar (Hz) Bm-maksimalna indukcija (T) Sfe-površina presjeka željeza (m 2)

(za trafo lim 0,35-0,5 mm dopuštena je maksimalna indukcija 1-1,4T)

Sfe-površina presjeka željeza (m 2)

U1

N1

N2

U2


Na osnovu ovih izraza i iznaka izveden je skraćeni obrazac koji u potpunosti zadovoljava kriterij za proračun malog transformatora, a to je da broj zavojaka po jednom voltu priključenog napona frekvencije 50Hz, pri maksimalnoj indukciji od 1T i površini presjeka željeza u cm2 iznosi:

N1 = ________________ 1 45 n = ___ = ___ U1 4,44·50·1·Sfe/10000 Sfe


Sl. 4.7 Transformator s primarnim i sekundarnim namotom i magnetskom jezgrom


Ako se podijele izvedeni izrazi za protunapon primara i inducirani napon sekundara, dobije se prva glavna jednačina transformatora, a koja riječima izražena glasi: namot koji ima više zavoja ima i srazmjerno veći napon, i obrnuto. Prikladnim odabiranjem broja zavoja može se od bilo kojeg napona na primaru dobiti svaki željeni napon na sekundaru. Ako se sada priključi trošilo na sekundarni namot, kroz njega će proteći sekundarna struja I 2, pod uticajem induciranog napona U 2. Veličina struje I 2 ovisi o snazi trošila. Struja I 2 je izmjenična i stvara svoj megnetski tok Φ 2. Magnetski tok Φ 2 je suprotnog smjera od Φ 1, smanjuje ga, a time se smanjuje i inducirani protunapon U 1 u primarnom namotu, čime je narušena ravnoteža između priključenog napona i protunapona U 1. Budući da se ravnoteža u primarnom namotu mora održati, transformator mora sam poništiti djelovanje sekundarnog toka Φ 2, pa zato iz izvora poteče u primarni namot još i dodatna struja koja stvori upravo takav magnetski tok koji poništi djelovanje sekundarnog magnetskog toka Φ 2. Rezultantni magnetski tok Φ opet ima istu vrijednost, to jest onu koju je imao prije stvaranja toka Φ 2, a time je ujedno uspostavljena ravnoteža između priključenog napona na primarni namot i protunapona U 1 koji se u njemu indukuje. Ukoliko se zanemare gubici, snaga koju troši potrošač priključen na sekundarne stezaljke jednaka je snazi koja na primarnoj starni ulazi u transformator: P1 = P2 U1 I1 = U2 I2

Primijenivši prvu jednačinu transformacije proizilazi da je: Ovo je druga glavna jednačina transformatora: u namotu koji ima više zavoja struja je srazmjerno manja, i obrnuto.

Prilikom transformacije jedan dio energije uslijed vrtložnih struja pretvara se u toplinu (magnetska jezgra se zagrijava). Kod malih transformatora to je mali dio i može se zanemariti. Kod velikih transformatora ti gubici ne mogu se zanemariti, a čak se i magnetska jezgra mora hladiti vještačkim strujanjem zraka ili ulja. Da se smanje ti gubiti jezgro transformatora je napravljeno od dinamo limova debljine 0,35-0,5 mm, međusobno izoliranih tankim papirom ili lakirani. Limovi su u obliku slova E, I, U ili L, a slažu se u pakete oblika: .

80

4.2.1 Ispravljači Ispravljanje je pretvaranje izmjenične struje u istosmjernu struju, pri čemu je tok energije od izmjeničnog u istosmjerni sistem. Uređaji koji obezbjeđuju istosmjernu struju raznih napona i jačine nazivaju se ispravljači. Razlikujemo ispravljače malog i ispravljače niskog napona. Prema načinu ispravljanja mogu ispravljati samo jednu periodu sekundarnog napona (jednostrani - poluvalni) ili ispravljati obje periode (dvostrani - punovalni). Ispravljač za malu struju (AC/DC adapter: 3-4.5-6-7.5-9 i 12V) Ovkav ispravljač zamjenjuje skupe baterije, a u nekim slučajevima služi i za njihovo punjenje. Izrađuje se za određeni sekundarni napon npr. 3,6V (za mobitele), 4,5V, 6V... Može biti i uni verzalni, a to znači da se promjena sekundarnog napona 3-4,5-6-7,5-9 i 12V postiže malim preklopnikom (stepenasto). AC-DC adapter se satoji iz dva dijela: transformatora i ispravljača. Ovisno od snage za koju su građeni (3 - 15 W) transformatori se razlikuju po veličini magnetske jezgre od 2 do 5 cm 2.


b)

a)

c)

Sl. 4.9 Univerzalni adapter AC/DC 3-4.5-6-7.5-9-12V a) Promjena napona od 3 do 12V se postiže prvim malim preklopnikom, a izbor polariteta drugim preklopnikom b) Transformator se sastoji od odvojenih namotaja primara i sekundara, s tim da je sekundarni namot izveden s više izvoda različitih napona c) Ispravljač sadrži četiri diode u “grecovom” spoju i elektrolitski kondenzator koji služi za ltriranje ispravljenog napona



Kalem za namotaje je dvodijelni, od PVC mase, smješten na srednji stub. Znači omogućeno je neovisno premotavanje primarnog ili sekundarnog namota u slučaju pregorijevanja. Ispravljač ima četiri diode u “grec” spoju za punovalno ispravljanje izmjeničnog napona. Ispravljeni napon se ltrira s elektrolitskim kondenzatorom. Adapter je snabdjeven s više priključaka tipa “bajonet” muških i ženskih (2,5-3,5-4mm), a to znači da se može koristiti za napajanje raznih uređaja (treba paziti da bude isti plaritet napona na bajonet priključku adaptera kao i na el. uređaju koji napaja, a polaritet se odabire malim preklopnikom + -).

Primjer: Proračun transformatora za univerzalni ispravljač 220/3-4.5-6-7.5-9-12V, nazivne snage 8W? Rješenje: P = Sfe2 => Sfe=2,8 cm2 Ovaj presjek mag. jezgre od 2,8cm2 je za limove kod kojih je B=1T (manje kvalitetni). Kvalitetniji limovi mogu imati i B=1,4T pa je potreban presjek oko 2cm2. Odabiremo kvalitetniji lim oblika E i I (30 kom. deblj. 0,5mm) koji se ukršteno slažu u paket da se uvijek dobije okvir EI, a kako bi se smanjile vrtložne struje.

D1...D4: 1N4004 ili slične

Broj zavojaka za 1V (pri B=1T): n=45/S=45/2,8=16 Broj zavojaka za 1V (pri B=1,4T): n=32/S=32/2=16 Primarni namot: U=220V; P=8W; I=P/U=8/220=0,036A N1=n·220=16·230=3520 zavojaka od bakarne lakom izolirane žice. Kvalitetnija žica može podnijeti temperaturu i do 130°C, a dozvoljena gustina struje je od 2,5-6A/mm 2 ovisno od načina hlađenja i kvaliteta žice. U ovom slučaju i hlađenje je kavalitetno (namotaji su na istom kalemu, ali jedan pored drugog) pa debljina žice iznosi mm.

Sl. 4.12 Električna šema adaptera 220/3-4.5-6-7.5-9-12V

Sekundarni namot: U=12V; P=6W (kod malih transformatora primarna snaga je oko 20% veća od sekundarne (zbog gubitaka u željezu i bakarnim namotajima); I=P/U=6/12=0,5A N2=n·12=16·12=192 zavojka od bakarne lakom izolirane žice debljine mm. Sekundarni namot ima više izvoda: kod 48 zavojka za 3V; 72 zavojka za 4,5V; 96 zavojka za 6V; 120 zavojka za 7,5V; 144 zavojka za 9V i na kraju 192 zavojka za 12V.

Ispravljač za punjenje akumulatora 220/14V Veći ispravljači sa 70-100W snage i jačinom struje od 5 - 8 A služe za punjenje akumulatora. Kod realizacije pujnača za akumulatore polazi se od sljedećih osnovnih pretpostavki: • olovnim akumulatorima više odgovara režim impulsnog punjenja (za razliku od punjenja istosmjernom strujom), kao i smanjivanje jakosti struje tokom punjenja; • akumulatorski članak je prazan/pun uz napon ćelije od 1,8/2,4 V (za bateriju nazivnog napona 12 V radno područje je 10,8-14,4 V); • optimalna struja punjenja obično iznosi deseti dio kapaciteta (Ah/10). Naprimjer, akumulator kapaciteta 44 Ah ima optimalnu struju punjenja 4-5A. 82

Transformator punjača može biti klasični sa oba namotaja na srednjem stubu. Presjek jezgre transformatora (srednjeg dijela na kome se nalaze oba namotaja) treba biti jednak kvadratnom korijenu iz ukupne snage (snaga izražena u VA, a pri B=1 T). Magnetna jezgra je izvedena od dinamo limova E i I oblika, a s površinom srednjeg stuba između 8 - 10 cm 2. Primarni namot je predviđen za napon 220-230 V, a sekundarni namot za 12-15 V. Prilikom izbora prečnika žice dozvoljena su neka odstupanja. Međutim, za pouzdan rad transformatora u proračunu ne bi trebalo ići na gustine struje veće od J=3,3A/mm 2, kako za primarni, tako i za sekundarni namot. Gustina struje je data izrazom J=I/S cu, gdje je Scupoprečni presjek vodiča; za kružni presjek iznosi Scu=πd2/4. Otuda:

Primjer: Proračun transformatora za punjenje akumulatora kapaciteta od 10 do 44Ah: primarni napon 230V, sekundarni 14V, maksimalna sekundarna struja 5A. Rješenje: Snaga transformatora: P 2=U2·I2=14·5=70W P = Sfe2 => Sfe=8,4 cm2 Ovaj presjek mag. jezgre od 8,4cm2 je za limove slabijeg kvaliteteta kod kojih je B=1T. Odabiremo E i I lim veličine V dužine 84 mm (60 kom. deblj. 0,5mm, a dimenzija kao na slici) koji se slažu u paket.

4 Broj zavojaka za 1V (pri B=1T): n=45/8,4=5,35 (usvajamo 6)

Kako se gustina struje daje obično u A/mm2, dobija se debljina žice, bez izolacije, u mm. Ispravljački dio u današnje vrijeme se, skoro bez izuzetka, izvodi s četiri diode vezane u mostu za dobivanje pulsirajućeg istosmjernog napona. Mogu se koristiti diode BY 550/50V, 5A ili slične (ne traži se “ispeglana” istosmjerna struja pa u ispravljaču nema elektrolitaskog kondenzatora).

Primarni namot: U=230V; P=70W; I=P/U=70/230=0,30A N1=n·230=6·230=1380 zavojaka od bakarne lakom izolirane žice. Dozvoljena gustina struje J=3,3 A/mm 2, pa debljina žice iznosi mm.

h i - n i č i d r j a i t n k a v e đ l a e e t s i r a v u o S l e j

Sekundarni namot: U=14V; I=5A N2=n·12=6·14=84 zavojka od bakarne lakom izolirane žice debljine mm.

a) Sl. 4.13 Glavni dijelovi ispravljača za punjenje akumulatora: a) transformator; b) ispravljački dio Mišković Milo: Električni uređaji

b)


Na prednjoj ploči ispravljača se nalaze signalne diode i osigurači (može se naknadno ugraditi i ampermetar 0 - 6 A)

Sl. 4.14 Kompletiran ispravljač za punjenje akumulatora do 44Ah (transformator; ispravljački dio s signalnim svjetlećim diodama; osigurači 7.5A; priključni vod 230V; priključni vod 12V s klemama “+” i “-” *Sekundarni napon iznosi 13V, što znači da se akumulator ne može maksimalno napuniti, ali i to da će se struja punjenja postepeno smanjivati kako se napon akumulatora povećava i izjedačuje s naponom ispravljača. U slučaju da ispravljač ima sekundarni napon preko 14,4V (brzo punjenje akumulatora), tada mora ispravljač sadržavati kontrolirano podešavanje struje punjenja (npr. od 0 do 10A) i automatsko prekidanje punjenja pri punoj bateriji

4.2.2 Pretvarači Pretvarač ( može istosmjernu struju iz akumulatora 12V da pretvori u izmjeničnu, a zatim transformatorom podigne s 12V~ na 220V~. U praksi su najviše u upotrebi pretvarači snage 100 VA (koji mogu 3,5 do 4 sata snabdijevati trošila snage 100 VA, uz akumulator 55 Ah, a da se on potpuno ne isprazni). Za pretvarače veće snage potrebni su i akumulatori većeg kapaciteta. Primjena pretvarača: Nestane li električne struje u mreži, osim sa prekidom grijanja, vlasnici centralnih i etažnih grijanja na kruta goriva, susreću se i sa problemom kako dovoljno brzo smanjiti vatru i time spriječiti pregrijavanje vode u kotlu. Peći za etažno grijanje (narodno grijanje) sadrže vrlo malu količinu vode - samo nekoliko litara, pa će prestankom rada cirkulacijske pumpe, voda naglo povećati pritisak u kotlu, proradit će sigurnosni ventil, a može doći i do oštećenja ekspanijske posude. Znači pretvarači omogućuju nesmetan nastavak grijanja i onda kada nestane električne struje, a akumulator i pretvarač bi automatski preuzeli napajanje cirkulacijske pumpe. Pretvarači 100 W se koriste i za uorescentne cijevi do 20W, interfone, električne brave, i slično. Poznato je da se istosmjerna struja ne transformiše, pa se oscilatorom s pozitivnom povratnom spregom (poseban namotaj na transformatoru) pretvara u izmjeničnu napona 12V~. Za ovaj oscilator mogu se upotrijebit snažni tranzistori tipa 2N3055, a koji moraju da izdrže jačinu struje i do 15A. Da se ne bi prekomjerno zagrijavali, tranzistori se montiraju na hladnjake ukupne površine 200cm 2. Transformator s jezgrom presjeka 10 cm 2 je najvažniji dio pretvarača od 100 VA. Treba paziti da limovi moraju biti dovoljno veliki kako bi mogli stati svi namoti u presjek prozora (koristiti veličinu “EI” limova VI-dužine 96 ili VII-dužine 108 mm). Transformator treba namotati prema podacima iz šeme spajanja (električne šeme). 84

Mrežni transformator: 100VA; 10cm2 N1=900; d1=0,35mm N2=N3=40; d2=d3=1,5mm N4=50; d4=0,5mm N5=N6=20; d5=0,5mm

Trafo lim veličine VI, dužina 96mm, srednji stub širine 32mm. Za jezgru su potrebna 64 kom. “E” i “I” lima debljine 0,5 mm (Sfe=3,2x3,2mm =10,24cm2).

D1= dioda BY 913 C1= elko 100µF/63V C2= papirni 0,1 µF 1000V R= promjenjivi otpornik 0,4 - 0,8 Ω/5W (Ovaj otpornik se ne može kupiti, ali se može napraviti od cekas žice 05-0,6mm, dužine 40-80mm. Ovaj otpornik služi za namještanje frekvencije 50Hz, a omsku vrijednost otpora treba odrediti pri pr vom puštanju u rad: priključiti mali elektromotor od 80VA i prema broju okreta podesiti R i provjeriti frekvenciju)

T1=T2=2N3055 Relej: PR 53 220V ili sklopnik s 1 radnim + 3 mirna kontakta i naponom namotaja 220V *Napon na sekundaru, pri punom opterećenju i naponu akumulatora 12V, iznosi oko 210V, a frekvencija je 48 - 55 Hz. Nedostatak ovog pretvarača je pravcokutni umjesto sinusni napon, i nesiguran start pri naponu akumulatora ispod 12V.

Sl. 4.16 Električna šema pretvarača 100VA

Kada uključimo sklopku S 2, aktiviran je relej i motor će biti izravno povezan sa električnom mrežom. Nestane li struje, relej će odvojit motor crpke od mreže i preko dva tranzistora i transformatora uzeti struju iz akumulatora (kod uključene sklopke S 1). Struja pražnjenja akumulatora, pri punom opterećenju ne prelazi 10 A. Čim se u mreži opet pojavi električni napon relej će isključit kontakte, ali će akumulator ostati priključen preko diode D da bi se opet napunio. Struja punjenja akumulatora, kada je akumulator prazan, nije veća od 1,5 A i tokom punjenja opada. Indikatorske žarulje u sklopkama pokazuju radi li pretvarač strujom iz mreže ili iz akumulatora.


Ovaj pretvarač se može opteretiti s najviše 100VA prividne snage (motori, uo cijevi), odnosno 100W radne snage (grijači, žarulje). To je ustvari dovoljno npr. za pogon cirkulacijske pumpe u etažnim grijanjima. Ako je na pumpi označeno da ima snagu P=20W, te da vuče struju iz mreže 0,4A pri naponu 220V, slijedi da prividna snaga ove pumpe iznosi 88VA. Snaga 20W je aktivna radna snaga na osovini motora, a stvarna je snaga koju motor vuče iz električne mreže 88W. Sl. 4.17 Dijelovi potrebni za izradu pretvarača

1-transformator; 2-relej; 3-kondenzator 0,1μF; 4-kondenzator 100μF; 5-osigurač 0,5A; 6-otpornik od cekas žice po kojoj se pomijeraju bakarne stezal jke; 7-dioda; 8-tranzistori; 9-sklopke S1 i S2 s indikatorskim žaruljama; 10-kleme za akumulator; 11-instalacioni vod PP/J-3x1,5 s utikačem



4.3 Otpornici, kondenzatori, diode i tranzistori

Diode, tranzistori, kondenzatori i otpornici nalaze se gotovo u svim električnim uređajima. Zbog toga je potrebno dati nekoliko napomena vezanih za njihovu kontrolu i utvrđivanje neispravnosti. Otpornici su pasivni elektronski elementi koji se suprostavljaju proticanju struje u električnom kolu. To su elementi koji služe za stvaranje pada napona u strujnom kolu. Označavaju se s R, a glavni parametar je nazivna otpornost (izražena u Ω, kΩ ili MΩ). Mogu biti stalni, polupromjen jivi (trimeri) ili promjenjivi (potenciometri). Prema materijalu od koga su napravljeni razlikujemo: žičane (otporna metalna žica), slojne (otporni grafitni sloj) i masene (otporna masa). Neki otpornici nelinearno mijenjaju svoju nazivnu otpornost s temperaturom (PTC ili NTC) ili naponom (VDR-varistori). Sl. 4.18 Stalni otpornici

1 2 3 4 prsten

a) Otpornici od mase b) Slojni otpornici c) Žičani otpornici

1Ω ±5% 2W

5,6kΩ ±10% 1W

5,1kΩ ±5% 0,5W 47Ω ±5% 0,25W

Tabela 4.1 Ključ za boje prstenova Boja prstena

Vrijednost otpora u Ω

Tolerancija

1 prsten

2 prsten

3 prsten

4 prsten

crna

-

0

x100

-

smeđa

1

1

x101

±1%

crvena

2

2

x102

±2%

naranč.

3

3

x103

-

žuta

4

4

x104

zelena

5

5

x105

±0,5%

plava

6

6

x106

±0,25%

ljubičasta

7

7

x107

±0,1%

siva

8

8

x108

-

bijela

9

9

x109

-

zlatna

-

-

x10-1

±5%

-

x10-2

±10%

srebrna

-

Sl. 4.19 Provjera nazivnog otpora:

*otpornik je ispravan ukoliko je izmjerena tj. stvarna otpornost u granicama ±20% bez boje tolerancije (ovaj otpornik od 1500Ω je ispravan jer izmjerena otpornost od 1454Ω je u okviru tolerancije ±75Ω). Primjeri: 1) smeđa-crna-zlatna-zlatna: R=10·0,1Ω±5%=1Ω±5% Napomena: Niz E12 nazivnih vrijednosti otpornosti jedne dekade: 2) zelena-plava-crvena srebrna: R=56·100Ω±5%=5,6kΩ±10% E12 1,0 1,2 1,5 1,8 2,2 2,7 3,3 3,9 4,7 5,6 6,8 8,2 3) zelena-smeđa-crvena-zlatna: R=52·100Ω±5%=5,1kΩ±5% 1010 12 15 18 22 27 33 39 47 56 68 82 1) žuta-ljubičasta-crna-zlatna: R=47·1Ω±5%=47Ω±5% 100Ω Ω Ω Ω Ω Ω Ω Ω Ω Ω Ω Ω Ω

86

Termistori s PTC su temperaturno ovisni otpornici kod kojih vrijednost otpora pri porastu temperature naglo poraste, čim se određena temperatura prekorači (npr. s nazivne otpornosti 220Ω pri 25°C, poraste do max. 20kΩ kod gornje granične temperature od 125°). Sl. 4.20 Ovisnost otpora o temperaturi termistora PTC; simbol termistora PTC u električnim šemama; i izgled termistora PTC u komndnom releju frižidera

Sl. 4.21 Ovisnost otpora o temperaturi termistora NTC nazivne otpornosti R 25=28Ω

Termistori s NTC su temperaturno ovisni otpornici kod kojih vrijednost otpora opada s porastom temperature (smjese oksida željezamangana-volframa...). Nazivnu vrijednost otpora proizvođač daje za temperaturu od 25°C. Primjena: Mjerenje temperature (termostati, klima uređaji...), usporenje privlačenja elektromagneta (redni spoj s namotom), usporenje otpuštanja elektromagneta (paralelni spoj s namotom), stabilizacija radne tačke tranzistora...

Na slici 4.4 strana 40 vidi se termistor NTC koji u euro-termostatu služi za mjerenje temperature u prostoriji. Ovdje možemo izdvojiti i primjenu termistora NTC u slučaju da temperatura nekog uređaja ne smije preći iznad odgovarajuće max. vrijednosti, ili ako neku prostoriju treba štititi od požara (koristi se spoj za usporenje privlačenja elektromagneta, slika 4.22). Termistor u normalnom stanju ima veliki otpor tako da struja koju daje baterija U ne može aktivirati relej. Ukoliko dođe do požara, temperatura okoline se poveća, smanji se otpor termistora NTC, a poveća se struja kroz namot releja, koji Sl. 4.22 Signalizacija viskoke temperature se aktivira i uključi alarmni uređaj.


pomoću termistora NTC

Kondenzatori su pasivni elektronski elementi i služe za skupljanje (kondenzovanje) električnog naboja Q. Označava se s C, a glavni parametar kondenzatora je nazivni kapacitet (izražen u μF, nF ili pF). Osim kapaciteta, za kondezatore je bitan i podatak na koji nazivni napon se smiju priključiti (ako se priključe na veći napon može doći do proboja dielektrika. I oni se izrađuju kao stalni (stalna vrijednost C), polupromjenjivi (trimeri) i promjenjivi. Najčešće ih nazivano prema izolacijskom materijalu (dielektriku): zračni, papirni, keramički, liskunski, plastični, stakleni, elektrolitni-aluminijski, elektrolitni-tantalski...



b) Sl. 4.21 Stalni kondenzatori a) Papirni, keramički, plastični, liskunski... b) Elektrolitni

a)

*Na nekim kondenzatorima se tolerancija označava slovom J (±5%), K (±10) ili M (±20) Primjeri: 823J50  C=82000pF ±5%, 50V 0.39M200  C=0,39μF ±20%, 200V

Sl. 4.22 Pogonski elektromotor mašine za rublje se pokreće kondenzatorom za startovanje 10µF/400V. Njegovim probo jem motor ne pokreće bubanj kod pranja (i kod centrifuge), ali se zamjenom kondenzatora problem otklanja Sl. 4.23 Provjera nazivnog kapaciteta *Nazivni kapacitet kondenzatora, u primjeru na slici, je na tijelu označen numerički s 473J. Ključ za brojeve je sljedeći: prve dvije cifre su brojevi 47, dok je treći broj broj nula koje se dopisuju, a vrijednost je u pF. To znači da je nazivni kapacitet ovog kondenzatora 47000pF=47nF. Digitalni univerzalni instrumenti novije generacije imaju i mogućnost mjerenja kapaciteta kondenzatora (potrebno je samo glavni funkcijski prekidač staviti u polažaj za mjerenje C, a nožice kondenzatora umetnuti u podnožje označeno s Cx i na displeju očitati rezultat). Izmjerena vrijednost kapaciteta je 46,8nF, a ako to upopredimo s nazivnim kapacitetom od 47nF zaključujemo da je kondenzator ispravan (tolerancija je J:±5%).

88

Diode su elektronski elementi koji provode struju samo u jednom smjeru. Mogu biti u plastičnom ili metalnom kućištu. Imaju samo dva izvoda ( Anodu i Katodu). Ako su proizvedene u evropi svaka dioda je označena s dva ili tri slova i brojem kao npr.: BY 550/-50 (Si-dioda, 50V, 5A); BZY 65 (Zener dioda 5,1V). Američke diode nose oznaku 1N i broj: 1N4001...1N4007 (Si-dioda 1A, 50V;... 1N4007: 1A, 1000V); 1N4148 (Si-dioda 100V, 0,2A); 1N5408 (Si-dioda 1000V, 3A). U Japanu se obilježavaju s 1S: 1S 317 (Si-dioda 0.5A, 1000V).

Sl. 4.24 Provjera ispravnosti diode: a) Ako se crni izvod instrumenta spoji na anodu (Ptip), a crveni izvod na katodu (N-tip) dioda provodi struju. Kazaljka skreće i pokazuje malu otpornost. Napomena: Kod analognih instrumenata u unutrašnjosti se nalazi izvor napona, koji služi za mjerenje otpora. “+” pol tog izvora napona izvodi se na crni, a “-” pol na crveni izvod instrumenta. Dioda provodi struju (ima mali otpor) ako je “+” pol izvora priključen na A, a “-” pol na katodu. b) Ako se na K spoji crni, a na A crveni izvod, kazaljka ne skreće i pokazuje gotovo beskonačnu otpornost

Tranzistori su elektronski elementi koji imaju tri elektrode: Emiter, Bazu i Colektor. Tranzistor u kolu struje ima ulogu “elektronske slavine”. Baza tranzistora je ručica kojom se komanduje kolika će struja teći kroz tranzistor, između kolektora i emitera (NPN) ili između emitera i kolektora (PNP). Ako se proizvode u Evropi označeni su sa dva ili tri slova i brojem kao npr.: BC 109 (Si-NPN, 30V, 0.1A, 300MHz); BD 140 (Si-PNP, 100V, 1.5A, 50MHz). Proizvedeni u Americi imaju oznaku 2N: 2N3005 (Niskofrekventni, 100V, 15A, 115W, 2,5MHz), a tranzistori iz Japana imaju oznaku 2S: 2SD 492 (iste karakteristike kao i =2N3055);

a)


b)

Sl. 4.25 Provjera ispravnosti tranzistora NPN tipa (Nemiter PbazaNcolektor ) 2N3055: a) ako plus pol (crni izvod) spojimo na P(bazu), a minus pol (crveni izvod) pr vo na N(emiter) ili N(kolektor), a kazaljka kod oba slučaja pokazuje skretanje i malu otpornost; b) ako crveni izvod spojimo na P(bazu), a crni izvod prvo na N(emiteru ili P(kolektoru), a kazaljka kod oba slučaja ne skrene i pokazuje veliku otpornost (∞ otpornost)



5. ELEKTROMOTORNI POGON U ELEKTRIČNIM UREĐAJIMA U klima uređajima, hladnjacima, u sistemu centralnog grijanja, za pogon kompresora, ventilatora, pumpi, a i kod većine drugih uređaja u domaćinstvu i industriji, upotrebljavaju se električni motori. U ovom poglavlju su opisani najčešće upotrebljavani elektromotori u kućnim eklektričnim uređajima. U pogledu struje napajanja razlikujemo sljedeće vrste elektromotora: 1. Elektromotori za izmjeničnu struju (asinhroni 1-fazni ili 3-fazni, sinhroni 1-fazni ili 3-fazni, kolektorski izmjenični elektromotori) 2. Elektromotori za istosmjernu struju 3. Kolektorski motori izmjenične struje (univerzalni elektromotori) U nastavku će biti objašnjeni najviše upotrebljavani elektromotori za potrebe rashladnih, a i drugih električnih uređaja u domaćinstvu i industriji. Međutim, najprije će biti napomenuti osnovni zakoni na kojima se zasniva funkcionisanje električnih strojeva.

5.1 Osnovni zakoni iz elektrotehnike na kojima se zasniva rad elektromotora Funkcionisanje svih električnih strojeva zasniva se na tri temeljna zakona elektrotehnike: 1) opći zakon indukcije; 2) zakon o sili u magnetskom polju i 3) zakon elektromagnetskog protjecanja. Opći zakon indukcije kazuje: a) Da se u vodiču duljine “L” koji se pomjera brzinom “v” u magnetskom polju “B”, okomito na silnice, javlja inducirani napon: U=B · L · v; b) Da se u zatvorenoj petlji (zavojku, sitku s N zavoja), a koju obuhvata magnetski tok Φ inducira električki napon “ U” jednak brzini promjene toka u petlji, a smjera takvog da bi proizveo struju koja se protivi promjeni toka: U= - N(ΔΦ/Δt). Vodič u mag. polju: Ui: inducirani napon B: gustoća mag. toka l: duljina vodiča u mag. polju v: brzina vodiča

U=B · L · v

Svitak u mag. polju: Ui: inducirani napon u zavojku N: broj zavoja u svitku ΔΦ: promjena toka Δt: promjena vremena

U= - N(ΔΦ/Δt)

Za induciranje napona, znači potrebna je promjena toka Φ. Ta promjena se može izazvati na dva načina: 90

a) tako da miruju i dio stroja u kojemu se stvara magnetski tok i petlja u kojoj se inducira napon, a mijenja se iznos toka; to se postiže tako što se mijenja jačina struje koja stvara-uzbuđuje magnetski tok. U ovom slučaju govori se o induciranom naponu transformacije (npr. u sekundarnom namotu transformatora). b) tako da se iznos toka ne mijenja, ali se mehaničkim gibanjem petlje mijenja dio obuhvaćenog toka. U ovom slučaju govori se o induciranom naponu rotacije. Zakon o sili koja djeluje na vodiče u magnetskom polju slijedi iz Biot-Savartovog zakona koji glasi: F=B · I · L, gdje je F-sila na vodič dužine L kroz koji teče struja I, pri čemu su smjerovi veličina B, L, F međusobno okomiti. Ako uzmemo stalni magnet s polovima N i S i stavimo između njih vodič dužine L, a na krajeve tog vodiča priključimo istosmjerni napon, vodič će početi da se “izbacuje” na jednu stranu. Ako sada promi jenimo polaritet napona na krajevima vodiča (promjenimo smjer struje kroz vodič), vodič će se pomjerati na drugu stranu. Smjer pomjeranja vodiča promijenio bi se i kad bi zamijenili mjesta polova N i S. Sila F na vodič (kroz koji protiče struja I) u mag. polju:

Okretni moment M na zavojak (kroz koji protiče struja I) u mag. polju

F: sila na vodič I: jačina struje L: dužina vodiča u mag. polju

F: sila na 1 vodič zavojka F: sila na 2 vodič zavojka M: zakretni moment zavojka a: udaljenost vodiča 1 i 2 u zavojku

F=B · I · L

M=F · a · sinα M= B · I · L· a · sinα

max. moment kod α=90°: M=F · a · sin90=F · a

Ako sada uzmemo jedan zavojak, stavimo ga između polova N i S, a na početak i kraj zavojka priključimo istosmjerni napon. U ovom slučaju javlja se spreg sila F (spreg sila stvara okretni moment M) koje djeluju tako da će zavojak početi da se okreće u nagnetnom polju. Zakon protjecanja povezuje električne struje i magnetske tokove. Električna struja oko vodiča, a posebno oko/unutar petlje (zavojnice) stvara magnetsko polje. Jakost magnetskog polja unutar petlje: H=I·N/lm (A/m). Silnice toka zatvorene su linije. Njihova gustoća, magnetska indukcija B, vezana je s magnetskim poljem H: B=μ·H, gdje je μ-permeabilnost materijala kroz koji se silnice prostiru. Permeabilnost željeza je bitno veća od permeabilnosti zraka (vakuma), pa se magnetske silnice najvećim dijelom zatvaraju putem gdje je postavljen željezni lim, a uz koji su namotani vodiči kroz koje protiče struja. μo: permeabilnost vakuma

5 i n r a o u m i t i j o a n đ m o e o r g o r t u k p . l e l E e

B=μo·H μo=1,256·10⁶ (Vs/Am)

karakteristika magnetiziranja zraka

μr: relativna permeabilnost μo: permeabilnost


B=μo·μr·H=μ·H μr=1170 (meko željezo)

karakteristika magnetiziranja željeza


5.2 Asinhroni motori Asinhroni motor otkrio je 1882. g. Nikola Tesla. On je prvi došao do zaključka da se u višefaznom namotu izmjenične struje stvara rotirajuće magnetno polje. Tesla je do tog otkkrića došao pri ispitivanju malog neispravnog jednofaznog transformatora s jezgrom u obliku prstena. Na transformatoru se nalazila izolaciona ploča, a na njoj slučajno metalna kugla. Kad je uključio transformator, Tesla je opazio da se kugla okreće.. Ustanovio je da transformator ima na sekundarnoj strani spoj među zavojima. U prostoru iznad transformatora, gdje se nalazila metalna kugla, postojala su dva rasipna polja, primarno i sekundarno, koja su bila u fazi s primarnom i sekundarnom strujom, ali one su bile fazno pomjerene. Uz prostorni pomak između primarnog i sekundarnog namota, a i vremenski pomak između polja, nastalo je okretno polje, doduše nesimetrično, ali ipak dovoljno jako da asinhrono za sobom vuče kuglu.

5.2.1 Asinhroni trofazni motori Asinhroni trofazni motori su nejeiniji, najsigurniji, a i najednostavniji pogonski motori koji se danas upotrebljavaju. Sastoje se samo iz dva dijela: STATORA i ROTORA.

Sl. 5.1 Stator asinhronog motora

Stator je valjkastog oblika sastavljen od paketa dinamo-limova sa utorima na unutarnjoj strani. U te utore, prostorno su raspoređena tri namota. Namot jedne faze nije usredotočen na jednom mjestu, kako je to bilo kod transformatora, već je raspoređen u više skupina utora međusobno razmaknutih za određeni ugao, a i namoti pojedinih faza međusobno je pomaknut za određeni ugao. Namoti su izvedeni od bakarne lakom izolirane žice, kroz koju se propušta izmjenična struja. Oko svakog statorskog namota se stvara magnetno polje. Magnetna polja triju faznih namota su fazno pomjerena 120° el. i mijenjaju se sinusoidno. Ova tri magnetna polja se u svakom trenutku sabiraju i stvaraju rotirajuće magnetno polje. Polje koje se okreće po obodu statora srazmjerno je s frekvencijom 50Hz, i načinom postavljanja 3 fazna namota (ako su tri namota prostorno razmaknuta 120° geom. rotirajuće polje ima jedan par polova, a rotira sinhronom brzinom n=60·f/p=3000 o/min). 92

Okretno magnetno polje ostvareno pomoću trofazne struje na statoru: Princip stvaranja okretnog magnetnog polja prikazuju slike 4.28, 4.29 i 4.30. U statorsku magnetnu jezgru stave se tri potpuno jednaka namota i smjeste se tako da su prostorno međusobno razmaknuti 120° geom. Namoti se spoje u zvijezdu (mogu se spojiti i u trokut). Kada se takav namot priključi na mrežu, kroz pojedine namote proteku sinusne struje koje su međusobno pomaknute u fazi za 120° el. (vidi sl. 5.2). Razmotrit ćemo samo dva karakteristična slučaja: a) Struja faze 1 i 3 imaju istu pozitivnu vrijednost, dok struja faze 2 ima negativnu amplitudu (taj trenutak vremena je označen slovom “a” u vremenskom dijagramu struja, sl. 5.2). Kao pozitivan smjer struje odabran je smjer prema zvjezdištu. Sa slike sl. 5.3 vidimo da sve tri struje stvaraju, u tom trenutku vremena “a”, rezultantno magnetno polje prikazanog smjera; to polje je dvopolno, tj. s jedim parom polova N i S i pomjerenim 30° geom. u odnosu na horizontalu .

Sl. 5.2 Vremenski dijagram struja trofaznog simetričnog sistema

Sl. 5.3 Stvaranje 2-polnog okretnog polja pomoću trofazne struje u trenutku “a”

Sl. 5.4 Stvaranje 2-polnog okretnog polja pomoću pomoću trofazne struje u trenutku “b”

b) Nakon 60 °el. struja faze 1 ima pozitivnu amplitudu, dok su struje faza 2 i 3 negativne (trenutak “b”, sl. 5.2). Sa slike 5.4 možemo vidjeti da sve tri struje sada stvaraju rezultantno polje, kojega je položaj prema prethodnom pomaknut za 60° geom. u smjeru kazaljke na satu. Kao što se vidi iz samo ova dva razmatranja, upotrebom tri fazna namota prosrorno raspoređena po obodu statora 120° geom., možemo proizvesti 2-polno okretno mag. polje. Pojedini položaji tog polja pokazuju da faznom pomaku 30° el. odgovara prostorni pomak mag. polja od 30° geom. To znači da broj okreta mag. polja kod 2-polnog statora identičan je s brojem promjena izmjeničnog napona, dakle iznosi f·60 o/min, odnosno 3000 o/min pri frekvenciji f=50 Hz.

5 i n r a o u m i t j o n a đ m o e o r g o r t u k p . l e l E e

Ako na statorsku jezgru stavimo dvostruki broj namota, dakle dva namota po fazi, odnosno ukupno 6 namota, onda se svi geometrijski razmaci moraju smanjiti za duplo. Grafičkom analizom u karakterističnim momentima nije teško vidjeti da se okretno polje vrti dva puta sporije nego kada Mišković Milo: Električni uređaji


svaka faza ima samo jedan namot. Ovdje polje ima 4-pola N-S-N-S, dakle p=2. Njegov broj okreta iznosi n=f·60/p, odnosno n=3000/2=1500 o/min pri f=50 Hz. Primjer: Statorski namot izveden u 24 utora, 4-polni, sa svicima nejednakog oblika, dvoetažni

p=2 q=2 N=24 τ=6 q-broj utora po polu i fazi τ-polni korak

Dvoetažni namot: čeone strane namota (izvan utora) izveden u dvije etaže Svici nejednakog oblika: namot I faze sastoji se od 4 međusobno spojena svitka (veći: utori 1-8 i 13-20 i manji: utori 2-7 i 14-19)

Rotor je valjak koji ulazi u šupljinu statora. Razlikujemo: kavezni (kratkospojni) i kliznoprstenasti rotor. Danas se za kompresore, mašine za rublje, pumpe, a i druge električne uređaja isključivo koriste asinhroni motori s kaveznim rotorom. Kavezni rotor je mnogofazan (svaki štap je 1 faza). Konstrukcija kaveznog rotora: Na osovinu od kaljenog čelika navučen je paket dinamo-limova. U posebne otvore u dinamo-limovima uguraju se štapni bakarni vodiči većeg presjeka (1 ili 2 vodiča po utoru). Ovi vodiči su na obje strane kratko spojeni tvrdim lemljenjem s metalnim prstenom, tako da namot rotora ima izgled “kaveza” (vodiči rotora su kratkospojeni). Obično rotor ima više utora od statora da bi se dobila bolja zaletna svojstva (npr. za stator s 24 utora i p=2, rotor ima N=30 ili 32 kratkospojena štapna vodiča). Kod izrade namota alumunijem, rotorski paket se stavi u kalup, a zatim se u utore pod pritiskom izlije rastopljeni aluminij. Kad se aluminij skruti obrade se vanjske površine prstena. Na prstenovima se ostave krilca kojima je zadaća da kao ventilator pospješe strujanje zraka radi hlađenja. Princip rada asinhronog kaveznog motora: Rotirajuće magnetno polje statora ns=f·60/p, presijeca mirujuće vodiče rotora, u tim vodičima indukuje se odgovarajući napon, inducirani napon protjerat će kroz kratkospojne vodiče struju. Pojavom struje u rotorskom namotu imamo slučaj više vodiča po obodu rotora, kroz njih protiču struje, a nalaze se u mag. polju. Na svaki vodič će djelovati elektromagnatna sila, a sve one čine zakretni moment u smjeru okretanja polja. Kao rezultat toga rotor se počne okretati i nastoji dostići brzinu mag. polja statora n s. Rotor, međutim, nikad neće dostići ns, već neki konačni broj okreta n (ako bi rotor dostigao brzinu okretnog polja statora, u vodičima rotora ne bilo induciranog napona, ni struje, a ni zakretnog momenta). Ako se rotor optereti na osovini, brzina rotora se još malo smanji (jer samo tako može razviti snagu koja mu je potrebna za rotaciju i za savlađivanje dodatnog “tereta”). Sl. 5.5 Rotor asinhronog motora s kratkospojenim namotom (kavezni rotor)

Aluminijski vodiči rotora

94

Aluminijski prsten

1-Statorski namot; 2-kućište; 4-rotor; 5,6- ležajni štit; 7,8-kuglasti ležaj; 13-ventilator; 16-ventilatorska kapa; 18-podnožje; 21-priključna kutija; 27-natpisna pločica; 31-šest priključnih stezaljki; 32-poklopac priključne kutije; 35,36-uvodnica

Sl. 5.6 Svi dijelovi asinhronog kaveznog motora u izvedbi B3 (s dva ležajna štita i ventilatorom na desnoj strani)

Na stezaljke U1-U2-U3 su priključeni počeci, a na stezaljke U2-V2-W2 krajevi pojedinih faznih namota. Smještene su u priključnoj kutiji motora, a raspored stezaljki prikazan je na slici 5.6. Kratkim spojem stezaljki W2-U2-V2 trofazni namot je spojen u zvijezdu, a kratkim spojem stezaljki U1W2, V1-U2 i W1-V2 namot motora bit će spojen u trokut. Ovo kratko spajanje se vrši odgovarajućim metalnim pločicama (ili na kontaktima sklopke zvijezda-trougao, ako se koristi). Između stezaljki U1-V1, U1-W1 i V1-W1 vlada linijski napon (u niskonaponskoj mreži većinom 380V (400V), dok između stezaljki U1-U2, V1-V2 i W1-W2 vlada fazni napon 220V (230V) kod spoja u zvijezdu, ili 380V (400V) kod spoja u trokut. 5 i n r a o u m i t j o n a đ m o e o g r o r t u k p . e l l E e

Sl. 5.7 Priključna kutija asinhronog motora s šest priključnih stezaljki i spojem namota u Y Mišković Milo: Električni uređaji

Sl. 5.8 Trofazni asinhroni kavezni elektromotor za pogon kompresora u većim rashladnim uređajima (krajevi faznih namota statora kratkospojeni unutar komresora, a na stezaljke kompresora se izvode samo tri izvoda U1, V1 i W1 - spoj namota u zvijezdu)


5.2.2 Asinhroni trofazni motori za 2 brzine Brzina okretnog polja je n s=60·f/p, a vidimo da ovisi od frekvencije mrežnog napona i od prostorne raspodjele statorskog namota, tj. od broja stvorenih pari polova. Iz izraza vidimo da se regulacija brzine vrtnje asinhronog kaveznog motora može izvesti na dva načina: promjenom mrežne frekvencije “f”ili promjenom brojem pari polova “p”. Ako se u statorske utore ulože dva namota, svaki dimenzioniran za drugi par polova, i ako se upotrijebi kavezni rotor, nakon uklapanja prvog statorskog namota vrtjet će se motor brzinom prema broju polova tog namota, a nakon preklapanja na drugi namot vrtjet će se, dakako, brzinom koja odgovara broju polova drugog statorskog namota. Dvobrzinski motor, znači, ima dva statorska namota geometrijski raspoređeni po obodu rotora na drugačiji način. Kada je na mrežu soijen 1 statorski namot motor ima mali broj okretaja, a kada je spojen drugi namot motor ima veliki broj okretaja. Tabela 5.1 Polnopreklopivi trofazni asinhroni motori s dva odvojena namota

Dvobrzinski motori s dva odvojena namota u spoju Y/Y 1000/1500 o/min 6/4 (broj polova)

750/1000 o/min 8/6

750/3000 o/min 8/2

0,22/0,32 kW 0,26/0,4 kW 0,45/0,66 kW 0,6/0,9 kW 0,9/1,3 kW 1,2/1,8 kW 1,7/2,7 kW 2,4/3,7 kW 3,8/5,7 kW 5,5/8 kW ........ 55/80 kW

0,35/0,45 kW 0,45/0,6kW 0,6/0,8 kW 0,75/0,9 kW 0,9/1,2 kW 1,4/2 kW 2,2/3 kW 3,5/5 kW 5/7 kW 7/9,5 kW ........ 48/62 kW

0,09/0,37 kW 0,12/0,55 kW 0,18/0,75 kW 0,25/0,1,1 kW 0,37/1,5 kW 0,55/1,8 kW 0,75/2,2 kW 0,9/3 kW 1,2/4 kW 1,5/4,8 kW 2,2/6,6 kW 3/9,2 kW

Dvobrzinski motor se može dobiti i prespajanjem jednog statorskog namota (Dahlanderov spoj). Prespojivi namot se može postići na više načina, a za svaku izvedbu vrijedi drugi odnos snaga. Ovo treba znati da bi se mogli pravilno odrediti glavni osigurači i bimetalni releji za jednu i drugu brzinu. Tabela 5.2 Polnopreklopivi trofazni asinhroni motori s jednim prespojivim namotom (Dahlanderov spoj)

Dvobrzinski motori s jednim Dahlanderovim namotom u spoju Y/Y Kupovni motori: Spoj Broj polova

Y/YY

4/2 (1500/3000) 8/4 (750/1500) 12/6 (500/1000)

Δ/YY

4/2 8/4 12/6

*Ukoliko se upotrijebi jedna Dahlanderov namot i jedan odvojen namot dobiva se 3-brznski motor, a 2 Dahlanderova namota 4-brzinski motor

96

5.2.3 Jednofazni elektromotor za pogon kompresora u hladnjaku Osim trofaznih asinhronih motora u praksi se mnogo primjenjuju i jednofazni asinhroni motori, npr. za kompresore kućnih hladnjaka, mašine za rublje, pumpe... Grade se kao kavezni i kliznoprestenasti. Kavezni se puno više upotrebljavaju, i to za snage do 7,5kW. Da bi se pomoću jednofazne mreže moglo dobiti rotirajuće polje, moraju biti ispunjena dva uvjeta za izvođenje namota statora i to: a) Potrebna su dva namota koja su prostorno međusobno razmaknuta za ugao 90° geom. za 2-polni motor (45° za 4-polni itd...) b) Kroz namote moraju teći struje koje su međusobno pomaknute u fazi za 90° el. U 2/3 utora statora stavlja se jednofazni namot glavne faze (glavni namot), a u preostalu 1/3 utora namot pomoćne faze (pomoćni namot). Ako namotamo stator motora jednofazno i priključimo ga na jednofaznu mrežu, rotor se neće pokrenuti (čuje se samo brujanje i osovina rotora podrhtava). Ako samo malo rukom pomaknemo osovinu rotora desno ili lijevo, da dobije zalet, on će početi besprijekorno da se okreće i radi. Šta je tome uzrok? Statorski magnetski tok jednofaznog motora ne rotira, već pulsira, tj. mijenja se po zakonu sinusa od maksimalnih do minimalnih vrijednosti amplitude Φm. Taj fazni mirujući tok sastoji se u stvari od dva suprotno sinhrono rotirajuća magnetska toka, direktnog Φd i inverznog Φi, pri čemu je: Φd=Φi=Φm/2. U svakom trenutku geometrijski zbir ova dva toka daje vrijednost faznog mirujućeg toka od maksimalno pozitivne vrijednosti, preko nule, do maksimalno negativne vrijednosti, i obrnuto. Kada rotor miruje oba magnetska toka (polja) djeluju s podjedakim elektromagnetskim silama na provodnike rotora, ali u suprotnim smjerovima. Rotor se ne može pokrenuti, jer svaki tok stvara svoj moment vrtnje, koji se međusobno poništavaju, te na rotor ne djeluje nikakva sila zakretanja. Da bi se ipak motor mogao upotrijebiti, tj. da se pokrene i rotira, potrebno je jedan od momenata potpomoći, tj. omogućiti da rotor zarotira u jednom smjeru, pa će sam nastaviti rotirati, savladavši onaj suprotni moment. Najednostavnije se to može učiniti rukom, ali u praksi to se postiže ugradnjom pomoćne faze. Kako se to radi? U dvije trećine statorskih utora smješta se glavni namot, a u preostaloj 1/3 utora stavlja se namot pomoćne faze. Međutim oba namota vezana su na istu fazu mreže, a to znači da struje u oba namota su u fazi i stvaraju tok istovremeno (rotor se neće pokrenuti iako su ova dva namota prostorno pomjerena 90 stepeni). Međutim, rotirajuće magnetno polje dobit će se ako se osim prostornog pomaka, postigne i da struja u pomoćnoj fazi bude fazno pomaknuta prema struji u glavnoj fazi. Fazni pomak struja glavne faze i pomoćne faze može se postići na tri načina: a) uključivanjem aktivnog otpora između mreže i pomoćne faze (npr. kod kompresora u hladnjacima); b) uključivanjem induktivnog otpora između mreže i pomoćne faze (u praksi se ne koristi); c) uključivanjem kapacitivnog otpora između mreže i pomoćne faze (npr. kod mašine za rublje, mješalica, ventilatora). *Potrebno je naglasiti da struja kroz glavni namot zaostaje za priključenim naponom za neki ugao koji je manji od 90°, a razlog je što osim induktivnog otpora tog namota postoji i mali aktivni otpor bakarne žice

a) Kavezni (kratkospojeni) rotor b) Stator

5 i n r a o u m i t j o n a đ m o e o g r o r t u k p . e l l E e

1-dinamo limovi s 24 utora (8 plitkih i 16 dubokih); 2-glavni namot (deblja žica i popunjava 16 dubokih utora); 3-pomoćni namot (tanja žica i popunjava 8 plitkih utora); GP-kraj glavnog i pomoćnog namota; P-početak pomoćnog namota; G-početak glavnog namota Napomena: Krajevi glavnog i pomoćnog namota spojeni su u “glavi” namota i zajednički se izvode iz motora (priključna kutija je prikazana na sl. 2.23 strana 32)

Sl. 5.9 Jednofazni asinhroni kavezni motor za pogon kompresora



Glavni namot ima više zavojaka (povećan induktivni otpor), izveden je od deblje žice (smanjen omski otpor), dok pomoćni namot je izveden od tanje žice (veći omski otpor) i s manjim brojem zavojaka (manji induktivni otpor). Znači, u glavnom namotu preovladava induktivni otpor, dok u pomoćnom namotu preovladava omski otpor, a da bi se omski otpor još više povećao serijski se između pomoćnog namota i mreže uključuje i dodatni omski otpor (npr. PTC otpornik kod kompresora), ili se uključuje kondenzator (mašine za rublje, mješalice...). Šta smo postigli namotajem tanje žice za pomoćnu fazu i uključivanjem dodatnog omskog otpora, ili uključivanjem kondenzatora? Iz osnova elektrotehnike znamo da struja kroz omski otpor u fazi je sa priključenim naponom, dok struja kroz induktivni otpor zaostaje za naponom za 90°. Namotajem tanke žice se postiglo da struja kroz pomoćnu fazu je gotovo u fazi s naponom mreže, a struja kroz glavnu fazu zaostaje za tim naponom za neki ugao, jer glavni namot uz omski otpor ima veliki i induktivni otpor. Rotirajuće magnetno polje smo dobili jer je struja pomoćne faze stvara magnetno polje koje nastaje nešto prije nego magnetno polje glavne faze. Ovo je najednostavnije i najeftinije rješenje pokretanja jednofaznih motora. U praksi, za neke druge potrebe rijetko se koristi jer motor ima mali pokretni moment i pod teretom se teško moše pokrenuti (npr. kod mašine za rublje, mješalice za beton..., uključuje se kondenzator u pomoćnu fazu). Pomoćna faza s otporom ili kondenzatorom je ukopčana samo za vrijeme pokretanja. Kada motor poprimi određenu brzinu, pomoćna faza se isključuje pomoću elektromagneta ili neke druge sklopke. Danas se izrađuju motori kod kojih pomoćna faza ostaje trajno uključena. U tom slučaju pomoćni namot, PTC otpornik ili kondenzator se moraju tako izabrati (dimenzionirati) da mogu izdržati trajan pogon. Potrebni fazni pomak od 90 ° el. između struja u oba namota se može postići kondenzatorom spojenim serijski s pomoćnim namotom II. Njegov kapacitet treba biti toliki da ne samo kompenzira uticaj induktiviteta namota II, nego i struji tog namota mora dati čak fazni pomak prema zajedničkom priključenom naponu (prednjači 90° prema struji I). Zamislimo da glavni i pomoćni namot smjestimo na feromagnetsku jezgru, i to tako da su njihove geometrijske osi razmaknute za 45° geom, a to znači da glavni namot ima svitke širine 90° geom. Sada ćemo posmatrati rezultantno magnetno za samo dvije trenutne vrijednosti struja I1 i I 2 (označene s “a” i “b”) i na osnovu toga zaključiti: ostvareno okretno 4-polno polje, pomaku struje od 90° el. odgovara prostorni pomak polja od 45° geom. (sinhrona brzina polja ns=60·f/p=60·50/2=1500 o/min) a)

b)

Sl. 5.10 Okretno mag. polje ostvareno serijskim spojem kondenzatora s pomoćnim namotom

98

5.2.4 Jednofazni elektromotor za 2 brzine u stroju za pranje rublja Da bi se rotor jednofaznog motora mogao okretati u magnetskom polju električnih namotaja, pored glavne faze (glavni namot) mora postojati i pomoćna faza (pomoćni namot) koja omogućuje stvaranje okretnog magnetskog polja. Da bi u pomoćnoj fazi nastao fazni pomak treba je priključiti preko kondenzatora (kapacitivni otpor). Brzina okretnog polja je n s=60·f/p, a vidimo da ovisi od frekvencije mrežnog napona i od prostorne raspodjele statorskog namota, tj. od broja stvorenih pari polova. Iz izraza vidimo da se regulacija brzine vrtnje asinhronog kaveznog motora može izvesti na dva načina: promjenom mrežne frekvencije “f”ili promjenom brojem pari polova “p”. Ako se u statorske utore ulože dva namota, svaki dimenzioniran za drugi par polova, i ako se upotrijebi kavezni rotor, nakon uklapanja prvog statorskog namota vrtjet će se motor brzinom prema broju polova tog namota, a nakon preklapanja na drugi namot vrtjet će se, dakako, brzinom koja odgovara broju polova drugog statorskog namota. Dvobrzinski motor, znači, ima dva statorska namota geometrijski raspoređeni po obodu rotora na drugačiji način

Pogonski elektromotor za mašinu za rublje građen je tako da može postizati mali broj okretaja, najčešće 330-410 u minuti za pokretanje bubnja lijevo-desno, i veliki broj okretaja, najčešće 2850 u minuti, za pokretanje centrifuge. To znači da se u motoru stroja za pranje rublja nalaze “dva motora”, jedan za pranje (mala brzina) koji se vti u oba smjera, a drugi za centrifugiranje (velika brzina) u jednom smjeru. Zbog toga je stator većih dimenzija i sa duplim brojem utora za dva motora. Prvi motor M1 ima dva namota za pranje zbog potrebe da se vrti u oba smjera, a to znači i da su izvedeni istom žicom, da imaju isti otpor, ali da u jednom slučaju prvi namot služi kao glavni, a drugi kao pomoćni (jedan smjer vrtnje), i obrnuto. Oba stvaraju okretno mag. polje s pet do devet pari polova. Drugi motor M2 služi za centrifugu. Glavni namot-gf ovog motora stvara okretno mag. polje s jednim parom polova (sinhrona brzina polja 3000 o/min, a brzina rotora 2850 o/min). Namot pomoćne faze-pf za centrifugu se razlikuje od navedena “tri” namota, zauzima manji broj utora, pa joj je i otpor drugačiji.

Konektor

Mala remenica


M1-dva namotaja za sporo okretanje motora (pranje) u oba smjera. Oba namota identična, izvedeni od iste žice, zauzimaju isti broj utora, jedan služi kao glavni, drugi pomoćni, s mogućnošću zamjene uloga, a time i promjene smjera okretanja M2-namotaji za brzo okretanje motora (centrifuga). Razlikujemo glavnu fazu-gf i pomoćnu fazu-pf. Svi namoti od oba motora (njihovi krajevi) povezani su u jednoj tački iz koje se izvodi zajednički priključni izvod 4 F-bimetaln osigurač za zaštitu elektromotora (postavlja se unutar motora na zajednički priključni izvod) Mala remenica na osovini motora, a velika na bubnju reduciraju broj okretaja na 12-18 ili 30-45 pri pranju, a 250450 pri centrifugiranju (noviji strojevi imaju kod centrifuge broj okretaja i do 2000).

Sl. 5.11 Prikaz pojedinih namotaja motora i priključka na konektoru stroja za pranje rublja *U strojeve za pranje rublja ugrađuje jednofazni pogonski elektromotor sa pet priključnih izvoda, tj. sa pet žica sve različite boje izolacije, a koje su smještene u zajedničkoj priključnoj kutiji (konektoru). U novije vrijeme se u strojeve ugrađuje i istosmjerni motor (ili izmjenični kolektorski motor), kod koga se brzina vrtnje reguliše promjenom veličine istosmjernog napona, promjena smjera vrtnje zamjenom polariteta priključenog napona, a za to je potreban elektronski mikroprocesorski sklop (digitalna regulacija)



PROVJERA ISPRAVNOSTI ELEKTROMOTORA skinutog iz stroja za pranje rublja: Ovaj motor je specijalne konstrukcije zbog specičnih uvjeta za pokretanje bubnja: 1-mala brzina desni smjer vrtnje; 2-mala brzina lijevi smjer vrtnje; 3-velika brzina desni smjer vrtnje (npr. na natpisnoj pločici motora stroja za pranje rublja se nalaze slijedeći podaci: napon 230V; f=50Hz; 2-polni namot: P=0,7kW, I=3.1A, C=16µF/450V, n=2850 o/min; 12-polni namot: P=0,3kW, I=1.6A, C=10µF/450V, n=410 o/min...).

Prvi način: ukoliko su poznati podaci omskih otpora svih namota (ovlašteni servisi), lako se mogu ispitati, svaki zasebno, mjerenjem s ommetrom. Ukoliko tih podataka za motor nema, ommetrom se može ispitati jedino da li su namoti statora probili na magnetsku jezgru ili je neki od namota u prekidu. Drugi način: je ispitivanje ampermetrom (strujnim klieštima) i priključenim motorom na mrežu. Treba mjeriti koliku struju “vuče” svaki statorski namot. Ukoliko se motor vrti polaganije nego što bi trebao, pri okretanju se čuje mukli zvuk, “vuče” veću struju od označene, a zagrijava se već u praznom hodu, sigurno je da je došlo do proboja među zavojima tog namota. Na sl. 5.12 data je kompletna šema za provjeru ispravnosti motora izravnim priključkom. *Moguć je spoj sa samo jednim kondenzatorom, no za taj spoj je potreban specijalni prekidač. Pri radu motora u stroju za pranje rublja koristi se jedan kondenzator, ali sva ova prekopčavanja se vrše automatski preko programatora. S1-uklapanje i isklapanje motora (2-polna) S2-velika brzina/mala brzina (križna) S3-mala brzina: lijevo-desno (križna)

Sl. 5.12 Električna shema za provjeru ispravnosti motora stroja za pranje rublja (koristi se u servisnim radionicama za brzu provjeru motora) Okreće li se motor normalnom brzinom i “vuče” označenu struju, a ipak je bučan, znak je da je jedan ili pak oba ležaja neispravna pa ih treba zamijeniti. Kako se to radi vidi se iz priložene slike 5.13. Kako rotor nema klasičnih zavojaka niti četkica, na njemu nema ni električnih kvarova, a jedino što se može dogoditi je da se mehanički ošteti (upadom stranog tijela, deformisanim ventilatorom, oštećenjem ležaja - rotor “struže” o mag. jezgru statora, i sl.).

Sl. 5.13 Ukoliko treba promijenit ležaj potrebno je koristiti “izvlakač”. *Ležaj se nikako ne treba skidati na neki drugi način, jer postoji opasnost da se slomi propeler ventilatora ili ošteti rotor. Novi ležaj se postavlja tako da se rukom pravilno namjesti na osovinu, zatim se uzme cijev koja nasijeda na unutarnji obruč ležaja, a čekićem se udara na drugi kraj cijevi. Ni u kom slučaju ne lupati po vanjskom obodu ležaja. Donji kraj osovine nasloniti na drvo.

100

5.2.5 Jednofazni motor s kratkospojnom pomoćnom fazom U mnogim električnim uređajima možemo uočiti da se u jednofaznom asinhronom motoru s kaveznim rotorom (pumpe za centralno grijanje, pumpe za izbacivanje vode iz iz strojeva za pranje rublja i suđa, recirkulacijske pumpe mašina za suđe, ventilatori u TA pećima...) nije izvedena pomoćna faza, a nema ni kondenzatora-otpornika za fazni pomak. Upotrijebljeni električni motor je jednofazni s kratkospojnom pomoćnom fazom.

Nazivaju se i motori s rascijepljenim polovima, a stvaraju okretno polje na sličan način kao svaki dvofazni motor (s glavnom i pomoćnom fazom). I ovaj motor ima pomoćnu fazu, ali ona nije izvedena i ne priključuje se na mrežu, nego je kratkospojena unutar motora. Osa pomoćne faze je prostorno pomaknuta prema osi glavne faze za ugao manji od 90° geom. Pulsirajuće polje glavne faze inducira u pomoćnoj fazi napone, te proteku struje koje daju fazno i prostorno pomaknuto magnetno polje i na taj način nastaje makar i ne baš savršeno okretno polje. Praktički je stator uvijek izveden s istaknutim polovima koji nose namot glavne faze, a namot pomoćne faze izveden je s nekoliko kartkospojnih zavoja koji obuhvataju jedan dio istaknutog pola. Na slici 5.14 prikazan je pojednostavljen slučaj dvopolne jezgre s rascijepljenim polovima, jednim statorskim namotom (kalemom), a na svakom polu se nalazi kratkospojna pomoćna faza. U većim motorima s kratkospojnom pomoćnom fazom mogu se predvidjeti i dvije pomoćne faze, jedna s lijeve, a druga s desne strane istog pola. Svaki od ta dva namota može se otvoriti ili kratkospojiti i tako omogućiti pogon i u jednom ili drugom smjeru vrtnje. U manjim motorima radije se ugrade dva statora jedan uz drugi oko jednog zajedničkog rotora. Priključkom jednog ili drugog statora na napon dobiva se jedan ili drugi smjer vrtnje. To je tzv. reverzioni motor. Sl. 5.14 Fizikalna slika motora s kratkospojnom pomoćnom fazom

Stator pomoćna faza

1-glavni namot (glavna faza-gf) 2-pomoćni namot (pomoćna faza-pf) 3-rascijepljeni magnetski krug

Sl. 5.15 Motor s kratkospojnom pomoćnom fazom za pogon pumpe kod mašine za pranje suđe

Rotor


pumpa

Sl. 5.16 Stator s kratkospojnom pomoćnom fazom i kavezni rotor motora recirkulacijske pumpe iz stroja za pranje suđa

Prljava voda izbacuje se iz stroja za pranje Mišković Milo: Električni uređaji


rublja, ili suđa, centrifugalnom pumpom s lopaticama od PVC mase (propeler). Također, kod stroja za pranje suđa koristi se recirkulaci jska pumpa (sl. 5.17) koja ima zadatak da vodu s deterdžentom više puta propusti kroz lter i “okretne mlaznice”. Motori ovih pumpi obično su 1-fazni asinhroni kavezni s kratkospojnom fazom i nazivne snage 170 - 700W.

a)

Sl. 5.18 Shematski prikaz štrcanja vode s pomoću recirkulacijske pumpe u stroju za pranje suđa

b)

1,2-jednofazni EM i pumpa (propeler) za štrcanje vode 3-okretna mlaznica 4-lter* 5-EM i pumpa za ispuštanje vode iz stroja 6-grijač vode *U cjevovod ispred pumpe ugrađen je lter koji zadržava nečistoće, a one se pri ispuštanju vode iz stroja ispiru i otplove u kanalizaciju

c)

Sl. 5.17 Recirkulacijska pumpa stroja za pranje suđa a) 1-fazni asinhroni 2-poni motor s kaveznim rotorom za pogon recirkulacijske pumpe u stroju za pranje suđa (izbacuje na suđe od 150 do 250 litara vode u minuti) b) Može se dogoditi da voda curi pored osovine u motor. Da se spriječi pregaranje statorskog namota potrebno je rukom otvoriti poklopac pumpe, skinuti propeler, izvaditi semering, zamijeniti ga novim i obrnutim redoslijedom sklopiti pumpu c) U novije vrijeme ugrađuje se serijski u namot statora bimetalni osigurač. Osigurač se može izvaditi i postaviti unutar namota statora upotrebom male pincete

102

Sa slike 5.14 vidimo da ovakav motor ima statorski namot izveden na isti način kao i primar transformatora, pa za njega važe sva pravila i proračuni kao kod transformatora. Između motora i pumpe nalazi se gumeni zaptivač (semering) koji ne dozvoljava curenje vode pored osovine. Ako se ipak dogodi da voda curi zaptivač se mora zamijeniti. Treba samo otvoriti poklopac pumpe, skinuti točak sa lopaticama, izvaditi semering i zamijeniti ga sa novim. Obrnutim redom pumpa se montira, pazeći da poklopac pravilno naliježe i osigura da voda ne curi (ako voda uđe u motor i namot statora može doći do pregaranja istog). Ako namot pregori može se lako slikuti i premotati istom vrstom žice i brojem zavojaka. Motor je snabdjeven i bimetalnim osiguračem za slučaj pregrijavanja (djeluje pri 130 °C), a koji se postavlja u statorski namot, sl. 5.17 pod c.

5.3 Sinhroni sitni motori Sinhroni motor je po konstrukciji isti kao i sinhroni generator, odnosno svaki sinhroni stroj može raditi i ako generator i kao motor. U rashladnim i drugim uređajima u domaćinstvi i industriji se rijetko koriste, a ovdje možemo izdvojiti sinhrone motore sitnih snaga (1W - 3W). Kao stator asinhronog motora, tako i stator sinhronog malog motora mora proizvoditi okretno polje (trofazno savršeno s tri namota ili jednofazno manje savršeno s dva namota). Sve uobičajene izvedbe asinhronih motora mogu se primijeniti i na sinhroni motor. Bitna je razlika u izvedbi rotora. Umjesto rotora s kratkospojnim kavezom ovdje se upotrebljava: rotor s permanentnim magnetima, rotor od materijala u kome se pojavljuju veliki gubici uslijed histereze ili rotor s istaknutim polovima, pa se govori o: 1) sinhronim motorima s permanentnim magnetima, 2) histereznim motorima i 3) reluktantnim sinhronim motorima. Sinhroni motori s permanentnim magnetima. Motori ove izvedbe grade se za snage do 2kW. Za dobivanje okretnog polja statora ne upotrebljava se trofazni namot, nego jednofazni namot s pomoćnom fazom. Primjenjuje se priključak s kondenzatorom u pomoćnoj fazi ili s kratkospojnom pomoćnom fazom, a uzbudu rotora ne daje namot kroz koji protiče istosmjerna struja, nego permanentni magnat. U praksi se više ovakav stroj koristi kao generator (naprimjer na biciklu, kod koga je permanentni magnet rotora povezan sa kotačem, okreće se, a okretno magnetno polje rotora presijeca vodiče statora i u njima indukuje odgovarajući napon. Na statorski namot je spojena sijalica.

Priključi li se statorski namot mirujućeg sinhronog stroja na mrežu u želji da radi kao motor, on se neće pokrenuti (rotor 1-permanentni magnet s 4 pola samo podrhtava i stoji u mjestu). Ako bi se rotor stroja na neki 2-limovi rotora način već prije priključka na mrežu zarotirao na približno sin3-rotorski kavez 4-limovi statora (utori s namotom) hroni broj okreta ns=60f/p, tada bi stroj i nakon priključka na mrežu i dalje rotirao sinhronom brzinom radeći kao motor. Pogonski stroj koji treba da pokrene rotor može biti neki drugi motor ili poseban namot smješten na rotoru sinhronog motora. Na slici 4.37 prikazan je četvoropolni rotor (1-stalni magnet N-S-N-S). Ovaj stalni magnet je zatvoren jezgrom od limova 2, koja sprečava demagnetizaciju, a ima izvedene i utore s spoljne strane. U tim utorima na rotorskoj magnetskoj jezgri smješten je kratkospojni kavez 3 koji služi za asinhroni zalet, nakon čega motor sam uskače u sinhronizam (rotor se okreće istom brzinom kao i okretno polje statora). Kod sitnih sporohodnih sinhronih motora ne izvodi se ovaj kratkospojni kavez, no po pravilu rotor zatitra uslijed sitnih nesimetrija u magnetskom polju i sam uskače u sinhronizam. Mehaničkom zaporkom sprečava se da motor krene u neželjenom smijeru. Također, kod sitnih sinhronih motora i stator se izvodi jednostavnije, bez klasične magnetske jezgre sa utorima, a sastoji se od uzbudnog namota i ploča sa polovima. Sl. 5.19 Sinhroni motor s permanentnim magnetima na rotoru


Histerezni motori. Rotor histereznog motora napravljen je u obliku masivnog valjka od legure s velikim gubicima uslijed histereze. Histerezni prsten je navučen na jezgru rotora koja je od nemagnetskog materijala. Stator histereznih motora snage veće od od nekoliko desetaka vata obično se ne razlikuje od statora asinhronog motora. Znači, stator može da ima trofazni namot i takvi motori se priključuju na trofaznu mrežu. Također, stator može biti dvofazni (glavni i pomoćni namot), a takvi motori se priključuju na jednofaznu mrežu s kondenzatorom u jednoj fazi. Sitni histerezni motori grade se kao motori s kratkospojnom fazom. Obično se razlikuju brzohodni motori sa 3000 o/min. i sporohodni sa 375 ili 500 o/min. Praktički se ne mogu izbjeći vrtložne struje koje okretno polje inducira u masivnom rotoru.Te vrtložne strije stvaraju dodatni moment, rotor se pokrene asinhrono, a radi sinhrono. Reluktantni motor je sinhroni motor kod koga zakretni moment nastaje uslijed toka stvorenog statorskom uzbudom; taj tok uvijek prolazi putem najmanjeg mag. otpora (reluktancije). Ako mag. vodljivost po obodu rotora nije jednaka, mag. rubne sile djelovat će na rotor, koji ima istaknute zubove na polovima, uvijek tako da ga žele dovesti u položaj u kojem će se uzbudi statora suprotstaviti najmanji mag. otpor. Mišković Milo: Električni uređaji


SINHRONI ELEKROTROMOTOR (3W) za pokretanje programatora u stroju za pranje rublja Elektromotor je sinhroni samozaletni čiji je zadatak da okreće grebenasto-rotirajući dio i time omogućuje uklapanje i isklapanje kontakata programatora u određenim vremenskim intervalima. Snaga elektromotora obično iznosi 3W. Konstrukcioja elektromotora je vrlo jednostavna. Rotor motorića predstavlja pogodno oblikovan permanentni prstenasti magnet s 10 ili 12 polova, pričvršćen na tanku osovinu (polovi su ostvareni posebnim magnetisanjem). Na izlaznom kraju osovine navučen je plastični zupčanik preko kojeg se zakreće satni mehanizam (reduktor u programatoru). Stator se sastoji od metalnog kućišta s pogodno oblikovanim polovima i električnog namota. Na kućištu su, znači, izvedeni razrezani polovi koji omogućuju naizmjenično stvaranje nesvršenog okretnog rezultantnog polja, a što je dovoljan preduvjet za okretanje rotora. Sl. 5.20 Sitni sinhroni motor s 500 o/min (12-polni) 1-prva ploča s polovima 2-rotor (12-polni magnetni prsten) 3-zupčanik 4-plastični zub* 5-osovina na koju se postavlja rotor 6-plastična zaporka 7-druga ploča s polovima 8-električni namot *plastićni zub na rotoru i zaporka ne dozvoljavaju okretanje rotora u neželjenom smjeru

Sl. 5.21 Sinhroni motor na programatoru stroja za pranje rublja (10-polni, 600 o/min) Programator stroja za pranje rublja se proizvodi u dvije verzije: 1-elektromehanički s elektromotorom, 2-elektronski s tajmerima i relejima

Mogući kavrovi i smetnje na motoriću programatora (ako stroj uzme vodu i stane, a bubanj se okreće neprekidno u jednom smjeru): 1-Pregorio električni namot (provjera mjerenjem omskog otpora, a kod ispravnog namota izmjerena vrijednost je od 3 do 15 kΩ) 2-Oštećen zupčanik na rotoru (električni namot ispravan)

104

5.4 Istosmjerni motori Ako uzmemo stalni magnet s magnetskim polovima N i S i stavimo između njih jedan zavojak, a na početak i kraj zavojka dovedemo istosmjerni napon. Zavojak će početi da se okreće na jednu stranu. Ako se poveća istosmjerni napon koji je priključen na zavojak doći će do povećanja brzine okretanja. Ako sada zamijenimo polaritet priključenog napona, tj. smjer struje kroz zavojak, doći će do promjene smjera okretanja zavojka. Smjer okretanja zavojka može se promijeniti i ako bi se stalni magnet N-S okrenuo, kada bi gore sada došao pol S, a dolje pol N. Stator je nepokretni dio elektromotora. On može biti od stalnih magneta (kod sitnih i malih motora), a kod većih motora elektromagnetni. Stalni magneti uvijek imaju istu jačinu mag. polja, dok kod elektromagneta se može jačina mag. polja po želji mijenjati, a promjenom polariteta izvora napajanja i smjer okretanja rotora. Zbog toga se elektromagneti koriste kod većine istosmjernih motora. Statorska jezgra ima istaknute polove, a izrađuje se od dinamo-limova ili od željeza punog presjeka. Rotor je dio koji se okreće. Može biti od stalnih magneta ili od elektromagneta. Ako se na rotoru nalaze namotaji, mora da ima i kolektor na koji naliježu četkice (za dovod struje u namot rotora). Rotor se nalazi na osovini (vratilu) koja je na obje strane učvršena na klizajuće ili kotrljajuće ležajeve. Kolektor je jedan od najvažnijih i najosjetljivijih dijelova istosmjernog motora. Učvršćen je na vratilo rotora, kao dvije tri li više lamela-pločica, i od njega dobro izoliran. Po lamelama klize četkice ili specijalne elastične dirke. Omogućuje da se istosmjerna struja iz izvora pretvara u izmjeničnu struju kroz zavojke rotora. Sl. 5.22 Princip rada sitnog motora istosmjerne struje Na “+” četkici struja ulazi u vodič 1, a preko vodiča 2 i četkice “-” izlazi iz zavojka i vraća se u izvor. Na vodič 1 kroz koji protiče struja I djeluje sila F=BIL (smjer sile se određuje pravilom lijeve ruke), a na vodič 2 takođe djeluje sila F, ali na suprotnu stranu. Ove dvije sile čine spreg sila koje stvaraju moment zakretanja (moment zakretanja jednog zavojka M=FD/2+FD/2=FD=BILD, gdje je D prečnik rotora, a zavojak okomito siječe silnice). Na rotoru se potrebno izvesti više zavojaka da bi se rezultantni okretni moment povećao. Taj je moment uvijek istog smjera vrtnje, a to je posljedica djelovanja kolektora koji u vodiču okrene smjer struje upravo u trenutku kad stiže u magnetsko polje suprotnog smjera. Možemo zapaziti da se okretni moment, a time i brzina vrtnje rotora može povećati povećanjem jačine struje “I” kroz rotorski namot, i obrnuto.

Na “+” četkici struja ulazi u vodič 1, a preko vodiča 2 i četkice “-” izlazi iz zavojka i vraća se u izvor. Na vodič 1 kroz koji protiče struja I djeluje sila F=BIL (smjer sile se određuje pravilom lijeve ruke), a na vodič 2 takođe djeluje sila F, ali na suprotnu stranu. Ove dvije sile čine spreg sila koje stvaraju moment zakretanja (moment zakretanja jednog zavojka M=FD/2+FD/2=FD=BILD, gdje je D prečnik rotora, a zavojak okomito siječe silnice). Na rotoru je potrebno izvesti više zavojaka da bi se rezultantni okretni moment povećao. Taj je moment uvijek istog smjera vrtnje, a to je posljedica djelovanja kolektora koji u vodiču okrene smjer struje upravo u trenutku kad stiže u magnetsko polje suprotnog smjera. Možemo zapaziti da se okretni moment, a time i brzina vrtnje rotora može povećati povećanjem jačine struje “I” kroz rotorski namot, i obrnuto. U namotu rotora (namot armature ) inducira se napon rotacije Ui koji se suprostavlja priključenom naponu U (“uzroku svog nastanka-Lencov zakon”). Narinuti napon mreže U troši se na pad napona zbog omskog otpora namota (R·I), na pad napona na četkicama ΔU č, te na savlađivanje induciranog napona Ui koji se javlja zbog kretanja (rotacije) namota rotora u magnetnom polju statora:


U = Ui + R·I + ΔUč = k·n·Φ + R·I + ΔUč



Četkice se učvršćuju na kućište statora pomoći držača četkica. Postavljaju se u takav položaj da prislonjene na kolektor dodiruju one lamele kolektora na koje su spojeni namoti (svici) koji se u tom trenutku nalaze u neutralnoj zoni (NZ). Neutralna zona se nalazi na mjestu gdje je indukcija (B) na jmanja, tj. tamo gdje se sa jednog pola prelazi na drugi pol. U tom položaju četkica najveća je vrijednost induciranog napona Ui koji drži ravnotežu priključenom naponu, ali važno je to što je u namotu (svitku) koji je u tom trenutku u NZ induciran najmanji napon, a to znači da će iskrenje na lamelama kolaktora biti najmanje. Sitni i mali motori s istaknutim i bez istaknutih polova na rotoru . Poznato je da se istoimeni polovi magneta odbijaju, a raznoimeni polovi privlače. Ova osobina magneta je primijenjena kod svih sitnih motora s istaknutim polovima na rotoru. Otuda i naziv “magnetski motori”. Obrtni moment je izazvan odbijanjem i privlačenjem magnetskih polova statora i rotora (slika 5.23).

Sl. 5.23 Sitni magnetni istosmjerni motor s dva istaknuta pola na rotoru Tri lamele na koje naliježu četkice

Stator Rotor

Četkice (dirke)

Sl. 5.24 Sitni istosmjerni motor s tri istaknuta pola na rotoru a) Istosmjerni motor 9V, 3W, 2400 o/min b) Rastavljen iz metanog kućišta c) Dijelovi istosmjernog sitnog motora Poznato je da se istoimeni polovi magneta odbijaju, a raznoimeni polovi privlače . Ova osobina magneta je primijenjena kod većine sitnih motora. Otuda i naziv “magnetski motori”. Obrtni moment je izazvan različitim polovima statora i rotora. Broj okretaja je uslovljen brojem pari polova statora i koliko je puta par polova rotora aktivan u toku jednog okreta. Stator je od stalnog magneta s istaknutim polovima ili su polovi ubačeni na odgovarajuće mjesto u magnetskom prstenu. Rotor je trodijelni elektromagnet, s jezgrom od dinamo-limova, i kolektorom koji ima tri lamele. Namotaji rotora su redno vezani, kraj jednog sa početkom drugog, a zadnji izvod s početnim. Na svakoj lameli zalemljene su po dvije žice. Četkice su od bakarne bronze koje elastično naliježu na lamele. Naponi ovih motora se kreću od 1,5 do 12V. Broj okretaja se može mijenjati promjenom priključenog istosmjernog napona.

106

Sl. 5.25 Istosmjerni motor manje snage (20W) s permanentnim (stalnim) magnetima na statoru

Istosmjerni motori snaga od nekoliko W do nekoliko stotina W (mali motori) mogu biti izvedeni s permanentnim magnetima na statoru, ali s većim brojem vodiča na rotoru, tj. s više kolektorskih lamela. Na slici 4.42 prikazan je istosmjerni motor 12V, snage 20W za pogon ventilatora hladnjaka u automobilu. Stator je od permanentnog magneta s polovima N i S. Rotor je 10-djelni elektromagnet s kolektorom koji se sastoji iz 10 lamela. Namotaji su redno vezani, kraj jednog sa početkom drugog, a zadnji izvod s početnim. Na svakoj lameli zalemljene su po dvije žice. Četkice su od bakarne bronze, rjeđe od grata. Ležišta osovine su od bronze. Smjer okretanja osovine može se mijenjati jednostavnom promjenom polariteta izvora napajanja, a koji se dovodi na četkice. Danas se samo sitni istosmjerni motori iz vode s permanentnim magnetima. Mali motori, a posebno motori većih snaga, izvode s elektromagnetima na statoru i na rotoru (motori u automobilima, ventilatorima, mašinama za rublje...). Prednost ovih motora je da se jačina magnetskog polja može mijenjati s veličinom priključenog napona. Veze unutar motora, između namota statora i rotora, mogu biti redne (redni istosmjerni motori), paralelne (paralelni istosmjerni motori) ili složene (kompaundne; na polovima statora se nalaze dva namota). Mišković Milo: Električni uređaji



Primjer 1: Istosmjerni motor u mašini za rublje (“Gorenje” model PS 802). Istosmjerni motor se napaja iz “elektronskog modula”. Elektronski modul je jedinica za regulaciju i opskrbu istosmjernog motora s istosmjernom strujom. Vidjeli smo kako složeno izgleda asinhroni motor mašine za rublje (sastoji se iz dva namota, pomoćnog namota....,vidi stranu 92, sl. 5.11). Kompliciran je zbog četiri namota na statoru; potrebne dvije brzine okretaja (veća i manja), a i što je potrebna promjena smjera vrtnje. Istosmjerni pogonski motor ima permanentni magnet na statoru, sadrži samo dva priključka A i B, a preko četkica i kolektora serijski spojen i rotorski namot (isto kao motor na sl. 5.25). Elektronski modul obezbjeđuje različite istosmjerne napone s kojima se postižu potrebne brzine vrtnje.

Sl. 5.26 Električna šema mašina za pranje rublja tip PS 802 - 801D proizvodnje “Gorenje” Napomena: Kada bi se za vrijeme rada centrifuge isključila mašina i ponovno uključila, motor ne bi više radio s velikim okretajima (800 o/min) već s 90 o/min što predstavlja distribuciju. Na programu “distribucija” (ciklus od 90 sekundi) rublje se pravilno rasporedi po obodu bubnja, tj. pri smanjenom broju okretaja se postiže rastresanje rublja. Tek nakon distribucije uključuje se centrifuga. Direktno uključenje centrifuge nije moguće. Inače ekasnost centrifugiranja ovisi, veličini bubnja, rasporedu rupa po oplošju bubnja i od brzine okretaja bubnja. Ova nova funkcija “distribucije” ostvarena je primjenom “elektronskog modula” za regulaciju rada pogonskog istosmjernog elektromotora (postepeno startanje centrifuge, a u novijim mašinama i izbor dva ili tri broja okretaja centrifuge, npr. 400/800/1200). Ekasnost centifugiranja ovisno o broju okretaja: ako je broj okretaja 400 o/min ostatak vlažnosti je oko 0,9kg vode po po 1kg suhog rublja, a ako je broj okretaja 1200 o/min ostatak vlažnosti se više od duplo smanjuje.

108

ELEKTROMOTOR : TB 19-70-45 • Istosmjerni kolektorski • Snaga: mala brzina: 80W velika brzina: 700W • Broj okretaja: lijevo desno: 53±4 o/min distribucija: 90±10 o/min centrifuga: 800±80 o/min ELEKTRONSKI MODUL: 1: Priključen elektromotor: • okretanje lijevo-desno: 12V= • distribucija: 19V= • centrifuga: 205V= 2: Skinuti priključke s el. motora: • napon na kont. 7-9 uvijek 320V= Greške u radu motora: Motor ne radi. Ispitaj! • Napon na kontaktima 7-9 elektronskog modula • Ako na kontaktima 7-9 nema odgo varajućeg napona treba zamijeniti elektronski modul, a ako napon postoji neispravan je elektromotor (namot rotora u prekidi ili kratkom spoju, greška na pločicama kolektora...)

Primjer 2: Istosmjerni motor u napojnoj jedinici kompjutora (“Napojna jedinica ATX-300W”). Istosmjerni motor služi kao ventilator za hlađenje napojne jedinice (stabilizatora napona)

Napojna jedinica sadrži šest vrijednosti istosmjernih napona: 1) +5V; 20A 2) -5V; 0,5A 3) +12V; 12A (napajanje svih EM) 4) -12V; 0,5A 5) +3,3V; 14A 6) +5VSB; 2A

Konektori: 1: 20-polni za matičnu ploču 2: 4-polni za matičnu ploču 3: PLUG konektori 4-polni za FDD, CD...


Sl. 5.27 Ventilator za napojnu jedinicu kompjutora (12V DC; 0,18A) Specičnost ovog ventilatora je posebna konstrukcija. Stator je četverodijelni elektromagnet, s jezgrom od dinamo limova, a smješten je unutar rotora. Rotor je stalni magnet s više polova ubačenih u odgovarajuće mjesto na magnetskom prstenu. U sredini rotora se nalazi odgovarajući ležaj. Princip rada: Poznato je da se istoimeni polovi magneta odbijaju, a raznoimeni polovi privlače. Ova osobina magneta je primijenjena kod većine sitnih, pa i kod ovog motora (“magnetski motori”). Međutim ovaj motor je beskolektorski istosmjerni motor (kolektor iskri i stvara visokofrekventne smetnje). Uloge statora i rotora su ovdje zamijenjene. Na statoru se nalaze 4 nepomična svitka, koji se priključuju na istosmjerni napon preko četiri tranzistorske skloke (svi tranzistori se nalaze u jednom kućištu). Magnetsko polje rotora u tačno određenom trenutku otvara struju upravo u onom svitku koji se nalazi u pogodnom položaju (inače to se obično postiže kolektorom i četkicama). Na taj način nastaje i magnetno polje statora, koje djeluje na stalne magnete rotora, a što daje zakretni moment. Zakretni moment je, znači izazvan različitim polovima statora i rotora.



Koračni motori. Konstrukcija i način djelovanja odgovara sinhronom stroju, ali priključuje se na istosmjerni napon. Ovi motori se koriste za upravljanje mehanizmima kod kojih je potreban tačan broj okretaja ili samo jedan dio okretaja, sa promjenom smjera vrtnje. Ove motore pokreće impulsni napon iz spoljneg elektronskog uređaja (mehanički preko dvije ili četiri izmjenične sklopke, tajmera, programatora, procesora), a koriste se u satovima, programatorima, računarima i sl. Naprimjer, razni satovi pogone se rotirajućim koračnim motorom. Njihov stator može da ima dva para polova, kojima se polaritet prilikom svakog impulsa promijeni. Na statoru se nalaze dva ili četiri namotaja koji stavarju konstatntno elektromagnetsko polje N-S-N-S. Rotor je okrugla okretljivo montirana pločica izrađena kao permanentni magnet i obodno magnetisana tako da ima dva pola N-S. Pri nailasku svakog novog impulsa mijenja se polaritet parova polova statora. Poznato je da se istoimeni polovi magneta odbijaju, a raznoimeni polovi privlače. Zbog toga se rotor postupno okreće naprijed za  koraka (45°) u smjeru kazaljke na satu, zaustavljajući se svaki put na jednom od 8 stabilnih položaja. Rotor svojim vratilom i preko sistema zupčanika pokreće kazaljke. Broj koraka kod smjera okretanja

Sl. 5.27 Konstrukcija i način djelovanja koračnog motora Okretanje, lijevo ili desno, se postiže jednopolnim ili dvopolnim prespajanjem dva statorska namota tako da se dobiva elektromagnet s 4 ili 2 pola. Jednim impulsom rotor se okrene pola koraka (45°, kod 4-pola na statoru) ili puni korak (90°, 2-pola na statoru). Impulsi i promjena polariteta generiraju se pomoću elektronike

Polukoračni motor Jednopolni

Dvopolni

S1

S1

S2

S2

S1

S1

S2

S2

Desno

Lijevo

1

2

1

2

1-3

2-4

1-3

2-4

1

1

x

-

x

-

-

x

-

x

1



x

-

-

-

-

x

-

-

2

4

x

-

-

x

-

x

x

-

2

3

-

-

-

x

-

-

x

-

3

3

-

x

-

x

x

-

x

-

3

2

-

x

-

-

x

-

-

-

4

2

-

x

x

-

x

-

-

x



1

-

-

x

-

-

-

-

x

1

1

x

-

x

-

-

x

-

x

Primjer 1: Koračni elektromotor oppy i CD (1W) računara

Sl. 5.28 Koračni motor 3,5 oppy diska (A:) za linearno pokretanje glave “čitanja” i “snimanja” Na statoru se nalaze dva namota po 17Ω, s ukupno 10+10 elektromagnetskih polova, a na rotoru stalni magnet s 10 polova

110

Primjer 2: Koračni motori za električne kućne satove. Električni satovi se mogu izvesti s kružnim njihalom (nemirnicom), a sadrže sitni koračni istosmjerni motor bez kolektora, s spiralnom oprugom. Također, mogu se izvesti i sa sitnim koračnim motorima ili sinhronim motorima kod kojih se okretanjem rotora, preko zupčanika pokreće prenosni mehanizam i kazaljke.

Sl. 5.29 Električni sat s nemirnicom

Sl. 5.30 Tranzistorski sklop za pogon njihalice

Energija se prenosi na kružno njihalo iz baterije posredstvom elektroničkog tranzirzorskog sklopa. Na osovini 1 se nalaze dva mala permanentna magneta 2 na koje svojim poljem djeluje radni namot 3. Kad se magnet 2 približi upravljačkom namotu 4 (prstom zakrenemo disk sa magnetima), u ovome se inducira električni napon koji djeluje na bazu tranzistora 5. Zbog toga se tranzistor otvara i kroz kolektorski krug, u kome se nalazi i radni namot 3, počinje teći istosmjerna struja. Magnetsko polje radnog namota djeluje na polje magneta 3 (odbijaju se), dajući mu zakretni impuls. Čim se magnet udalji, tranzistor se zatvara, a spiralna opruga 6 vraća njihalo sa magnetima nazad, i proces se ponavlja.


Sl. 5.31 Električni sat s koračnim motorom (rotor se pokrene svake sekunde u istom smjeru) 1-namot statora; 2-rotor (dvopolni permanentni magnet) s pogonskim zpčanikom; 3-elektronički sklop (mali mikroprocesor)



5.5 Kolektorski motori izmjenične struje Razmatrani motori izmjenične struje, tj. asinhroni i sinhroni, uz sve svoje dobre osobine, pokazali su u pogonu i dva velika nedostataka: 1) nejveći broj okreta s ovim motorima je 3000 o/min; 2) broj okreta može se kod njih ekeonomično regulirati brojem pari polova (1500; 750...), ili još uvijek sa skupim pretvaračima frekvencije (n=60∙f/p). Kod istosmjernih motora broj okreta može se regulirati priključenim naponom, a to je velika prednost. Prednost istosmjernih motora je i veliki broj okretaja, a dostiže i 28000 o/nin. Istosmjerni motor, zbog kolektora, je mnogo skuplji od asinhronog motora iste snage. Primjena istosmjernih motora u novije vrijeme raste, a posebno tamo gdje je potrebno ekonomično mijenjati broj okreta u širokom području (sitni motori: dječije igračke, kompjutori...; mali motori: u automobilu, za akumulatorske bušilice, brusilice...; veći motori: električne lokomotive, tramvaji, trolejbusi...). Međutim, u mnogim slučajevima imamo potrebu da se broj okreta motora mijenja u širokim granicama, a dostupna nam je isključivo izmjenična mreža s naponom 400/230V, 50Hz. Da bi to bilo moguće konstruisani su kolektorski motori izmjenične struje, koji s obzirom na regulaciju broja okreta imaju slične karakteristike kao i motori istosmjerne struje. Također, skuplji su od asinhronih, a upotrebljavaju se samo onda kad se s asinhronim motorom ne mogu zadovoljiti pogonski zahtjevi. Proizvode se i univerzalni kolektorski motori, a koji se mogu priključiti bilo na izmjenični ili na istosmjerni napon. Primjenjuju se kod kućanskih aparata. 5.5.1 Konstrukcija kolektorskih motora izmjenične struje Građeni su slično kao i motori istosmjerne struje; zapravo, rotor je građen potpuno isto, a u statoru ima nekih razlika. Svaki istosmjerni motor s namotima na statoru i rotoru može se priključiti i na izmjenični napon. On će normalno rotirati i raditi, ali poslije kraćeg vremena može se ustanoviti da se stator pretjerano zagrijava i može zbog toga stradati ako se pogon ne prekine (zbog vrtložnih struja i histereze). Izvede li se magnetno kolo statora od dinamo limova, zagrijavanje će se smanjiti do dopuštene granice. Time je konstrukcija statora kolektorskog motora postala slična konstrukciji asinhronog motora (proizvode se čak i bez istaknutih polova). 1-STATOR a: statorski paket limova s dva istaknuta pola b: statorski namot prvog pola c: statorski namot drugog pola d: držači četkica, spiralne opruge i gratne četkice 2-ROTOR a: osovina b: rotorski paket limova s utorima po obodu c: rotorski namot d: kolektor e: ventilator f: ležaj

Sl. 5.32 Stator i rotor kolektorskog motora izmjenične struje

112

Odlika ovih motora je da se priključuju na izmjeničnu gradsku mrežu (mreže istosmjerne struje i nema), a rade kao motori istosmjerne struje. Nedostatak im je postojanje kolektora (skuplji su) i varničenje na četkicama (kod istosmjernih motora ovo varničenje je nešto manje). Poteškoće komutacije manje su u manjim motorima, pa se obično ne izvode pomoćni polovi i kompenzacijski namot za snage ispod 3000 W (dopušta se da mali izmjenični kolektorski motor uvijek malo iskri na četkicama). Osobenost im je da se rotor, kroz koji protiče istosmjerna struja, okreće u magnetnom polju koje stvara stator izmjenične struje. Zbog toga se u namotu rotora indukuju dva inducirana napona: a) Inducirani napon transformacije “Ut”, koji nastaje zbog toga što se namot rotora nalazi u promjenjivom magnetskom polju statora (kod istosmjernih motora ne inducira se ovaj napon). Ovaj napon prethodi glavnom toku Φ za 90°, direktno ovisi od frekvencije njegove promjene, a ne ovisi od brzine vrtnje. Ovaj napon ometa komutaciju, tj. javlja se iskrenje na četkicama kod kratkog spoja dvije lamele. To je dovelo do toga da se u nekim zemljama kao motori za električne lokomotive upotrebljavaju izmjenični kolektorski motori građeni za frekvenciju koja je reducirana na 1/3 standardne. Time se smanjuje i iskrenje kolektora. Napon Ut ne izaziva nikakvu struju jer se poništava zbog položaja četkica u NZ (da su četkice u sredini magnetskih polova ovaj napon bi bio maksimalan). b) Inducirani napon rotacije “Ur =k·n·Φ”, koji nastaje zbog toga što redno vezani vodiči namota rotora rotiraju u magnetskom polju statora. Kada napon transformacije ima maksimalnu vrijednost, tada je napon rotacije jednak nuli, i obrnuto. Jednofazni serijski kolektorski motor prikazan je šematski na donjoj slici. Priključeni napon troši se na pad napona IR na omskim otporima namota, na pad napona IX na induktivnim otporima i na savlađivanje induciranog napona rotacije Ut=k·n·Φ koji je zbog serijskog spoja jednak Ut=k”·n·I. U = k·n·Φ + R·I + X·I + ΔUč Osnovna fizikalna razlika između istosmjernog i izmjeničnog serijskog kolektorskog motora je u induktivnom padu napona. Univerzalni motor je kolektorski motor sa serijskom uzbudom koji ne mijenja smjer vrtnje ako se promijeni polaritet priključenog napona, jer istovremena promjena smjera i uzbudne struje (statorski namot) i struje armature (rotorski namot) ne mijenja smjer proizvedenog momenta. Reverziranje se postiže zamjenom priključaka uzbude ili s dva suprotno spojena uzbudna namota.


Sl. 5.33 Reverziranje univerzalnog motora: a) promjenom priključaka uzbudnog namota b) preklapanjem dva suprotno spojena uzbudna namota



Primjer 1: Univerzalni kolektorski motor u mašini za rublje. U mašine za pranje rublja ugrađuju se, osim asinhronih, i univerzalni kolektorski motori. Asinhroni motor je polnopreklopiv s dvije brzine: za pranje (manja) i centrifugiranjeje (veća). Kolektorski motori omogućuju više brzina vrtnje, ali su i dva do tri puta skuplji. Elektronska regulacija broja okretaja kolektorskog elektromotora u novim tipovima mašinama za rublje, omogućuje izbor optimalne brzine centrifuge za svaku vrstu rublja. Novi modeli mašina, mogu imati kontinuirano podešavanje centrifuge od 400 do 2000 o/min. Novi tipovi mašina imaju ugrađen i mikrokompjutorski programator, umjesto klasičnog elektro-

mehaničkog. Mikrokompjutor (procesor) je povezan s ostalim električnim komponentama od kojih jedan broj predstavlja ulazne (1-nivo sklopka, 2-termostati, razna indikatorska osjetila), a drugi broj izlazne uređaje (1-elektroventili, 2-grijač, 3-elektronski modul za elektromotor i 4-elektrocrpka). U memoriju mikroprocesora upisani su svi predviđeni programi koji se aktiviraju izborom (dodirom na senzorske tipke) na upravljačkoj ploči.

Sl. 5.34a Univerzalni kolektorski motor koji se ugrađuje u mašine za rublje “AEG” Njemačka i “Gorenje” Slovenija *Desno: Na statoru se nalaze dva glavna namota “S” i “S1”. Statorski, a i rotorski namot “R” se napaja iz digitalnog elektronskog modula, preko konektora s 7 izvoda

Sl. 5.34b Univerzalni kolektorski motor mašina za rublje, proizvodnje “AEG” Njemačka, u rasklopljenom stanju

114

Sl. 5.35 Tahogenerator daje napon koji je proporcijalan brzini vrtnje (pretvara brzinu vrtnje u električni napon koji se odvodi u elektronski sklop za digitalnu regulaciju broja okretaja motora)


Sl. 5.36 Električna šema mašina za pranje rublja tip PS 145/11E i PS 146/11E proizvodnje “Gorenje”



Primjer 2: Univerzalni kolektorski motor u usisavaču prašine. Glavni dio usisivača je uni verzalni kolektorski motor snage od 400 W do 2000 W. Broj okretaja je od 10 do 17000 o/min (elektronski se može podesiti). Na osovini rotora smještena je trostepena turbina (ventilator). Svi dijelovi se nalaze u plastičnoj kutiji sa otvorom za usisavanje preko dodatnog crijeva, i otvora za izbacivanje zraka. Struja zraka ide preko crijeva u lter vrećicu, pa kroz turbinu, kroz motor izlazi kroz otvor van usisavača. U lter vrećici ostaje prašina, a čisti zrak hladi motor (to omogućuje duži rad, a da se motor ne pregrije) i izlazi van usisivača. Danas se izrađuju i vodeni lteri. Turbina je pričvšćena na osovinu motora s maticom, koja se vidi kada se izvadi lter iz usisivača (ponekad treba ovu maticu dodatno pritegnuti). Proizvođači usisavače izrađuju sa točkićima na kutiji za kretanje pri usisavanju, uređajem za motanje priključnog kabla, i elektronskim modulom s tiristorom za regulaciju brzine vrtnje motora.

Trostepena turbina

Prema položaju ugrađenog ventilatora razlikuju se usisivači s ventilatorom ispred i iza motora. Ovi prvi, gdje kroz ventilator prolazi zagađeni zrak, više se i ne proizvode. Prekretnica u konstrukciji usisivača je od 1993. godine u posebnom usmjera vanju zraka, a izbačena je lter vrećica. Inovacija je spiralno strujanje zraka, a centrifugalna sila baca prašinu na dno posude (s ili bez vode), dok očišćeni zrak kroz lter i motor slobodno izlazi iz uređaja.

Kolektorski motor Sl. 5.37 Kolektorski motor iz usisivača prašine

a) motor s ventilatorom (turbimom) b) Položaj motor-ventilatora u usisavačima nove generacije (stator i rotor ovog motora prikzani su na slici 5.32)

Sl. 5.38 Glavni električki dijelovi kalsičnog uisisivača prašine a) Kolektorski motor b) Uređej za motanje priključnog voda c) Elektronski modul je prikazan na slici 5.39

116

Sl. 5.39 Elektronski modul s tiristorom za regulaciju brzine vrtnje motora a: sklopka za uklapanje i isklapanje usisavača b: potenciometar za regulaciju napona kolektorskog motora od 100 do 230V (brzine okretanja)

R: rotorski namot S: statorski namot C1=0,15μF/250VAC (blokada smetnji) Triac BTA 12 (ili KT 207) Diac KR 206 (okidni napon 25-40V) R1=510Ω; R2=1MΩ; C2=68nF; P=470kΩ (Okidanje triaca obavlja diac, a to se može podešavati RC elementima)

Sl. 5.40 Električna šema usisavača prašine ELIT 2000W

5

Sl. 5.41 Tok struje zraka kroz usisavač:

i n r a o u m i t j o n a đ m o e o g r o r t u k p . e l l E e

a-priključni vod (5m) b-nožna sklopka za uključenje i isključenje c-potenciometar za regulaciju broja okretaja motora (po mogućnosti koristiti manji broj okretaja) 1-usisna cijec s četkom 2-lter vrećica u kojoj se skuplja prašina 3-lter ispred motora (prečišćeni zrak ulazi u motor, hladi motor) 4-turbina, motor 5-lter iza motora (prečišćeni zrak izlazi van usisavača) *Zbog preglednosti poklopac, na koji dolazi usisna cijev, nije postavljen na usisavač Mišković Milo: Električni uređaji


5.6 Puštanje motora u pogon Pokretanje motora je proces koji počinje u trenutku priključenja motora na izvor napajanja, a završava u trenutku kad motor razvije moment vrtnje jednak momenntu tereta. Pokretanje je složen proces kod kojeg se pojavljuju dvije karakteristične veličine o kojima ovisi uspješan završetak procesa pokretanja: pokretni moment motora i struja pokretanja, tj. struja koju motor povuče iz napojne mreže u trenutku pokretanja. Pokretni je moment, moment vrtnje koji motor može razviti u trenutku pokretanja, a o veličini momenta tereta ovisi hoće li se motor uopće pokrenuti ili neće. Ako je moment tereta manji od pokretnog momenta, motor će se pokrenuti, ali ako je veći, neće se moći pokrenuti. 5.6.1 Pokretanje trofaznog kaveznog asinhronog motora Poznato je da je asinhroni kavezni motor ima namot rotora u kratkom spoju (malog otpora), pa u trenutku pokretanja iz napojne mreže poteku velike struje, jer njegov rotor u tom trenutku stoji, pa motor djeluje kao transformator s kratkospojnim sekundarom. Struja pokretanja može biti i do sedam puta veća od nazivne struje motora (pokretanje traje od 5 do 40 sekundi, a kako se povećava brzina rotora, tako se potezna struja smanjuje i na kraju izjednačava s nazivnom). Svaki asinhroni motor je građen za određenu snagu, određeni napon i frekvenciju. Da bi mogao savladati na vratilo priključen vanjski teret Mt, motor mora razviti odgovarajući moment vrtnje. Moment vrtnje, koji razvija asinhroni motor, nije stalan kod raznih brojeva okreta “n”, već se mijenja s promjenom broja okreta po krivulji M=f(n), prikazanoj na slici 5.42. Mt=f(n). Svaki mehanizam (teret) koji se pokreće ima svoju karakteristiku tereta ovisnu od brzine vrtnje. Na slici je prikazana karakteristika tereta za ventilator. M=f(n). Da bi se motor pokrenuo potrebno je da potezni moment motora pri n=0, bude veći od momenta tereta Mt pri n=0. Pošto se motor pokrene, brzina mu počinje rasti, motor razvija sve veći i veći moment vrtnje i to do brzine npr. Taj maksimalni moment vrtnje koji asinhroni motor može razviti naziva se prekretni moment Mpr. S daljnim porastom brzine motora veličina momenta vrtnje opada sve dotle dok se ne izjednači s momentom tereta. I=f(n). Struja je najveća pri n=0 (potezna struja Ip), a s povećanjem brzine vrtnje n struja se smanjuje. Kada se momenti vrtnje motora M i tereta Mt izjednače motor iz napojne mreže uzima nazivnu struju IN.

Sl. 5.42 Karakteristike zaleta asinhronog motora

Te velike struje u trenutku pokretanja nisu problem kod motora manjih snaga (do 5,5 kW), ali kod motora većih snaga utiču na rad ostalih trošila, a izazivaju i veliko zagrijavanje samog motora. Mnogi industrijski, a i pojedini kućni uređaji, imaju ugrađen trofazni asinhroni motor manje snage, što znači da se mogu izravno priključiti na napojnu mrežu preko odgovarajućih sklopki (grebenaste sklopke, motorsko-zaštitne sklopke ili sklopnika, vidi tabelu 5.1). Trofazni asinhroni kavezni motori većih snaga isključivo se pokreću sniženjem naponom. U praksi se primjenjuje više načina sniženja napona u trenutku pokretanja: sklopka zvijezda trougao (tabela 5.1), transformator, prigušnice... Kod motora srednje i veće snage, konstrukciono poduzimaju se različite mjere, s ciljem da s e poveća pokretni moment, a smanji struja pokretanja. Jedna od tih mjera je kavezni rotori specijalne konstrukcije. Rotorski kratkospojni namot se izvede s uskim i dubokim utorima, ili s dvostrukim, pa čak i višestrukim kavezom. Takav rotorski namot ima povećan omski i induktivni otpor u trenutku pokretanja, pa je i struja pokretanja znatno manja. Takvi motori su skuplji, ali postiglo se da je struja pokretanja “samo” tri-četiri puta veća od nazivne, a pokretni moment znatno povećan. Struja pokretanja je kod motora većih snaga još uvijek prevelika da bi se smjeli izravno priključiti na mrežu (priključuju se sniženjem napona, vidi tabelu 5.3).

118

Tabela 5.3 Načini pokretanja trofaznih asinhronih motora

Pokretanje trofaznih motora Vrsta Način Spoj motora pokret.

R O T O M I N Z E V A K

k i n p o e l k j n s : a a t k e p r o k l s o k p a n o t i t n t š a k z e o r k i s D r o t o m (

Svojstva

Primjena

Velika zaletna struja: Ip=(3÷7)·IN

Ukliko mreža može da podnese velike potezne struje

Na stezaljke motora U1, V1, W1 se dovode tri fzna vodiča L1, L2 i L3.

Ventilatori, kompresori, Metalnim pločicama strojevi drvne industrije, liovi, se kratko spajaju: pumpe i svi 1) U2-V2-W2 spoj drugi normalni namota zvijezda pogoni manjih 2) U1-W2; V1-U2 i W1-V2 za spoj trokut i srednjih snaga (do 5,5kW ali (vidi sl. 5.7) s kaveznim rotorom specijalne konstrukcije)

Kod spoja u Y: m o n o p )

n k

t

a u

ZVIJEZDA-TROKUT: (230/400V) o

m

r

n

d

ži i

t -

ej a z

e ej

Prvo se sklopka “Y-Δ” postavi u pložaj Y (uključeni K1 i K3), a kada motor poprimi približno nazivnu brzinu, prebaci se u Δ (uključeni K1 i K2). v

ns z a k

ej p lo

n at k s (

er k o P

◆Napon na namotima statora 230V; ◆Zaletna struja tri puta manja zbog smanjenog napona u Y od struje koja teče u Δ: Ip=2·IN ◆Zaletni moment je takođe tri puta manji jer se mijenja s kvadratom napona

Normalni zalet (svi normalni pogoni s motorom snage preko 5kW)

5 Teški zalet

(zbog toga sklopka Y-Δ se primjenjuje kad motor starta bez priključenog tereta)


U priključnoj kutiji motora se ne koriste kratkospojne metalne pločice

Kolutni (klizno-prstenasti) motor ima na rotoru trofazni namot, isto kao i na statoru. Krajevi rotorskog namota se preko tri klizna prstena, pa preko tri četkice izvode i spa jaju s tri otpornika (pokretač). U rotorski strujni krug se može uključivati više ili manje otpora. Statorski namot se može spojitu u zvijezdu ili trokut.

M ) a O č a i R t k O e n S T r r k o t R O o p o O R p j . i T M I m k O N s r r o M T o p U t i r L o t s O R ( K


Mala zaletna struja: Ip=2·IN; veliki zaletni zakretni moment; promjena broja okretaja s tri otpora; ali skuplji od kaveznih i češće se kvare

Veliki alatni strojevi, pumpe, dizalice (tamo gdje se traži veliki pokretni moment i kontinuirana regulacija broja okreta)


5.6.2 Pokretanje jednofaznih motora Jednofazni motori izmjenične struje su manjih snaga tako da se uvijek pokreću neposrednim priključkom na napojnu mrežu. Kako različiti tereti zahtijevaju različite polazne momente to su i jednofazni motori motori opremlje opremljeni ni za polazak na različit način: način: a) težak zalet (pomoćna zalet (pomoćna faza snabdjeven snabdjevenaa zaletnim Cz kondenzatorom koji se nakon zaleta isključuje, a može imati i trajno uključeni kondenzator Ct; b) laki zalet (pomoćna zalet (pomoćna faza snabdjevena s trajno uključenim kondenzatorom C t). Tabela 5.4 Pregled jednofaznih motora izmjenične struje

Pokretanje Pokreta nje jednofaznih motora Vrsta

Spoj

. S I A A N i N Z N N R A O F Z O P A T O F N A O D N O R M E T J

M O Z A F M O N Ć O M O P S R O T O M I N Z A F O N D E J

m o r o t a z n e d n o k S Cz-zaletni kondenz.; Ct-trajno uključeni kond.

m o t e t i v i t k u d n i S

Ako se 3-fazni motor upotrijebi kao jednofazni ima 20-30% manju manju snagu i 30-35% manji potezni moment. Ct=70μF po 1kW; Cz=(2÷4)Ct

Kondenzator Ct=25÷40μF po 1kW za trajni pogon. Za veći pokretni moment uklapa se C z=(3÷5)Ct

Svojstva

Primjena

Tvrda karakteris- Stolarski tika brzine, loša (građevinski) korisnost strojevi, Kondenzator Ct=70μF transportni po 1kW za trajni pogon uređaji, kod 230V. Ako je potreban veći potezni moment samo pri pokretanju uklopi se C z

Tvrda karakteristika brzine. Sa Cz se postiže veliki zakretni moment (kompresori)

El. kućni uređaji kao stroj za pranje rublja, kosilice, kompresori, pumpe...

Tvda karakterkar akteristika brzine, nepovoljann zalet, nepovolja mali cosφ

Rijetka primjena

Tvrda karakteristika brzine, jednostavna izvedba

El. kućni uređaji kao stroj za rublje, kompresor u hladn jaku, klima uređaju, itd

Treba ga rukom pokrenuti

Za male snage do 0,5kW i pogon preko remena (kućne radionice)

Pomoćna faza s induktivnim otporom je dimenzioniran dimenzioniranaa samo za pokretan pokretanje je pa se isključuje čim motor dostigne 2/3 pune brzine (inače bi izgorjela)

m o r o p t o S

E I Z Z N E A F Č I B E N R N E Ć J O T O M O M Z I M O P

120

Karakteristike

Kada se priključi na napon potrebno je remen povući rukom rukom u željenom smjeru vrtnje (lijevo ili desno). Danas se taj način pokretanja više ne koristi (ugrađuje se pomoćna faza)

M I S N A E R J M I O L V P T E O O J I L M C O S P A R

Tvrda karakteristika brzine, jednostavna izvedba, loša korisnost

Za male snage, za kućne uređaje npr. crpke u stroju za suđe, rublje...

Veliki pokretni moment, jako iskri,

Za male snage gdje se traži veliki potezni moment (tekstilne mašine, otvaranje vrata...

Veliki pokretni moment,t, jednosmomen tavna promjena brzine, velika brzina, iskri na kolektoru

Električni kućanski aparati, ručni alati...

Motor s rascijepljenim polovima se još naziva i motor s kratkospojnom pomoćnom fazom

I K S J I R Z O L T U O P M E R

Stator sličan kao kod jednofaznog as. motora. Rotor sličan kao kod istosmjernih motora, a četkiče su kratko spojene i pod uglom 50÷80°.

I N L A R Z O R T E O V I M N U

Karakteristika serijskog istosmjernog motora. Promjenom napona u granicama od 40 do 100% proporcionalno se mijenja i broj okreta. S povećanjem tereta smanjuje s broj okreta uz konstantan napon

(S pomicanjem četkica mijenja se brzina. Poprečni položaj četkica daje struju u rotoru nula, uzdužni položaj maksimalnu, a u oba slučaja moment je nula)

Kolektorski motori izmjenične struje (repulzijski motor, univerzalni motor) imaju osobinu da im se broj okreta može mijenjati s veličinom priključenog napona, pa ako je to potrebno priključiju se preko autotransformatora, tiristorskog upravljača i sl. 5 5.6.3 Pokretanje istosmjernih motora Struje pokretanja kod većih istosmjernih motora su 10 do 30 puta veće od nazivnih, što motor toplinski i mehanički ne bi mogao izdržati. Osim toga, u mreži na koju je motor priključen dolazi do neželjenih pojava. Zbog toga se izravno na mrežu mogu priključiti samo mali motori snage do 1kW. Veći motori se priključuju na mrežu preko pokretača. Kod motora treba razlikovati mogućnost rada u raznim pogonskim uvjetima. Serijski motor ne motor ne može npr. raditi u praznom hodu, jer bi došao u stanje “pobjega”. To znaći da se serijski motor može pokrenuti samo pod opterećenjem. U trenutku pokretanja serijskog motora pokretač mora biti u cjelostii uključen. Time je postignuto da u armaturnom (rotorskom) strujnom krugu ne vlada pun nacjelost pon mreže, već umanjen za pad napona na pokretaču. Bez obzira na to što je uključenjem pokretača smanjen napon, kroz armaturni namot A1A2, a time i kroz uzbudni namot D1D2 proteći će dovoljno velika struja (cca 1,5·I 1,5·I N) za stvaranje potrebnog momenta pokretanja i magnetskog toka. Kod uključenja paralelnog motora motora na armaturnom namotu A1A2 vlada smanjeni napon, ali na uzbudnom namotu E1E2 mora vladati pun nazivni napon (uzbudni namot je izveden od puno namotaja tanke žice tako da neće povući veliku struju). S povećanjem brzine inducira se u armaturi protunapon E koji automatski smanjuje struju, a to znači da se pri nazivnoj brzini može potpuno isključiti otpor pokretača pokret ača (naraste protu protunapon napon E=k·n·Φ koji drži ravnotežu priključenom prik ljučenom naponu U: U = k·n·Φ + R·I + ΔU č). Mišković Milo: Električni uređaji



Tabela 5.5 Pokretanje istosmjernih motora NEZAVISNO UZBUĐENI MOTOR

Pokretanje istosmjernih motora POREDNI (paralelni) SERIJSKI MOTOR MOTOR

KOMPAUNDNI MOTOR

Osnovni spoj (nacrtan bez namota pomoćnih polova i kompenzacijskog namota)

(ili motor s permanentnim magnetima (umjesto uzbudnog namota F1F2)

Karakteristika n=f(M) (ovisnost broja okreta od opterećenja)

no-brzina vrtnje u praznom hodu

Zaletna struja Svojstva

R A1A2 A1A2-otpor armature

R E1E2 -otp tpor or pa para rale leln lnog og na namo mota ta E1E2-o

◆Broj okreta mu je gotovo stalan od PH do punog opterećenja; ◆Upravljanje brzinom vrtnje pomoću napona napona armaturee ili armatur i li uzbudnom strujom; ◆Napon armature i uzbudni namot imaju različite napone (kod malih motora s permanentnim magnetima nema uzbudnog namota)

◆Neznatna promjena brzine vrtnje pri promjeni tereta (s porastom opterećenja broj okreta minimalno se mijenja) ◆Upravljanje brzinom vrtnje pomoću napona napona armature ili uzbudnom strujom;

Prim Pr imje jena na U pra praks ksii se se više više ko ko-- Alatni strojevi; risti motor s perma- Transportni uređaji; nentnim magnetima (male snage): ventilatori, igračke...

122

R D1D2 D1D2-otpor paralelnog namota

◆Veliki zaletni zakretni ◆Veliki z akretni moment; ◆ Brzina vrtnje ovisna o teretu; ◆Ako se serijski motor rastereti, može doći do “pobjega” tj. brzina vrtnje povisi mu se preko one za koji je konstruisan konstruisan;; ◆Upravljanje brzinom vrtnje promjenom promjenom napona ili promjenom uzbudne struje

◆Uzbuda ovisi od od dva namota: paralelnog E1E2 i serijskog D1D2; ◆U praznom hodu motor ima brzinu koju određuje paralelna uzbuda, pa ne može doći do “pobjega”; ◆Ako preovladava djelovanje serijskog namota kr-ka brzine je meka, a ako preovladava paralelni tvrda je.

Električna vozila; Dizalice; Pokretači u motornim vozilima;

Kompaundni motor ima dobra svojstva serijskog i paralelnog motora, a upotrebljava se za teške pogone s velikim promjenama opterećenja (pogon zamašnih masa npr. prese, škare, u valjaonicama...)

5.6.4 Pokretanje sinhronih motora Sinhroni motor ima nekoliko nedostataka koji su bili dovoljni da bude potisnut asinhronim motorom. Prije svega ne može mu se podešavati brzina ako nije priključen na izvor promjenjive frekvencije i napona, ne može sam krenuti bez pomoćnog asinhronog namota (osim sitnih motora), ispada iz sinhronizma, vrlo je skup i sl. Ipak još uvijek se primjenjuje uglavnom tamo gdje je potrebna stalna brzina (npr. kod električnih satova, programatora i sl.). Način pokretanja sinhronih motora je objašnjen u poglavlju 5.3 (sitni sinhroni motori).

5.7 Zaštita motora Da bi se spriječilo izgaranje namota motora, spoj s masom (što je opasnost za čovjeka i živitinje, a motor normalno radi), odnosno dugi zastoji, koriste se razne motorske zaštite date u tabeli 5.4. Tabela 5.6 Zaštita motora Vrsta zaštite Motorsko-zaštitna sklopka

Spojevi

Izgled i osobitosti

Spajanje jednofaznog motora

Bimetalni relej (Motorski zaštitni relej)


s mehaničkim zaporom

s automatskim ponovnim uključenjem

Pri upravljanju s davačima trajnog kontakta mora ju bimetalni releji biti opremljeni mehaničkim zaporom za ponovno uključenje, jer inače kod ohlađivanja metala dolazi do automatskog ponovnog uključivanja. Zapor se pomoću tipke za poništavanje može ponovno uklopiti (tipka crvene boje)

Bimetalni relej za frižider: (izravno prekida strujni krug)

(vidi sl. 2.18)



Termoelementi Nadziru temperaturu namota (max. 130°C), a po potrebi i temperaturu ležaja (max. 100 °C) i temperaturu sredstva za podmazivanje (max. 70°C). Termoelement se stavi u zaštitnu cijev od kvarca, pa čelika, instalira se u namot motora, a dva vodiča povezuju termoelement s instrumentom za očitavanje temperature (slično kao mjerenje temperature u bloku automobilskog motora).

Termostat (bimetalni osjetnik ili bimetalni osigurač) Bimetalni temperaturni osjetnik s isklopnim kontaktom, ugrađuje se u namot. Zbog svoje niske cijene uglavnom primjenjuje se za zaštitu jednofaznih motora (u stroju za rublje, suđe...). Zaštita može biti trojaka: 1) s automatskim ponovnim uključenjem; 2) bez ponovnog automatskog uključenja tj. s mehaničkim zaporom (resetuje se ručno); 3) bimetalni osigurač koji se po djelovanju treba kompletno zamijeniti (vidi sl. 5.17 u motoru RCP)

Termička zaštita iz vedena na/u namotu motora

(potpuna zaštita motora)

Termistorska zaštita motora (Zaštita poluprovodnicima, npr. PTC otpornicima. Svaki se motor može opremiti s tri termistora u svakom faznom namotu statora, a po potrebi i na ležajevima i u ulju za podmazivanje)

Svi termistiri se vežu na red i njihovi završni krajevi izvode u priključnu kutiju. Svaki termistor ima svoj kritični otpor pri kome djeluju na isključivački elektronski sklop (koji isključuje motorski sklopnik i uključuje signalizaciju kvara)

124

5.8 Održavanje elektromotora u pogonu Održavanje elektromotora sastoji se u slijedećem: 1) nadzor zagrijavanja elektromotora, 2) povremeno podmazivanje ležaja (kod motora veće snage), 3) kontrola po sluhu (da li motor normalno “bruji”), 4) periodično kontrolisati vijke i priključne stezaljke (da li su dobro stegnuti), 5) zamjena eventualno istrošenih četkica (samo za motore s kolektorom i kliznim kolutima). Da se motor ne bi zagrijavao preko dopuštene granice, treba obezbijediti predviđenu cirkulaciju zraka. Povremeno je potrebno sve otvore za cirkulaciju zraka očistiti (ispuhati kompresorom, usisivačem). Ležajeve velikih motora svakih 6 mjeseci treba pregledati, a ako je potrebno i podmazati (2/3 predviđenog prostora se napuni kvalitetnom mašću). Ako je potrebno cijeli ležaj treba demontirati, oprati u benzinu, ponovno montirati i podmazati. Tabela 5.7 Oštećenja elektromotora, uzrok i mjere za njihovo otklanjanje

Mogući kvarovi na elektromotorima (općenito za sve motore) Kvar

Uzrok kvara

Mjere za otklanjanje kvara

Motor se pregrijava

1. Preopterećen motor u radu

1. Izmjeriti struju. Ako je prevelika tražiti uzrok.

2. Proboj u izolaciji namota

2. Odpojiti priključene vodove. Ispitati namote statora i rotora, nemaju li spoj s masom motora (kućištem). Ako postoji spoj namota s kućištem, treba pronaći to mjesto i pokušati ga popraviti, ako je moguće bez prematanja namota. Ako se kvar tako ne može otkloniti treba, treba motor premotati. Ako se ustanovi da nema spoja s masom, već da je u pitanju loša izolacija zbog postojanja vlage, treba motor dobro prosušiti.

Ležaj se pregrijava

3. Nedovoljna ventilacija motora

3. Potrebno je voditi brigu i redovno čistiti kanale za hlađenje. Zrak za hlađenje ne bi trebao biti topliji od 40°C.

4. Rotor struže po statoru

4. Centrirati rotor. Uzrok može biti i oštećen ležaj (treba ga zami jeniti). 1. Redovito je potrebno svakih 6 mj. dodavati sredstvo za podmazivanje ležaja velikih motora, niti previše niti premalo (kod malih motora ležaji su zatvoreni i ne podmazuju se).

1. Oštećenja ležaja najčešće su uzrokovana prevelikim zagrijavanjem ležaja zbog lošeg sredstva za podmazivanje,

5 i n r a o u m i t j o n a đ o m e o g r o r t u k p . e l l E e

2. prevelikom zategnutošću remena 2. Smanjiti zategnutost remena, ali ne previše jer inače remen kliže. ili prenosnog zupčanika, 3. lošom ugradnjom ležaja... Motor izvodi jake 1. Motor nije dobro pričvršćen. mehaničke vibracije

3. Pravilno postavljanje ležaja dato na sl. 5.13. 1. Pogledati da li je ispravno urađen temelj, odnosno noseća konstrukcija, da li su vijci dobro pritegnuti.

2. Osovina se savila zbog prejakog natezanja remena

2. Popustiti remen, pokušati balansirati remenicu i rotor.

3. Ležaj je istrošen ili oštećen

3. Zamijeniti ležaj



Kvarovi na ASINHRONIM MOTORIMA Kvar

Uzrok kvara

Motor se ne 1. Napojni vod bez napona pokreće, a nema nikakvog brujanja i podrhtavanja rotora 2. Prekid u statorskom strujnom krugu

3. Prekid u krugu rotora

Pri uklapanju moto- 1. Kratak spoj u napojnom vodu ra pregore osigurači ili isklopi zaštitna 2. Kratak spoj u namotu statora sklopka (između dva fazna namota ili prema masi)

3. Kratak spoj u namotu rotora ili na kliznim kolutima, ili

Pri uklapanju motor se pokrene ali se osjeti “brujanje” i jako mjestimično ugrijavanje namota (kućišta statora)

1. Kratki spoj među zavojima iste faze statora

Motor se grije u 1. Motor predviđen za spoj u zvipraznom hodu (bez jezdu, a spojen u trokut (previsok tereta) napon).

Motor se okreće u obrnutom smjeru

126

Mjere za otklanjanje kvara 1. Pregledati osigurače, ispitati neprekinutost žila napojnog voda, sklopku, zaštitu motora i priključne stazaljke. 2. Odvojiti napojni vod i ispitati da li je namot statora u prekidu. Ako je u prekidu prvo provjeriti spojna mjesta, a tek onda premotati statorski namot. Oštećenje namota statora je oko 80% svih kavarova asinhronih kaveznih motora. Međutim potpuni prekid namota je rijetkost, a javlja najčešće na spojnim mjestima i izvodima. 3. a) Oštećenja kaveznog rotora (namota), zbog robustnosti uzrade, znatno su rjeđa (gotovo da ih i nema). b) Ako je rotor klizno kolutni treba pregledati da li četkice dobro naliježu na klizne kolute, provjeriti spoj namota rotora s kliznim kolutima, tj. da nije slučajno namot rotora negdje u prekidu. 1. Odvojiti vodove i ispitati. 2. Odvojiti napojni vod, i ispitati da li pojedini fazni namoti imaju spoj s drugom fazom, ili prema masi (VIDI ??????????????). Ako postoji spoj među zavojima iste faze, teško ga je ustanoviti, a očituje se jakim ugrijavanjem namota, brujanjem motora, a zaštitna sklopka djeluje usporeno. 3. a) Kavezni rotor: iako rijetko, može se prilikom više uzastopnih pokušaja pokretanja i visoke temperature, dogoditi da “omekšaju” rotorski štapovi i prsteni. Lem koji se upotrijebi za lemljenje štapova na prsten rastopi se i iscuri po statorskom namotu. To uzrokuje višestruki spoj zavoja. b) Ako je rotor klizno kolutni, odvojiti motor od tereta i kratko spojiti klizne prstene. Priključiti motor na napon. Ako motor krene znači da postoji kratki spoj između faza negdje na rotorskom upuštaču. 1. Vlažni i onečišćeni namoti, te namoti s trošnom izolacijom, podložni su oštećenjima. Brzo trošenje izolacije uzrokovano je previsokim temperaturama namota i starenjem. Zbog slabe izolacije nastaje kratki spoj među zavojima iste faze (i spoj namota s kućištem). Teško ga je mjerenjem ustanoviti, a očituje se jakim grijanjem motora i promjenom zvuka (brujanje motora). 1. Prespojiti statorski namot u zvijezdu.

2. Pogrešan smjer vrtnje, ako je predviđen samo za jedan smjer.

2. Provjeriti smjer vrtnje motora. Ako nije odgovarajući zamijeniti dvije faze u napojnom vodu.

3. Jednofazni motor se grije u praznom hodu! 1. Zamijenjen spoj dva vodiča u napojnom vodu motora.

3. Normalno je da se jednofazni asinhroni motor s kondenzatorom, u praznom hodu grije isto kao i pri nazivnom opterećenju, pa čak i više. 1. Zamijeniti spoj dvije faze u napojnom vodu

Kvarovi na ISTOSMJERNIM (KOLEKTORSKIM) MOTORIMA Kvar

Uzrok kvara

Mjere za otklanjanje kvara

Motor se ne pokreće, nema brujanja

1. Napojni vod bez napona

1. Pregledati osigurače, ispitati neprekinutost vodiča napojnog voda, sklopku, priključne stazaljke.

2. Prekid u uzbudnom krugu moto- 2. Ispitati neprekinutost vodiča do uzbudnog namota, neprekinutost ra. Oprez! Motor može pobjeći, tj. uzbudnog namota, ako postoji ispitati otpornik za regulaciju uzpostići nedopušteno veliku brzinu budne struje. vrtnje tako da postoji opasnost na se rotor ošteti.

Kolektor iskri

3. Prekid u krugu rotora (armaturnog namota)

3. Ispitati neprekinutost spojnih vodova, pokretač, četkice i armaturni namot. Premotati rotor ako je namot u prekidu.

4. Loša izolacija

4. Napojni vod odspojiti. Ispitaj otpor izolacije uzbudnog namota statora, armaturnog namota rotora prema masi. Ako je izolacija loša treba motor osušiti

5. Slabi kontakti

5. Pritegnuti sve kontaktne vijke na samom motoru, vodovima, pokretaču, regulatoru napona... 1. Smanjiti tretet na motoru. Kolektor očistiti, a četkice prebrusiti da potpuno naliježu na kolektor.

1. Jako opterećenje. 2. Pogrešan položaj četkica.

2. Nosač četkica postaviti na označenu vrijednost. Ako oznake više nema, postaviti četkice u srednji položaj, ako još uvijek iskre pokušati otkloniti iskrenje laganim zakretanjem četkica.

3. Kolektor, četkice i nosači četkica 3. Očistiti kolektor najsitnijim brusnim papirom. Isčistiti nečistoću su u lošem stanju. Pogrešne četkice. između pojedinih lamela na 0,5mm. Prebrusiti ili zamijeniti četkice. Nosač četkica treba očistiti (četkice se moraju lako pomicati gore-dole). 4. Rotor u lošem stanju

Motor se okreće u obrnutom smjeru Motor se zalijeće na mahove

Motor se okreće prebrzo i koleba pri opterećenju

4. Ako je kolektor jako istrošen, izbrazdan, treba ga istokariti. Treba ispitati namot rotora da nije u prekidu ili među zavojnom kratkom spoju. Treba premotati rotor. 1. Zamijenjeni spojni vodovi na 1. Izmijeni priključak krajeva spojnih vodova na uzbudnom namotu, uzbudnom namotu (glavni polovi), vidi sl. 5.33. ili na rotorskom namotu 1. Prekid u pokretaču

1. Ispitati neprekinutost vodiča napojnog voda i pokretača

2. Kratki spoj u namotu rotora ili kratki spoj lamela 1. Položaj četkica pogrešan

2. Detaljno pregledati i ispitati rotor (vidi primjer i sl. 5.44)

2. Prekinut krug uzbudne struje ili preveliki predoptpor uključen u uzbudni krug

2. Pregledati i ispitati cijeli uzbudni strujni krug



1. Postaviti četkice na označenu vrijednost (ako se mogu pomijerati)


Primjer: Kvar na univerzalnom (istosmjernom) motoru “KOLEKTOR ISKRI” (glodalica proiz vodnje Iskra Slovenija). Kod uključenja glodalice primijeti se jača “vatra na kolektoru”, malo bru janje i osjeti miris nagorjelosti. Rotor se normalno okreće. Iz tabele (5.7 strana 121) vidimo da uzrok kvara ne može biti jako opterećenje jer glodalica je u praznom hodu. Također, uzrok kvara nije sigurno ni pogrešan položaj četkica jer kod univerzalnih motora manje snage čak nije ni predviđena mogućnost pomjeranja četkica u neutralnoj zoni. Preostaje da je uzrok kvara na lamelama kolektora, četkicama ili u namotu rotora .

1. Skinuti gornji poklopac i pregledati četkice. Lijeva četkica je okrnjena i nagorjela. Prljava i nagorjela četkica je izazivala zagrijavanje i iskrenje kolektora. Zbog toga je potrebno kolektor detaljno pregledati. 2. Odvrtanjem četiri vijka može se stator s četkicama odvojiti od rotora. Pogledom na kolektor uoči se nagorjelost i izbrazdanost.

3. Rotor, s osovinom omotanom u karton stegnuti u škrip, a zatim kružnim pokretima nim brusnim papirom (tip 400), crno nagorjeli kolektor s nagriženim i izbrazdanim lamelama se treba pravilno očistiti. Nakon toga anelskom krpom ispolirati kolektor do visokog sjaja (može se koristiti i malo paste za poliranje). Ako je kolektor teže oštećen (rjeđi slučaj!) treba ga na tokarskom stroju obraditi.

128

4. Slijedi obavezno čišćenje izlatorskog kanala između lamela kolektora. To treba izvesti temeljito oštrim rubom pogodnog odvijača, noža ili slično. Svaka vodljiva čestica između lamela kolektora može biti uzrok kratkog spoja i ponovnog nagaranja.

5. Brusnim papirom očistiti nagorjelu gratnu četkicu, a tako je oblikovati da potpuno naliježe na lamele kolektora.

Sl. 5.44 Mjere za otkalanjanje kvara kolektorskog motora u slučaju kvara: “kolektor iskri”

5 a)

b) a), b) Namot statora izveden je iz dva dijela (smještena na dva istaknuta magnetska pola). Ukoliko su poznati podaci omskih otpora namota, lako se mogu ispitati, svaki zasebno, mjeren jem s ommetrom. Ako i nisu poznati omski podaci, s velikom tačnošću se može konstatirati ispravnost ako je situacija kao na slikama a i b gore.

c)


c) Sklopiti glodalicu (umetnuti rotor, postaviti četkice...). Prije postavljanja gornjeg poklopca provjeriti i namot rotora. Namot rotora se ne može tačno provjeriti ommetrom, ali za praktične potrebe je dovoljno mjeriti omski otpor između dvije četkice, a prstom polako pomjerati rotor (jedan puni okret). Kod svih položaja kolektora izmjereni otpor treba da je isti (npr. oko 7,6Ω). Ukoliko se pri okretanju rotora (za jedan puni okret) omski otpor postepeno smanjuje, pa povećava, ili obrnuto, znak je da između zavijaka rotora postoji kratki spoj (npr. od 3Ω do 7,6Ω).

Sl. 5.45 Mjerenje omskog otpora namota statora i rotora, jer i kratki spoj između zavojaka statora ili rotora može biti uzrok slabije ili jače “kružne vatre” na kolektoru



5.9 Ispitivanje elektromotora Razlikujemo električno ispitivanje, toplotno ispitivanje i mehaničko ispitivanje elektromotora. Najvažnije je električno ispitivanje, a koje se sastoji od provjere neprekinutosti faznih namota, mjerenja otpora izolacije i ispitivanja dielektrične čvstoće. 5.9.1 Provjera neprekinutosti faznih namota Provjera neprekinutosti faznih namota se vrši mjerenjem njihovog omskog otpora. Izvodi se s univerzalnim instrumentom na omskom području (mjerni napon u instrumentu je min. 6V, zbog veće preciznosti mjerenja). Ovim mjerenjem se služe elektromehaničari za brzu provjeru ispravnosti pojedinih namota. Na sl. 5.45 prikazan je način mjerenja neprekinutosti statorskog i rotorskog namota kolektorskog motora. Ukoliko su poznati tvornički podaci omskog otpora pojedinih namota, onda se može posumljati da postoji međuzavojni kratki spoj (ako je izmjereni omski otpor manji od tvorničkog, onda postoji međuzavojni kratki spoj). Sl. 5.46 Električna šema priključenja kolektorskog motora (u glodalici, bušilici, usisivaču, mlinu za kavu...) *Kod univerzalnih kolektorskih motora za kućanske uređaje i električni alate (bušilice, brusilice, glodalice, mlin za kavu, usisivač...), serijski su spojeni dva statorska namota s rotorskim namotom, tako da se jednim mjerenjem na kontaktima utikača (uz uključenu sklopku) može provjeriti neprekinutost svih namota.

Mali jednofazni asinhroni motori izrađuju se često samo s tri izvoda: krajevi glavne i pomoćne faze spojeni su u glavi namota i zajednički izvedeni iz motora (sl. 5.46, sl. 5.48). Osim zajedničkog izvoda, iz motora su izvedeni i izvod za početak glavne faze i početak pomoćne faze. Priključne kutije kod ovih motora uglavnom i nema, već su izvedeni izvodi sa žicama raznih boja izolacije (spojene u konektor ili postoji mala priključna kutija s tri izvoda kao kod motora u kompresoru hladnjaka, sl. 2.23). Provjera neprekinutosti glavne i pomoćne faze se vrši mjrenjem omskog otpora između sve tri stezaljke i to: ◆ otpor glavne faze između izvoda 1-2; ◆ otpor pomoćne faze između izvoda 2-3; ◆ ukupni otpor i glavne i pomoćne faze između 1-3. Najmanji izmjereni otpor je otpor glavne faze. Najveća izmjerena vrijednost otpora je zbroj otpora glavne i pomoćne faze, dok je srednji otpor jednak otporu pomoćne faze. Sl. 5.47 Jednofazni asinhroni motor kompresora hladnjaka, kosilice, mješalice, ventilatora...

130

a)

b) c) Sl. 5.48 Mjerenje otpora faznih namota jednofaznog asinhronog motora za kompresor u kućnim hladnjacima a) glavne faze; b) pomoćne faze; c) glavne+pomoćne faze

Jednofazni asinhroni motori većih snaga (do 3kW) izrađuju se tako da je početak i kraj glavne i pomoćne faze izveden u priključnu kutiju motora. Priključna kutija motora je ista kao kod trofaznih motora i sadrži šest stezaljki (ima više stezaljki zbog prespajanja za oba smjera vrtnje). Za provjeru neprekinutosti namota glavne i pomoćne faze potrebno je pridržavati se date šeme spoja koja se nalazi na poklopcu priključne kutije. Ovdje možemo izdvojiti način spoja u priključnoj kutiji za jednofazne motore proizvodnje “Sever” i “Končar” koji se kod nas najviše koriste u praksi: 1. Monofazni motori s zaletnim kondenzatorom C z 2. Monofazni motori s trajnouključenim kondenzatorom C t 3. Monofazni motori s zaletnim C z i trajnoouključenim kondenzatorom C t Monofazni motori s zaletnim kondenzatorom imaju pomoćnu fazu za pokretanje koju automatski isključuje centrifugalna sklopka. Kondenzator je elektrolitski. Odlikuju se velikim polaznim momentom čime se obezbjeđuje dobar zalet i pri naponu mnogo nižem od nazivnog. Sl. 5.50 Provjera neprekinutosti glavnog faznog namota 1-faznog motora s zaletnim CA


n>: centrifugalna sklopka koja se isključi kad rotor dostigne 80% nazivne brzine vrtnje Napomena: Lijevo su date šeme priključivanja monofaznih motora s zaletnim kondenzatorom za desni i lijevi smjer vrtnje (proizvodnje “Sever”). Može se zapaziti da su izvodi glavne faze U1 i U2 spojeni na stezaljke U1 i W1, a izvodi pomoćne faze Z1 i Z2 su spojeni na stezaljke V1 i W2.

Monofazni motori s trajnouključenim kondenzatorom odlikuju se mirnim i tihim radom. Pomoćna

faza i kondenzator C t predviđeni su za trajan rad. Ovi motori imaju male polazne momente i zbog toga su pogodni za rasterećen zalet kao kod kosilica, ventilatora, kružnih pila, brusilica, centrifugalnih pumpi, bušilica, centrifugalnih pumpi i sl. Danas se ovi motori izrađuju s specijalnim rotorom (s dubokim utorima), a time se postiže povećani polazni moment i smanjena potezna struja. Zahvaljujući tome pogodni su za srednje teške zaleta kao što su mješalice za beton, pumpe i kompresori koji se pokreću neopterećeni ili s vrlo malim opterećenjem. Mišković Milo: Električni uređaji


Sl. 5.51 Šema priključivanja monofaznih motora sa trajnouključenim kondenzatorom za desni i lijevi smjer vrtnje: a) motori proizvodnje “Sever” Subotica

b) motori proizvodnje “Končar” Zagreb b) Provjera neprekinutosti pomoćnog namota

a) Provjera neprekinutosti glavnog faznog namota;

Sl. 5.52 Provjera neprekinutosti faznih namota monofaznog motora sa trajnouključenim kondenzatorom (proizvodnje “Končar” Zagreb)

Napomena: Prije mjerenja u priključnoj kutiji skinuti kartkospojnike, pa na osnovu šeme priključivanja koja se nalazi na unutarnjoj strani poklopca priključne kutije (i slike 5.51 pod b ), priključiti ommetar na glavni i pomoćni namot

Monofazni motori s zaletnim i trajnouključenim kondenzatorom objedinjuju dobre osobine motora s

zaletnim kondenzatorom i motora s trajnouključenim kondenzatorom. Namijenjeni su teškim uslovima zaleta (pumpe, kompresori, mlinovi, razne preše, strojeva za vršenje i mnogi drugi poljoprivredni stro jevi). Imaju miran i tih rad. Zaletni kondenzator uključen je za vrijeme zaleta paralelno s pogonskim kondenzatorom, a isključuje ga centrifugalna sklopka kad motor postigne cca 80% nazivne brzine vrtnje. Snaga motora 0,55 kW 0,75 kW 1,1 kW 1,5 kW 2,2 kW 3 kW

Nazivna struja 4,3 A 5,7 A 7,5 A 10 A 14 A 16,5 A

Brzina vrtnje (min -1) 2760 2880 2840 2850 2800 2945

Kondenzator Ct (μF) 8-12,5 16-20 25 25-50 25-50 50

Kondenzator Cz (μF) 40-50 63-80 80-100 80-100 100-125 200-250

Sl. 5.53 Šema priključivanja monofaznih motora s zaletnim i trajnouključenim kondenzatorom za desni i lijevi smjer vrtnje (proizvodnje “Sever” Subotica)

132

sva kog faznog namoTrofazni asinhroni asin hroni motori imaju motori imaju tri fazna namota na statoru. Početak i kraj svakog ta se nalazi u priključnoj kutiji motora: prvi fazni namot: U1-U2; drugi fazni namot V1-V2; treći fazni namot W1-W2 (na motorima starije proizvodnje još se susreću uznake: U-X; V-Y i W-Z).

Sl. 5.54 Provjera neprekinutosti neprekinutosti tri t ri fazna namota statora trofaznog asinhronog motora: ◆ odpojiti napojni vod motora ◆ skinuti kratkospojne pločice ◆ Ommetrom provjeriti neprekinutost tri fazna namota (na slici je prikazana provjera samo za treći fazni namot, dok i ostala dva mjerenja se izvode na sličan način)

Mjerenjem neprekinutosti namota na ommetru se očita omski otpor koji taj namot pruža pri prolasku istosmjerne struje. Međutim, u mnogim slučajevima može da postoji međuzavojni međuzavojni kratki spoj, a što se s ommetro ommetrom m ne može uočiti, jer izmjereni izmjereni otpor ispravnog ispravnog namota namota i namota u kome kome postoji kratkospojni kratkospojni zavojak zavojak su približno iste. iste. Za ispitivanje kratkog spoja u namotu postoji jednostavna metoda pomoću ispitnog magneta i sonde s indukcijskim svitkom. Ispitni magnet je napravljen od dinamolimova, “U” oblika, na koji je namotana zavojnica koja se priključuje na izvor izmjeničnog napona (može biti 230V, a sigurnije je da se koristi transformirani napon od 40 - 50V). U strujni krug zavojnice spojen je ampermetar koji mjeri struju koju elektromagnet elektromagnet uzima iz mreže. Sonda se sastoji od manje magnetske jezgre u obliku slova “U” na koju je namotana zavojnica, a na zavojnicu spojen voltmetar koji mjeri inducirani napon u kratkospojnom zavojku. Princip pronalaženja kratkospojnih zavoja u namotu rotora ( statora) statora):: a) Rotor i ispitni magnet su međusobno postavljeni kao na slici 5.55. Zavojnica ispitnog magneta se priključi na izvor izmjeničnog napona. napona. Ispitni magnet stvara elektromagnetsko polje koje se zatvara preko željeza (i utora) ispitivanog rotora. Polako se okreće rotor, prati se pokazivanje ampermetra, a kada se neiđe na utor s kratkospojnim zavojem znatno znatno se poveća struja u ispitnom magnetu (inducira se napon u kratkospojnom zavoju, protekne protekne sekundarna struja, a poveća se i primarna). b) Ako se ovim postupkom ne postigne odgovarajući rezultat onda se i sondom s indukcijskim svitkom ispituju pojedini utori. Na jednom kraju svitka se nalazi ispitni elektromagnet, elektromagnet, a na drugom kraju, ovisno o broju polova, sonda s voltmetrom. Kada se indukuje napon u kratkospojnom zavoju, kroz njega protekne struja, ona će u indukcijskom svitku inducirati napon, a kazaljka voltmetra će se s e naglo otkloniti.


Sl. 5.55 Princip pronalaženja kratkospojnih zavoja u utorima rotora U elektroradionicama za ispitivanje namota upotrebljava se i poseban mjerni elektronički instrument koji se sastoji od generatora signala, ispitne sonde i mjernog instrumenta. Pomoću Pomoću ovog uređaja može se ustanoviti: 1) kod rotora istosmjernih ili univerzalnih motora spoj među zavojima, spoj na kolekto kolektoru, ru, greške u spajanju ili prekid. 2) kod asinhronih motora ispituje se da li postoji spoj među zavojima statora ili rotora rotora (da li je u prekidu štap kaveznog rotora). rotora).



5.9.2 Mjerenje otpora izolacije Osnovni uslov za pouzdan rad elektromotora je da su fazni namoti dobro izolirani međusobno, a također i prema masi (zemlji). Isto tako zavojci svakog faznog namota moraju biti i međusobno izolirani. Izolacijski materijali materijali su: lakovi l akovi za žice, pamuk, svila, drvo, dr vo, papir, papir, staklena vlakna, PVC folije, porculan, tinjac i sl. Ispitivanje spoja između namota međusobno, i spoja između namota i mase, izvodi se mjerenjem otpora izolacije odgovarajućim instrumentom (R iso). Na instrumentu treba da postoji mogućnost izbora ispitnog napona: ispitni napon 500V (za 500V (za motore s nazivnim naponom ispod 100V); ispitni napon 1000V (za 1000V (za motore s nazivnim naponom 230, 400, 500V), itd. Ovaj instrument se uglavnom koristi u tvornicama i servisnim radionicama (jer je veoma skup pa se isplate jedino tamo gdje se stalno obavljaju ispitivanja). Međutim, provjera otpora izolacije se može uraditi i s univerzalnim instrumentom, strumento m, ali tada se teško može otkriti loša izolacija, već samo spoj namota s masom. Primjer 1: Ispitivanje spoja zavoja namota i mase rotora. Kolektorske lamele se međusobno spajaju prstenom od gole bakrene žice, pa se između Cu-prstena i osovine rotora priključi univerzalni instrument instrument za mjerenje velikog otpora (glavni funkcijski prekidač staviti u položaj MΩ).

Sl. 5.56 Provjera otpora izolacije (izolacioni lak) s univerzalnim instrumentom Primjer 2: Provjera otpora izolacije između tri fazna namota, trofaznog asinhronog kaveznog motora, međusobno. Prvi fazni namot je spojen na stezaljke U1-U2. Drugi fazni namot je spojen na stezaljke V1-V2. Treći fazni namot je spojen na stezaljke W1-W2. Za mjerenje otpora izolacije između dva fazna namota potrebno je mjerni instrument priključiti priključiti tako da su njegovi izvodi spojeni na različite fazne namote, kao na slici 5.57. Mjerenje Riso s instrumentom MA 2026: 1. Kontrolisati bateriju (kratko spojiti izvode, pritisnuti tipku, brzo namjestiti nulu). 2. Spojiti izvode na drugi i treći namot, pritisnuti tipku i očitati Riso (preko 200MΩ)

Sl. 5.57 Mjerenje otpora izolacije između dva namota statora trofaznog motora

134

5.9.3 Ispitivanje dielektrične čvrstoće Dielektrična čvrstoća je čvrstoća je osobina koju ima izolator da se suprotstavi električnom proboju. Kad se neki izolator stavi između elektroda i na njih priključi napon, koji postepeno povisujemo, pri nekoj napon) nastaće munjeviti proboj i kroz izolator proteče struja. vrijednosti (probojni (probojni napon) Naprimjer, drvo ipregnirano u ulju ima dielektričnu Naprimjer, dielektri čnu čvrstoću preko 2,5 kV/mm; prirodna pri rodna guma preko 15 kV/mm; izolaci jski lako lakovi vi za imp impreg regnac naciju iju i površi površinsk nskuu zaštit zaštituu prek prekoo 30 kV/ kV/mm; mm; pap papir ir suhi suhi prek prekoo 14 kV/ kV/mm; mm; pap papir ir u ulj uljuu preko preko 50 kV/m kV/mm; m; porculan tvrdi preko 2,5kV/mm; polivinilhlorid preko 40 kV/mm; poliamid preko 15 kV/mm; tinjac od 25 do 200 kV/mm...

Ispitivanje dielektrične čvrstoće se izvodi s naponom koji je manji od probojnog, a većim od nazivnog. Ispitivana izolacija mora izdržati dielektrično ispitivanje u trajanju od 1 minute sinusnim naponom, frekvencije 50 Hz, iz izvora snage najmanje 500 VA, efektivne vrijednosti: Elektr Elek trič ični ni mo moto tori ri P≤ P≤11 kW kW ili ili U<1 U<100 00V V Elektr Ele ktričn ičnii moto motori ri P≤10 P≤10 MW ili U>10 U>100V 0V

Isp spit itni ni na napo pon: n: 2· 2·U UN + 500V Ispi Is pitni tni na napon pon:: 2·U 2·UN + 1000V

Sl. 5.57 Profesionalni instrument MA 2053 za mjeren mjerenje je otpora izolacije i ispitivanje dielektrične čvrstoće

Pri tvorničkom ispitivanju dielektrične čvrstoće električnih (kućanskih) uređaja, nazivnog napona 230 ili 400V, 400V, moraju biti biti ispunjeni sljedeći zahtjevi dati tabelom: Tabela 5.9 Ispitivan Ispitivanje je dielektrične čvrstoće č vrstoće električnih uređaja (zatvorena i priključna kutija, ako postoji) Električni uređa Električni uređajj Ispitni Ispitni napon A) Električni 2 kV uređaj s metalnim kućištem zaštite I 2 kV

B) Električni uređaj s izolaci jskim kućištem zaštite II

4 kV

2 kV Mišković Milo: Električni uređaji

Tačke priklju priključka čka ispit ispitnog nog napo napona na


a) Između, s jedne strane, strane, svih strujnih krugova ili namota spojenih međusobno i, s druge strane, zemlje. Napomena: Napom ena: Električni uređaj s metalnim kućištem mora biti postavljen na uzemljenu metalnu ploču. b) Između krugova ili namota za koje nije predviđeno da u radu budu međusobno spo jeni. a) Između, s jedne strane, strane, svih strujnih krugova ili namota spojenih međusobno i, s druge strane, zemlje. Napomena: Napom ena: Električni uređaj s kućištem od izolacionog materijala mora biti umotan metalnom folijom i postavljen na ravnu metalnu ploču s kojom su spojeni svi metalni dijelovi kućišta, pristupačni na zatvore zatvorenom nom el. uređaju. Ispitni sinusni napon mora biti priključen između stezaljki uređaja i metalne folije, odnosno metalne ploče, a razmak između stezaljki i metalne folije, odnosno metalne ploče mora iznositi majmanje 2cm. Dielektrična čvrstoća između priključnih stezaljki i poklopca priključne kutije ispituje se tako da su vijci odvinuti, a poklopac pričvršćen b) Između krugova ili namota za koje nije predviđeno da u radu budu međusobno spojeni. Vizuelni pregled (pregled (pregled pogledom) izolacionog kućišta prije i poslije ispitivan ispitivanja. ja.


5.10 Izolacija namota elektromotora Namot statora elektromotora standardne proizvodnje izveden je izolacijom klase B (granična temperatura 130°C). Namot rotora je izveden izolacijom klase F (granična temperatura 155°C). Kod motora veće snage namoti i statora i rotora izvedeni su izolacijom klase F. Za veoma visoke temperature okoline (tropski uslovi) potrebno je koristiti motore s klasom izolacije H (granična temperatura 180°C). Poznato je da se namoti motora, transformatora ili generatora izvode od bakarne lak ili na neki drugi način izolirane žice. Izolacijski materijali su: lakovi za žice, pamuk, svila, drvo, papir, staklena vlakna, PVC folije, porculan, kvarc.... Zavojci su izolirani međusobno, ali i prema masi. Praksa pokazuje da proboj nastupa redovno kao posljedica promjena u strukturi postojeće izolacije i to zbog mehaničkih, hemijskih ili toplinskih utjecaja. Naročita je štetna vlaga koja se uvlači u materijal i ubrzava električni proboj. Također, prisustvo zraka ubrzava starenje niza organskih izolacijskih materijala zbog procesa oksidacije. Osobine izoliranih namota poboljšavaju se impregnacijom specijalnim lakovima. Impregnacija se sastoji u tome da se namot motora uroni u specijalni lak (prska ili premazuje), a poslije toga se ocijedi, pa suši na odgovarajućoj temperaturi dok lak ne otvrdne. Zbog toga upoznat ćemo se s osnovnom svrhom i ulogom impregnacije kao bitne komponente sistema izolacije električnih mašina i aparata. Upotrebom prikladnih izolacijskih komponenti koje su u času primjene u tekućem stanju ili se u to stanje dovode zagrijavanjem, odnosno dodavanjem otapala, uz određenu tehnologiju ispunjavaju sve pore, šupljine i eventualno nastala mehanička oštećenja u osnovnoj lak izolaciji namota, pa kada one pređu u kruto stanje nastaje “izolacijski sistem” koji sprečava prodor zraka i vlage u namot. Impregnacijom namot stječe slijedeća svojstva: ◆ veći izolacijski otpor u vlažnoj atmosferi. ◆ veću dielektričku čvrstoću, ◆ veću toplinsku vodljivost, ◆ veću mehaničku čvrstoću, ◆ usporenje procesa toplinskog starenja. Dva najvažnija impregnanta su: 1. Impregnacijski lakovi (klase B: 130°C; klase F: 155°C i klase H: 180°C) se sastoje od dvije komponente: laka i otapala. Dijele se na lakove na bazi sušivih ulja i one na bazi umjetnih smola. “Chromos” iz Zagreba proizvodi standardne i brzosušeće impregnacijske lakove toplinskog razreda B (130°C). 2. Umjetnosmolni impregnanti (poliesterske i epoksidne smole) bez otapala su dvokomponentni sistemi na bazi smola bez otapala. Smola i utvrđivač su na sobnoj temperaturi u tekućem stanju. Neposredno prije upotrebe oni se pomiješaju. Vrijeme otvrdnjavanja na određenoj temperaturi na vodi proizvođač. Prije impregnacije potrebno je sušenje namota da se iz njega odstrani vlaga. Suši se na temperaturi od 120 do 130°C. Vrijeme sušenja namota od bakarne lakom izolirane žice može se proporcionalno odrediti prema podatku: motor snage 1 kW suši se dva sata na temperaturi 130°C. Kada se temperatura osušenog namota statora ili rotora spusti na 40-45°C, “uranja” se u posudu ispunjenu impregnacijskim lakom. Impregnacija traje do prestanka pojave mjehurića zraka (obavezno je i okretanje namota da svi mjehurići zraka izađu iz namota). Na kraju potrebno je otvrdnjavanje impregnacijskog laka. Namot se stavi u specijalnu peć i suši na temperaturi 120-130°C. Vrijeme otvrdnjavanja je 16 sati za standardne lakove, odnosno 2-3 sata za brzosušeće. 136

Tabela 5.8 Klase izolacijskih materijala za električne uređaje

KLASE IZOLACIJSKIH MATERIJALA Klasa

Y

Granična Izolacijski materijal temp.

Vezivno sredstvo

Sredstvo za impregniranje Primjena

90 °C

nema

nije neophodno

drvo, papir, svila, pamuk PVC (polivinilklorid), PE (polietilen), prešpan (prešani listovi celuloze Psp),

A

105 °C

pamuk, svila, drvo, prešpan Psp, PA (poliamid) tekstilni papir, PA slojevito dr drvo (š (šperploča, ba bakelizirano drv drvoo)

E

B

F H

C

120 °C

nema

PC (polikarbonat), mrež. poliest. smole, lakovi za žice

nema

180 °C

>180 °C

nije potrebno

obrađivani tekstili

lakovi od umjetnih smola, fenolformaldehidmrežaste poliska smola esterske smole, epoksidne smole lakovi od smole

etilenvinilcetatkopolimer

nema

staklena vlakna, azbest (bez veziva)

nema

nije potrebno

vodovi, namoti, namoti, nosači svitaka, utorska izolacija izolacijske cijevi (npr.. lakžica s ul(npr jnim ili PA lakom + impregnacija) namoti, prešani dijelovi (npr.. lakžica sa (npr sintetskim lakom od polivinilformala, poliuretana ili epoksida)

proizvodi od tinjca

lakovi od umjetnih smola, lak od umj. smole mrežaste polišelak, asfalt, lakovi esterske smole, od umj. smole, epoksidne smole epoksidne smole

lakovi za žice, tkanine i folije na osnovi PE

nema

slojevita stakl. vlakna, azbest, lijepljeni različiti materijali Vsp

fenolske-melaminske smole, epoksidne smole

staklena vlakna, azbest (bez veziva)

nema

tkanine od staklenih vlakana, azbest , proizvodi od tinjca (vezani s alkidnim, epoksidnim... smolama)

kao impregnanti (vidi desno)

lakovi za žice (osnova IPE), folije na osnovi polimonoklortrioretilena

nama

alkidne smole, Namoti epoksidne smole, silikonske alkidne smole, mrežaste poliester. smole,

staklena vlakna. azbest (bez veziva, a lakirana silikonskim smolama)

nema

silikonske smole

tekstil od staklenih vlakana, azbest

silikonske smole, kaučuk

proizvodi od tinjca (liskuna)

silikonske smole

izolacija vatrootpornih vodova, namoti, izolacijske savitljive cijevi...

vlakna (osnova PA), PA), folije (osnova PI), lakovi lakovi za žice (osnova PI)

nema

tinjac, porculan, staklo, kvarc

nema

nije potrebno

tekstil tek stil od od stakle staklenih nih vlak vlakana ana,, azbest azbest,, proi proizvo zvodi di od tin tinjca jca

siliko sil ikonsk nskee smole smole

politetraoretilen (teon)

nema

potporni izolatori, namoti otporni na velike topline

tekstil od staklenih vlakana

155 °C

asfaltni lak, šelak, kopal, izolacijsko lakovi od prirodne ulje od prirodnih i umjetne smole smola (uljni fenolformaldehid- sušivi lakovi) ska smola

CA (celulozni acetat), mrežaste poliesterske smole (najlon-perlon) materijali od pamuka (tekstolit), papirnih slojeva (pertinaks), kombinirani prešani dijelovi s celuloznim vlaknima (bakelit)

130 °C

nema

izolacija vodiča, pokrivanje sabirnica, golih vodiča

Namoti


Sredstva za impregniranj impregniranjee : Asfalt i bitumen: bitumen: Asfalt se dobiva destilacijom nae, kamenog uglja, mrkog uglja ili drveta. Može se naći u prirodi (jezera). Destilacijom prirodnog asfalta dobiva se bitumen. Šelak : prirodna smola koja se dobiva iz kore nekih drveća koja rastu u indiji. Koplal Koplal:: smole pod nazivom kopal dobivaju dobivaju se lučenjem mnogih biljaka, npr npr.. četinara ili kao fosilna smola iz zemlje. z emlje. Od asfalta se spravljaju crni lakovi, a od šelaka i kopala prozirni lakovi, uz dodatak brzosušivih biljnih ulja (laneno) i rastvarača rastvarača (alkohola, benzina ...). Silikonske smole i lakovi nastaju lakovi nastaju složenom rekacijom (polimerizacije i polikondenzacije) sintetičkih smola i raznih silikata (ugljenik se zamijeni z amijeni silicijem). Otporni su na temperaturu i do 250°C. Dobro prijanjaju prijanjaju na keramičke dijelove i gole metalne provodnike. Nerastvorljivi Nerastvorljivi su u vodi, alkoholu i sl.



6. ELEKTROTEHNIČKI MATERIJAL Tabela 6.1 Periodni sistem elemenata Djelići atoma Naziv Naboj u As (C) Elektron –1,602 ·10-19 Neutron 0 Proton +1,602 · 10-19

1

2

3

Masa m u g 9,1089 ·10-28 1,6748 ·10-24 1,6725 ·10-24

4

5

6

7

8

9

10

11

12

1,008

1

H 2

1 6,94

Relativna atomska masa (g/mol)

3

2

Be 1 2

1

2 2

4 24,31

10,81

2,3,4,6,7

4

Mn

5

6

7

138

19 85,47 1

O N M L K

7

K

Rb 37 132,9

P O N M L K Q P O N M L K P O N M L K Q p O N M L K

1

Cs 55 223 1

Fr 87

16

25

Atomski broj

1 8 2

17

18 4,003

12 40,08

1 8 8 2

1 8 18 8 2

Ca 20 87,62 2

Sr 38 137,3

1 2 8 18 18 8 2 56

Ba

47,88

3 2 8 8 2

2 8 18 8 2

Sc 21 88,91 3

Y 39 138,9

2 3 8 18 18 8 2 57

La

*

50,94

2,3,4 2 9 8 2

2 9 18 8 2

Ti 22 91,22 4

52,00

2 11 8 2

2 10 18 8 2

V 23 92,90 3,5

2 12 8 2

Nemetali Laki metali Polumetali (metaloidi) Plemeniti metali Plemeniti plin

**

24 95,94

178,49

2 4 9 18 18 8 2 72

41 180,94

2 5 10 32 18 8 2 73

Hf Ta

Rf

* Lan-

140,15 3,4

tinidi

Ce

57

58

** Ac-

13 8 2

2,3,4,5,6

2 11 18 8 2 2 11 32 18 8 2

42 183,84 2,3,4,5,6

W 74

55,85

1 13 18 8 2 1 13 32 18 8 2

25 97,90 7

Tc 43 186,20 -1,2,4,6,7

Re 75

58,93

2,3

2,3,4,6,7

Cr 1 Mn

Zr Nb Mo 40

54,94

2,3,6

2,3,4,5

1 226 2 227,01 2 261,11 262,11 8 2 8 3 9 Raderfordij Dubnij 18 18 18 Db 32 32 Ac 32 18 18 18 8 8 8 2 88 2 89 2 104 105

Ra

3 2

3

2 13 8 2

1 14 18 8 2 2 13 32 18 8 2

Fe 2 Co 26

58,69

2,3 14 8 2

27

2 15 8 2

3 18 8 2

5 8 2

±3,5

Ge 32

4 18 8 2

S

6 8 2

16 78,96 -2,4,6

As 33

5 18 8 2

Se 34

Cl 17 79,90

Br 35

112,41

114,81

118,71

121,75

127,60

126,90

2

3

2,4

±3,5

-2,4,6

±1,5,7

1 Ru 15 18 8 44 2

190,23 2,3,4,6,8

Os 76

2 14 32 18 8 2

Rh 45 192,22 2,3,4,6

Ir 77

1 16 18 8 2 2 15 32 18 8 2

Hs 108 144,9

2 3 8 22 18 8 2 61

0 Pd 18 18 8 46 2

195,08 2,4

1 17 32 18 8 2

1 Ag 18 18 8 47 2

196,96 1,3

1 18 32 18 8 2

Cd 48 200,59 1,2

2 18 18 8 2 2 18 32 18 8 2

Pt Au Hg 78

79

80

In 49 204,38 1,3

Tl 81

? ? ? nov. dec. feb. Mt 1994 1994 1996

109 150,36

2 2,3 8 23 18 8 2 62

Pr Nd Pm Sm

110 151,96

2 2,3 8 24 18 8 2 63

111 157,25

2 3 8 25 18 8 2 64

Eu Gd

3 18 18 8 2 3 18 32 18 8 2

158,92

50 207,20 2,4

Pb 82

?

4 18 32 18 8 2

Sb 51 208,98 3,5

Bi 83

?

5 18 18 8 2 5 18 32 18 8 2

Te 52 209 2,4

Po 84

?

6 18 18 8 2

I 53 209,98

0 7 8 2

Ar

8 8 2

18 83,80 0

7 18 8 2

Kr 36

8 18 8 2

131,29 7 18 18 8 2

0

0

Xe 18 18 8 2

54 222,01

6 ±1,3,5,7 7 0 18 18 32 32 18 18 8 8 2 85 2 86

At Rn

?

8 2

10 39,95

?

8 18 32 18 8 2

?

Tc, Pu-tehnecij, plutonij i sl. (umjetno dobiven elementi)

112

2 3,4 9 25 18 8 2 65

Sn

4 18 18 8 2

7 2

±1,5

6 18 8 2

2

0

±1,3,5,7

1

Majtnerij

144,2

31

4

15 74,92

±2,4,6

9 35,45

107,86

266

2 3 8 21 18 8 2 60

Ga

14 72,61

P

6 2

8 32,07

2,4

Hasij

140,9

30

2 18 8 2

4 8 2

Ne

106,42

265

2 3,4 8 20 18 8 2 59

Zn

5 2

±3,4,5

Si

F

2,3,4

Borij

107

1 18 8 2

3

7 30,97

O

-1,7

102,90

262,12

106

29

2

4 2

6 28,09

19,00

2,3,4,6,8

Siborgij

Bh

28

16 8 2

3 8 2

13 69,72

65,39

1,2

Ni 2 Cu

He

16,00

101,07

263,11

Sg

63,55

2,3

N

4

Al 44,96

2

0

2 20,18

-2

2,±3,4,5

C

5 26,98

2 8 2

14,01

2,±4

B

Elektronska konguracija (raspored elektronaa po elektron po ljuskama)

2 13 8 2

2

1 N M L K

6

11 39,10

15

12,01

3

Na Mg M L K

14

crna: čvrsto (litij-Li; crom-Cr; ...) crna: plava:: tečno (živa-Hg i brom-Br) plava Ljubičasta:: plinovito (vodik-H; kisik-O; ...) Ljubičasta

54,94

Stepen oksidacije (valencija)

9,01

Li 3 22,99

Simbol elementa (MANGAN)

1

1

L K

13

Bojom simbola je označeno agregatno stanje (sobni uslovi):

1

K

Atomska jezgra s protonima i neutronima

Putanja kruženja elektrona oko jezgre

114 162,50

2 3 8 27 18 8 2 66

164,93

2 3 8 28 18 8 2 67

Tb Dy Ho

116 167,26

2 3 8 29 18 8 2 68

168,93

2 2,3 8 30 18 8 2 69

Er Tm

118 173,04

2 2,3 8 31 18 8 2 70

Yb

173,04

2 3 8 32 18 8 2 70

Lu

2 9 32 18 8 2

232,03 2 231,03 2 238,02 2 237,04 2 244,06 2 243,06 2 247,07 2 247,07 2 251,07 2 252,08 2 257,09 2 257,09 2 259,10 2 262,11 2 4

tinidi



89

90

10 4,5 18 32 18 8 2 91

Pa

9 3,4,5,6 9 3,4,5,6 9 3,4,5,6 8 3,4,5,6 8 3 9 3,4 20 21 22 24 25 25 32 32 32 32 Am 32 Cm 32 18 18 18 18 18 18 8 8 8 8 8 8 2 92 2 93 2 94 2 95 2 96 2 97

U Np

Pu

9 3 26 32 18 8 2 98

8 3 28 32 18 8 2 99

Bk Cf

Es

8 3 8 2,3 8 2,3 8 3 9 29 30 31 32 32 32 Fm 32 Md 32 32 32 18 18 18 18 18 8 8 8 8 8 2 100 2 101 2 102 2 103 2

No

Lr

Atom svakog hemijskog ima jezgro s pozitivnim nabojem, oko koga kruže elektroni kao negativno naelektrisane čestice. Svi hemijski elementi su svrstani na određeni način i sačinjavaju periodni sistem elemenata (vidi tabelu 6.1). Spoljna ljuska svakog atoma naziva se valentnom ljuskom i elektroni te ljuske učestvuju u proticanju električne struje. Atomi metala koji u spoljnoj ljusci imaju po jedan (litij, natrij, kalij, bakar, metala koji srebro, zlato...) , dva (barij, stroncij, magnezij, željezo, nikl...) ili tri elektrona (aluminij, indij...), vrlo lako ih otpuštaju da bi ljuska postala stabilna kako kod plemenitih plinova. Gubitkom elektrona u samom atomu preovladava pozitivni naboj (atomi postaju pozitivni joni). Atom hlora ima u spoljnoj ljusci sedam elektrona, pa lako prima jedan elektron i postaje stabilan atom (negativan jon). Ovakvi elementi su nazvani elektronegativnim ( nemetali ). nemetali). Tabela 6.2 Svojstva čistih metala (i njihovih najvažnijih legura) pri 20°C i 1,03Pa Redni broj (u peri-

odnom sistemu)

Element (legura)

Simbol elementa

Gustoća Talište g/cm3

(Oznaka za leguru)

za plin mg/cm3 °C 10,5 960,8

Ag

Spec. topl. taljenja (q) KJ/kg 105

Spec. topl. kapacitet (c)

Specični Električna Temp. električni vodljivost koeciotpor (ρ) (γ) jent (α)

J/kg∙K 230

Koec. uzdužnog topl. rastezanja (α) 10-6/K 29,4

Ω∙mm2/m m/Ω∙mm2 0,016 62,5

1/K 0,0041

47

Srebro

29

Bakar Bronca

Cu CuSn6 Novo srebro CuNi18Zn20 Konstantan CuNi44 Mjed CuZn37Pb2

8,96 8,86 8,5 8,9 8,5

1083 1036 1000 1275 900

205

390 377 402 394 419

16,8 16,8 18 14,9 19

0,0175 0,04-0,05 0,38 0,49 0,083

57 25-20 2,6 2,05 12

0,0043 0,00007 0,00003 0,0016

79

Zlato

Au

19,3

1063

63

130

14,3

0,021

47,6

0,004

13

Aluminij Aldrej

Al 2,7 E-AlMgSi0,5 2,7

660 645

398

899 1047

23,1 22

0,027 0,059

36 17

0,0047 0,004

74

Wolfram

W

19,3

3380

193

134

4,5

0,055

18,2

0,0048

42

Molibden

Mo

10,2

2620

273

270

5

0,057

17,5

0,0047

30

Cink

Zn

7,13

419,5

100

395

29

0,057

17,6

0,0042

28

Nikal Cekas II Cekas Cekas 0 Cekas 1

Ni NiCr8020 NiCr6015 NiCr3020 NiCr2520

8,91 8,3 8,2 7,9 7,8

1452 1400 1390 1360 1400

301

341

13 17,2 16,5 19,3 19,3

0,078 1,1 1,11 1,04 0,95

12,8 0,9 0,9 0,96 1,05

0,0067 0,00016

77 78

Iridij Platina

Ir Pt

22,4 21,5

2454 1768

100

134

9

0,095 0,098

10,5 10,2

0,0042 0,0037

26

Željezo

Fe

7,87

1535

268

466

11

0,1

10

0,0046

50

Kositar

Sn

7,29

232

59

228

27

0,12

8,7

0,0046

24

Krom Cr Cekas ekstra CrAl205

7,2 7,2

1900 1500

314

460

8,5 14,3

0,14 1,37

6,76 0,73

0,00447 0,00013

25

Mangan

7,43

1244

264

504

15

0,39

2,56

0,0053

Mn


6 i k č u a i i n l m h a i j j e i t r a o e r t đ e t k a r u e l m E


6.1 Svojstva materijala Za procjenu kvaliteta elektrotehničkog materijala istražuju se i provjeravaju električna, zička, mehanička i hemijska svojstva (otpornost prema oksidiranju i hemikalijama). Tabela 6.3 Najvažnija električna (ρ,γ,α), zička (α, c, q, λ, Tt) i mehanička (R m) svojstva materijala Objašnjenje Svojstvo Znak u Jedinica formuli Specični ρ Ω·mm2/m Električni otpor materijala dužine 1m i presjeka 1mm2. električni otpor μΩ·m Električna γ m/Ω·mm2 Recipročna vrijednost specičnog električnog otpora vodljivost m·S/mm2 μS/m Temperaturni α 1/K; Pokazuje nam za koliko će se promijeniti otpor od 1Ω -1 koecijent K nekog materijala ako mu se temperatura poveća za 1°C. otpora Formulom R h=ρ·ℓ/S se dobije vrijednost otpora pri temperaturi od 20°C koji se naziva “hladni” otpor. Pri povećanju temperature povećava se otpor metala (“topli” otpor R t), i obrnuto. Za gotovo sve metale promjena otpora je srazmjerna promjeni temperature od 0°C do 100°C (kod viših temperatura promjena otpora je puno složenija i formula za R t ne zadovoljava).

Koecijent α uzdužnog toplinskog rastezanja Specični top- c linski kapacitet Specična top- q lina topljenja Specična top- r (qi) lina isparivanja Toplinska λ vodljivost

1/K; K-1

kJ/kg·K°

kJ/kg kJ/kg W/m·K

(koecijent toplinske vodljivosti)

Temperatura topljenja Rastezna čvrstoća

140

Tt R m

°C, K N/mm2

Promjena duljine u odnosu na početnu duljinu i promjenu temperature. Pokazuje nam za koliko će se promijeniti duljina nekog materijala od 1m ako mu se temperatura poveća za 1°C. Toplina potrebna za zagrijavanje svedena na masu i razliku temperature. Pokazuje količinu topline koja je potrebna da se 1kg nekog tijela zagrije za 1 ºC. Toplina potrebna za topljenje 1kg neke tvari pri temperaturi taljenja (topljenja). Toplina potrebna za isparivanje 1kg neke tvari pri temperaturi isparivanja (vrelišta). Količina topline Q koja se prenese kroz materijal površine S, dužine (debljine) ℓ, za vrijeme t, direktno ovisi od površine materijala S (m2), temperaturne razlike T2-T1 na rastojanju ℓ (K/m), vremena vođenja topline t (s) i koecijenta toplinske vodljivosti tijela λ (W/m·K). Toplinska vodljivost tijela se određuje eksperimentalno i najveća je za metale (Cu: λ=348 kW/m·K; Al: λ=203 kW/ m·K; Fe: λ=58 kW/m·K), a puno manja za građevinske materijale (beton: λ=0,58 kW/m·K; cigla: λ=0,46 kW/ m·K; staklenas vuna: λ=0,043 kW/m·K). To je ona temperatura pri kojoj se neki materijal topi Otpornost na prijelom (kidanje) pri rastezanju

Formula

ρ=R·S / ℓ γ=1 /ρ=ℓ /R·S

α=ΔR/R20·Δϑ ΔR=Rt −Rh Δϑ=ϑ2−ϑ1 Rh=R20= ρ·ℓ /S Rt =R20+R20·α·Δϑ α=Δℓ/ℓ 0·Δϑ

c=Q/m·Δϑ

λ=Q·ℓ/Δϑ·S·t Q=λ·S·t·Δϑ/ℓ Toplinska vodljivost nekog materijala mjeri se količinom topline, koja u jedinici vremena prođe kroz kocku od tog materijala, kad u smjeru kretanja topline između ulazne i izlazne strane kocke postoji Δϑ=1°C

U vezi sa električnom vodljivošću materijali se dijele na PROVODNIKE, PULUPROVODNIKE i DIELEKTRIKE (izolatore). Posebnu grupu elektrotehničkog materijala čini MAGNETSKI materijal.

6.2 Provodnici (vodiči) PROVODNI materijal se može podijeliti na materijali velike vodljivosti za vodiče (Ag, Cu, Al), otporski materijali (legure Cu; legure CrNiFe i legure CrAlFe, metali W, Pt), materijali za kontakte (Ag, Mo, AgCu...), meterijali za termoelemente, materijali za bimetale, materijali za lemljenje i sl. 6.2.1 Meterijali za provodnike (vodiče) Iz tabele 6.2 uočavamo da najbolje karakteristike ima srebro, ali koje zbog svoje visoke cijene ne može imati široku primjenu. U elektrotehničkoj praksi najveću primjenu ima bakar, naprimjer za izradu svih namota električnih motora, transformatora, elektromagneta, vodova i sl. U mnogim se slučajevima koristi i aluminij (kavezni namot rotora, dalekovodni vodiči). Rijetko se koriste legure bakra, aluminija, željezo (gornji vodovi tramvaja...)... 6.2.2 Otporski materijali (materijali za električne grijače) Grijači su tijela koja svojom zagrijanošću zrače toplinu okolini. Grijači mogu biti postavljeni kako u tečnosti, tako i u prostoriji. Poslije priključka na izvor električne energije zagriju se, a poslije izvijesnog vremena počinju da zrače toplinu u okolinu. Grijači za tečnost nisu dimenzionirani za zagrijavanje prostorije, niti grijači za prostoriju za grijanje tečnosti. Za izradu raznih grijača, otpornih žica, pokretača i sl. koriste se legure na bazi bakra (smiju se ugrijati do 600°C), legure na bazi nikla-kroma-željeza, legure na bazi krom-željeza s dodatkom aluminija (smiju se ugrijati do 1200°C). Također, koriste se i neki čisti metali koji imaju manju vodljivost i visoku temperaturu topljenja (volfram, molibden, platina koji se smiju ugrijati do 1700°C), a isto tako i nemetali (ugljeni materijali, karborund koji se smiju ugrijati i do 2300°C). Tabela 6.4 Otporski materijali Trgovački naziv CuNi2 CuNi6

ρ20 R m α λ c Tt Tu α20 Osobita svojstva Primjena 2 -3 2 -6 W/m·K Ω∙mm /m N/mm 10 /K J/g·K °C °C 10 /K niskoomski otpornici, 220 16,5 130 0,38 1090 300 0,5 +1,4 mekan 250

16

92

0,38

1095 300 0,10

+0,7

CuNi10

290

16

59

0,38

1100 400 0,15

+0,35

CuMn3

290

15,5

84

0,39

1050 200 0,125

+0,32

CuNi23Mn

350

16

33

0,37

1150 500 0,30

14,5

25

0,40

1180 500 0,40

18

22

0,41

960

13,5

23

0,41

1280 600 0,49

CuNi30Mn 400 (Nikelin) CuMn12Ni2 390 (Manganin) CuNi44 420 (Konstantan)

otporan prema koroziji meko lemljiv

otpornici s manjim opterećenjem +0,25 otpran prema grejne žice i grijači koji koroziji su manje usijani +0,11 dobro otporan Razni otpori, pokretači... na koroziju i soli koji su manje opterećeni ±0,01 dugo vremenski Mjerni i etalonski neprom. otpor otpornici -0,008 dobro otporan termoelementi, potenci+0,004 na koroziju, soli, ometri, mjerni otpori

6 i k č u a i i n l m h a i j j e i t r a o e r t đ e t k a r u e l m E

isparenja

sadrži 1,5%Mg Mišković Milo: Električni uređaji

300 0,43

električni grijači, grijači kabeli s niskom temperaturom


NiCr8020

810

16

14,7

0,46

1400 1200 1,12

+0,17

dobro otporan na koroziju, soli, isparenja, vibracije

810

16

13,4

0,50

1390 1150 1,13

+0,16

dobro otporan na koroziju, soli, isparenja, vibracije

740

18

13

0,52

1390 1100 1,04

+0,19

660

18

13

0,52

1380 1050 0,95

+0,19

740

14

12,6

0,55

1500 1300 1,44

+0,14

CrAl205

690

14

12,6

0,55

1500 1200 1,37

+0,13

Grat (elektrograt)

5

24

3800 2300 od 45 do 70

-0,2

Karborund (SiC: cilici jev karbid)

mala u odnosu na legure

mala u 0,75 odnosu na legure mala u odnosu na legure

(Ni78Cr19Fe3)

NiCr6015 Ni60% Cr15%; Fe25%

NiCr3020 Ni30% Cr22%; Fe48%

NiCr2520 Ni19% Cr22 %; Fe59%

CrAl255 Cr25 %; Al5; Fe75%

1500 od 600 do 9000

-0,7

Električne peći, grijalice

Električna glačala (pegle) i druge manje usijane grijače dobro otporan Električna glačala na koroziju, soli, (pegle) i druge manje isparenja, vibracije usijane grijače dobro otporan Električna glačala na koroziju, soli, (pegle) i druge manje isparenja, vibracije usijane grijače srednje otporan na koroziju, vibracije

Grijači u industrijskim pećima, štednjacima, TA pećima srednje otporan na Grijači u industrijskim koroziju, vibracije pećima, štednjacima Pri višim temp. Promjenjivi otpori, eleoksidira, krti se ktrode za peći na el. luk, četkice el. motora... Izuzetno tvrd ali krt, neotporan na vodenu paru

Štapovi  4-50mm (ili cijevi), dužine do 1,5m u keramičkim pećima za pečenje porculana, topljenje metala...

*Legure na bazi nikla i kroma (kroma i aluminija) su poznate pod trgovačkim nazivom “CEKAS” (KANTAL). Postoji više vrsta cekas žica izrađenih za određene radne uslove. One su obilježene raznim tvorničkim oznakama (npr. NiCr8020, NiCr6015, NiCr3020...). Prema vrsti materijala cekas-žice razlikuju se međusobno, ne samo po dozvoljenoj radnoj temperaturi, već i po specičnom otporu, a i drugim svojstvima (te razlike su neznatne, ali bitne za primjenu). Cekas materijal za grijače izvlaći se u obliku žice od 0,01 d0 10 mm debljine, ili u obliku trake od 0.01 do10mm2 presjeka. Izbor pogodne debljine žice ovisi od načina upotrebe (otporska žica od cekasa se stavi u cijev, zalije steatitnim praškom, s ciljem da se spriječi oksidacija, nagrizanje soli...). Žice manje debljine od 3mm se koriste za zas ebne grijače, a žice iznad 3mm za električne peći

Od materijala koji služe za izradu električnih otpora (predotpornici, paralelni otpornici, grijači kabeli, za regulaciju napona, za zagrijavanje) zahtijeva se u prvom redu da ima dovoljno velik električni otpor. Otporni materijali moraju imati veći električni otpor (manju vodljivost) da ne bi, zbog velike dužine grijaće otporne žice, takva grijala imala prevelike dimenzije. S druge strane, ne smije njihov otpor biti tako velik da bi se u otpornoj žici malih dimenzija mogla nagomilati prevelika količina topline koja bi ga mogla rastaliti (istopiti). Još jedno važno svojstvo mora imati otporni materijal, a to je dovoljnu toplinsku izdrživost. To je posebno važno za grijače koji se moraju ugrijati na vrlo visoku temperaturu (npr. žarne niti žarulja, grijači štednjaka...) koja je veoma blizu temperaturi topljenja. Neki materijali intenzivno oksidiraju tako da se smiju ugrijati do najviše 2/3 temperature topljenja. To se posebno odnosi na grijače koji su za vrijeme pogona u zraku. Ako su grejne otporne žice zalivene steatitnim prahom mogu se ugrijati gotovo do temperature taljenja. Treće važno svojstvo koje mora imati otporski materijal je mali temperaturni koecijent otpora. Inače, veoma je teško kod grijača velike snage i jako zagrijanih, s većim temperaturnim koeci jentom, provesti ekasnu zaštitu od kratkog spoja. Kod njih je otpor grijaće žice u hladnom stanju puno manji nego za vrijeme normalnog pogona u toplom stanju, a to znači da će u prvom času pri uključenju na mrežu nastupiti veliki strujni udar. Ako je osigurač izabran prema nazivnoj pogonskoj struji, u toplom stanju grijača, može nepotrebno reagirati pri samom uključenju. 142

Primjer 1: Cijevni grijač bojlera Grijač za bojler izrađuje se s metalnim plaštom u obliku cijevi, kao na slici lijevo. Na donjem kraju imaju navoj s maticom (1”; 5/4” ili 6/4”) ili se sa više manjih vijala i matica učvršćuju za prirubnicu bojlera. Grijaća se žica u obliku spirale stavi u metalnu cijev, a prostor između spirale i cijevi ispuni se magnezijev oksidom kao izolatorom, kojem se dodaje posebno vezivno sredstvo. Na ovakav način izrađeni grijači imaju veliki izolacijski otpor, male dimenzije, a kako je grijaća spirala pomoću zaštitne metalne cijevi odijeljena od vanjskog prostora, onemomogućuje se oksidacija (trošenje) spirale. Rezultat je taj da ovako izgrađeni grijači imaju gotovo neograničenu trajnost. Zaštitna metalna cijev može biti urađena od bakra ili od čelika. Da bi se zaštitile od oksidacije bakarne cijevi se moraju pokositriti, a čelične (koromnikal čelične) presvući slojem aluminija. Cijevni grijači za potapanje, sa koga se toplina intenzivno odvodi cirkulacijom vodene mase mogu se opteretiti 20 do 30 W/cm2 (puno manje, npr. 5W/cm2 se smiju opSl. 6.1 Cijevni grijač za teretiti cijevni grijači za rernu, gdje je cirkulacija zraka bojler “PERLA 3”, nazivne neznatna). snage 2000W

6 i k č u a i i n l m h a i j e j i t r a o e r t đ e t k a r u e l m E

Sl. 6.2 Termostat za bojler “PERLA 3”

Sl. 6.3 Kod najnovijih bojlera termostat se montira izravno na izvode grijača



Primjer 2: Spiralni grijač TA peći Spiralizovana grujaća žica, okrugla presjela od krom-nikla (cekasa ili kantala) uloži u kanal načinjen u tijelu od šamota ili steatita. Za dug vijek spirale potrebno je tačno odrediti njenu dužinu, odnosno njen otpor za određeni napon (obično 220-230V). U obzir se mora uzeti i radna temperatura oko grijača i odvođenje topline s grijača cirkulacijom zraka (kod punjenja TA peći gotovo da i nema cirkulacije zraka. Grijači TA peći koji su za vrijeme pogona u zraku, smiju se ugrijati do najviše 2/3 temperature topljenja. U tabeli 6.9 su dati podaci za izradu zračnih grijača od krom-nikl ili krom-aluminij legure (postoji više legura s relativno malim razlikama u dozvoljenoj radnoj temperaturi, specičnom otporu i slično, ali se za opću orijentaciju o žicama za grijače mogu koristiti podaci iz donje tabele). Tabela 6.5 Minimalna dužina otvorene grijaće spirale od CrAl255 Prečnik Presjek Snaga za Pogonska Otpor Potrebna d S napon stuja grijača dužina 2) (mm) (mm 230V (A) (Ω) (m) 1,5 1,2 1,0 0,9 0,8 0,7 0,6 0,55 0,5 0,45 0,4 0,35 0,3 0,25 0,2 0,15 0,1

(1,77) (1,13) (0,785) (0,636) (0,503) (0,385) (0,283) (0,237) (0,196) (0,159) (0,126) (0,096) (0,071) (0,049) (0,0314) (0,01766) (0,00785)

4200 3000 2400 2000 1800 1500 1200 1000 950 850 750 620 500 400 310 220 140

18,26 13,04 10,43 8,70 7,83 6,52 5,22 4,35 4,13 3,70 3,26 2,70 2,17 1,74 1,35 0,96 0,61

12,60 17,60 22,05 26,44 29,37 35,28 44,06 52,87 55,70 62,16 70,55 85,19 106,00 132,18 170,37 239,58 377,05

15,5 13,8 12,0 11.7 10,3 9,5 8,7 8,7 7,6 6,9 6,2 5,7 5,2 4,5 3,7 2,9 2,1

Keramičke perle od steatita

Keramičko tijelo od šamota

Grijaća žica

Sl. 6.4 Grijač za termoakumulacionu peć snage 1333W *Izrađen od grijaće žice debljine 0,8mm, postavljene u spiralni kanal načinjen u valjkastom tijelu (30cm dužine, debljine 6cm) od šamota. Nazivna struja grijača iznosi I=P/U=1333/220=6,059A. Omski otpor R=U/I=220/6,059=36,3Ω. Dužina dvostruko spiralizirane grijaće žice iznosi: ℓ=R·S/ρ=33,6·0,5024/1,44=11,72m. U svakom slučaju, u pogledu dužeg vijeka trajanja, uvijek je b olje izabrati nešto veću dužinu spirale (žice), a ako se ocijeni da je temperatura na njenoj površini nedovoljna može se malo skratiti (time se povećava snaga grijača i radna temperatura - da grijaća žica ne pregori potrebno je da keramičko tijelo na koje je namotana ima što veću p ovršinu, i to ispod 5W/cm2)

144

6.2.3 Materijali za bimetale U električnim uređajima se često javlja potreba za automatskom regulacijom temperaturom, npr. kod bojlera, glačala, termostata, automatskih osigurača i sl. Bimetal je traka sastavljena od dvaju međusobno svarenih bimetalnih listova, od kojih jedan ima veliko, a drugi malo temperaturno rastezanje. Pri ugrijavanju bimetala - bilo da struja teče direktno kroz bimetal ili kroz grijaću spiralu omotanu oko nega - on se savija. Na jednom svom kraju bimetal je učvršćen o podlogu, a na drugom, slobodnom, nosi kontakt koji je u hladnom stanju zatvoren. U trenutku kad se bimetal uslijed prolaska jače struje zagrije i savije, kontakt se isključi, prekine se stru jni krug, a time i grijanje bimetala. Zbog toga se on počne hladiti i ispravljati u prvobitni svoj položaj. Kad se potpuno ispravi, onda kod toplinskih bimetala (npr. kod hladnjaka, glačala, termostata) njegov kontakt opet prilegne uz nepomični, strujni krug je ponovo zatvoren i grijanje uspostavljeno. Kod automatskih osigurača i nekih bimetalnih releja, ne može bimetal ponovo ukopčati krug pa to moramo uraditi sami (resetiranjem). Tabela 6.5 kombinacija A ili B Listovi za termobimetale spscifični el. otpor ρ (μΩm·100)

TB 15 77 A TermoBimetal termičko savijanje α (10-6/K) Oznaka TB 20110 TB 1577A TB 1577B TB 1170A TB 1075

Legura MnCuNi NiMn206 X60NiMn147 NiMn206 NiCr161

Sastav legure Mn Ni (Mangan) (Nikal) ostatak 10...16 6 20 7 14 6 20 16

Fe (Željezo) 0,5 ostatak ostatak ostatak ostatak

Svojstva α Ostali -6 10 /K 18...10 Cu 20,8 15,5 0,6 C 15,5 11,7 11 Cr 10,8

ρ20

Ω∙mm2/m

1,10 0,77 0,77 0,70 0,75

T °C 350 450 450 450 550

Primjer 1: Termobimetal i grijač u električnom glačalu (“pegli”) Grijaća spirala (otporska žica) se stavi u keramičke perle, uloži u žlijeb, i zalije šamotom ili steatitnom keramičkom masom

Kontakti termostata Priključak od steatita (s ugrađenim stezaljkama)

6 i k č u a i i n l m h a i j j e i t r a o đ e r t e t a k r u e m l E

Bimetal Aluminijska ili ćelična ploča za glačanje

Termostat

Sl. 6.5 Električno glačalo s bimetalnim termostatom i pločom za glačanje u čije žljebove je ugrađena grijaća spirala od cekasa ili konstantana *Kod “pegla” novije generacije ugrađen je cijevni grijač učvršćen (privaren) uz ploču za glačanje Mišković Milo: Električni uređaji

Sl. 6.6 Bimetalni termostat “pegle” 60-250°C (termostat se ručno uključuje i namješta, a njime upravlja bimetalna traka koja se zagrijava od metalne ploče) *Kroz bimetalnu traku ne protiče električna struja nego se ona zagrijava indirektno. Zagrijana bimetalna traka preko izolacione igle isključuje kontakt termostata, a time i struju kroz grijač


6.2.4 Materijali za kontakte Pod električnim kontaktom se podrazumijeva ono mjesto u strujnom krugu koje se može namjerno mehanički sastaviti ili rastaviti. Sastavljanje, odnosno rastavljanje kontakata pod naponom redo vito prati pojava električnog svjetlosnog luka. Zbog visoke temperature luka dolazi do oksidacije, pa i izgaranja materijala od kojega su kontakti izrađeni. Zbog toga se za kontakte upotrebljavaju materi jali koji ne oksidiraju pri visokim temperaturama. Uticaj pogonskog napona je naročito izražen pri iskopčavanju, tj. razmicanju kontakata. Pri razmicanju kontakata postepeno se sman juje njihova dodirna površina, zbog toga naglo raste prelazni otpor, a i gustoća struje. Kontakti se zagriju, a u času kad se potpuno razdvoje stvori se između njih električni svjetlosni luk čija je temperatura i preko 3000°C (luk je jači što je veći pogonski napon jer je jače el. polje između razdvojenih kontakata). Za vrijeme trajanja luka na oba kontakta vlada visoka temperatura zbog koje oni oksidiraju i troše se. Pri prekidanju strujnih krugova koji sadrže induktivitet (namotaj sklopnika, motora) inducira se i napon samoindukcije koji se superponira s pogonskim naponom, a ovaj napon, naravno, izaziva jači luk i ubrzano trošenje kontakata. Osim pogonskog napona i napona samoidukcije, na trošenje

kontakata utiče i vrsta pogonske struje. Već smo vidjeli da će se pri određenom naponu kontakti trošiti jače ako je priključeni teret induktivan. Također kontakti se troše jače u krugu istosmjerne struje, jer se u krugu izmjenične struje imaju priliku malo ohladiti kad god struja prolazi kriz nulu (sto puta i jednoj sekundi). Trošenje kontakata može se radikalno ublažiti na taj način da se svjetlosni luk gasi u deion komorama, pomoću ulja, komprimiranog zraka ili paralelno priključenim kondenzatorom. Trošenje kontakata možemo smanjiti i tako da se osigura dovoljno velik pritisak izmenju njih, jer se onda smanji i prelazni otpor, dakle ugrijavanje kontakata na dodirnom mjestu (ako je taj pritisak mali kontakti se mogu ugrijati i za vrijeme normalnog rada, pa čak i zavariti).

Znači materijali za kontakte treba da ne oksidiraju pri normalnim i povišenim temperaturama, ali moraju imati i što manji električni otpor, da nisu mekani (tj. da su mehanički otporni na trenje), da imaju što veću toplinsku vodljivost... S obzirom na date zahtjeve koji se stavljaju na kontakte dolaze u izbor sljedeći matali i njihove legure: srebro, zlato, bakar, volfram, platina, živa i ugljen. Tabela 6.6 Materijali za kontakte Kratica

ρ kg/dm3

T °C

λ W/m·K

γ MS/m

α

10−3K−1

Primjeri i primjena

Čisti metali kontakti releja koji se koji ne taru jako ni često Ag (čisto srebro) 10,5 961 0,94 67,1 4,1 kontakti releja (dojavna tehnika za mali napon) Au (čisto zlato) 19,3 1063 0,72 47,6 4 Ir (iridij) 22,5 2454 0,14 20,4 4,1 (u legurama) Mo (molibden) 10,2 2620 0,38 20 4,75 visokonaponske sklopke W (volfram) 19,3 3380 0,31 17,6 4,8 prekidački kontakti za viši napon (jako oksidira) Pt (platina) 21,4 1769 0,17 10,2 3,9 kontakti za instrumente, relejima za male struje Pd (paladij) 12,0 1552 0,17 9,8 3,7 (u legurama) Re (renij) 21,0 3180 0,14 5,3 4,4 prekidački kontakti Hg (živa) 13,6 −39 10 1,04 − sklopni aparati sigurni od eksplozije Legure CuAg (2...6%Ag) 9,2 1010 0,27 38 − klizni kontakti kod sklopki, kolektorske lamele AgCd (5...20%Cd) 10,5 930 0,41 28 1,9 rasvjetne sklopke, termostati, žmigavci... AuAg 18,7 1045 0,24 11 − mikrotehnika AuNi (90%Au) 18,2 1010 0,20 7,1 0,68 neizgorivi kontaktni dijelovi u mjernoj i dojavnoj tehnici PtIr (80%Pt) 21,6 1790 0,11 5,5 2,2 neizgorivi kontaktni dijelovi u mjernoj i dojavnoj tehnici PtAg (70%Pt) 12,8 1090 − 3,4 0,3 sklopnici, releji Sinter-materijali (presovana sitna zrnca, koja nisu hemijski vezana, dva metala pri visokoj temperaturi) AgW (osrebren W) 15,5 960 0,55 22 − velike učinske sklopke za jake struje, klizni kontaktikonCuW (obakren W) 15,5 1050 0,37 20 − trolera za jake struje Ag-volfram-karbid 13 960 − 22 − sklopke za pokretanje AgCdO (90%Ag) 10,2 960 0,68 43 − motorsko-zaštitne sklopke, kontakteri Ag-grat (2,5%C) 9,5 960 − 48 − metalizirane četkice strojeva za niski napon i jaku struju C (grat-ugljen) ~2 3900 ~130 0,07..0,17 −0,04 meke, srednje tvrde i tvrde četkice za kolektorske motore

146

6.3 Izolatori (dielektrici) Izolatori su nevodljivi materijali kod kojih je vodljivost veoma malena ili praktički jednaka nuli. Oni za električnu struju predstavljaju veliki otpor tako da kroz njih, čak i kod visokih napona, teku samo neznatne struje. Izolatori se u praksi još nazivaju i dielektrici. Izolacioni materijali se ne pokoravaju Omovu zakonu. Osim veličine električnog otpora, od električnih svojstava kod izolacionih materijala važna je i njihova dielektrična čvrstoća i probojni napon (vidi poglavlje 5.9.2 i 5.9.3). Elektrotehničke izolacione materijale možemo klasicirati na sljedeći način: 1) Prirodni anorganski izolacijski materijali: kamen mramor, tinjac (mikanit, mikafolij) i oksidi (kremen SiO2, Al2O3, MgO). 1a) Od prirodnih anorganskih materijala izrađeni izolatori: staklo (kalijevo, olovno, natron), keramički materijali (porculan, steatit, glina-keramika) i spojevi keramike sa staklom i metalom. 2) Prirodni organski izolacijski materijali: mineralna ulja, biljna ulja, smole, vlaknasti materijali, drvo, kaučuk. 2a) Umjetni organski izolacijski materijali: a) guma (meka, tvrda), proizvodi od celuloze (papir, prešpan...), umjetna koža; b) polikondenzati i polimerizati ( duroplasti, termoplasti i umjetne smole). Tabela 6.7 Anorganski i organski izolacijski materijali (i od njih izrađeni izolatori) 1. Anorganski izolacijski materijali (i od njih izrađeni izolatori) Materijal

Spec. otpor Ω·cm

Diel. čvrst. Rel. dielek. Osobita svojstva i primjena kV/mm konst. εr

Mramor (CaCO3) Tinjac (kalijev i Mg silikat) -Mikanit -Mikafolij Kremen SiO2 Aluminijev i magn. oksid Staklo Porculan (silikat Al) Steatit (silikat Mg) Šamot

108...1010 1015...1017 1015 – 1016 – 1012...1017 104...1014 1014...1015

2,5...5 25...100 25...35 20...25 25...30 20 16...40 30...40 25..40

5...7 6...7 2,5...5,5 3...4,6 3,2...3,9 4...6 5...10 5...6,5 5,5...6,5 4...6

Bijele boje, krt, da se rezati, bušiti, polirati. Grijaće ploče (npr. el. roštilja). Tanke (i do 0,005mm) i prozirne ploče. Za kondenzatore, izolaciju lamela... Listići tinjca presovani i lijepljeni lakom. Izolacija utora... Na papir nalijepljeni listići tinjca. Izolacije na el. strojevima... Kremeni (kvarcbi) pijesak. U osiguračima, ploče za kond., kvrcne cijevi... Malo toplotno širenje. Za izradu nosača otpornih žica grijača... Jedan od najboljih izolatora. Izolatori golih vodova, sijalice, dielektrike... Razni izolatori, tijela osigurača, grijača, sklopki... Izolatori, tijela osigurača, grijača, sklopki, priključke na glačalima... Grijači elementi kuhala, štednjaka, glačala, zaljevna masa oko grijača...

2. Organski izolacijski materijali (prirodni i umjetni) Materijal

Spec. otpor Ω·cm

Diel. čvrst. Rel. diel. kV/mm konst. εr

Osobita svojstva i primjena

Mineralna ulja Biljna ulja Prirodne smole

1012 1014 1016

8...20 ? 15...35

2,3...2,46 ? 2,3...4

Umjetne smole Prirodni i umjetni lakovi

1015...1019 >1012

20...40 >30

3...7 3,5

Vlaknasti materijali

?

25...40

2...10

Drvo (proizvodi celuloze)

107 (...1016)

2,5 (8...50)

3,3...4

Umjetni vlaknasti materijal Kaučuk Guma (meka, tvrda) Duroplasti

106...1013 104...1014 1010...1014 1015...1019

Dobivaju se iz sirove nae. Za transformatore, uljne prekidače. Laneno, maslinovo.... Rijetko se koriste u elektrotehnici. Izlučine iz posebnih biljaka (kopal, šelak, kalafonij, asfalt, paran). Koriste se za impregnaciju drveta, papira, namota... Epoksidna, alkidna, poliesterska, silikonska. Nastaju otapanjem prirodnih i umjetnih smola i ulja u rastvaračima. Koriste se u konstrukciji električnih mašina (lak žice, izolacija dinamo limova...). Mogu biti biljnog (pamuk, lan, juta) ili životinjskog porijekla (svila). Izolacija vodiča, namota... Drvo impregnirano u ulju. Drvo je sirovina za proizvode od celuloze: papir, prešpan, celofan... Izolacija vodiča, dielektrik kondenzatora...

? 15...25 15...50 17...40

3,5 2,5...2,8 2,1...5 3...5

Umjetna svila, viskozna svila, staklena vuna, nylon... Izolacija vodiča, namota.

Termoplasti Silikoni

1012...1018 1014...1016

15...60 15...40

2,1...10 2,5...4

Proizvodi polimerizacije: PVC, tvrdi, PVC meki, polietilen: izolacija, kućišta...


6 i k č u a i i n l m h a i j j e i t r a o e r t đ e t k a r u e m l E

Skrućeni mliječni sok tropskih biljaka žute i li svijetlosmeđe boje. Izolacija. Meka guma: izolacija vodova. Tvrda guma: izolaciona postolja, ručke... Proizvodi polikondenzacije: bakelit, poliester: kućišta sklopki, ormarića; epoksidne smole: za nalijevanje transformatora-kalemova-namota... Izolacija vodova u grijalicama.


Tabela 6.8 Elektrotehnički zolacijski materijali koji se u praksi najviše upotrbljavaju

TERMOPLASTI (oznaka plastične mase, naziv i njihova trajno upotrebna temperatura, primjena) PVC ) C ° d 0 i r 7 o l 0 5 k : l a i b n e i r v t i o l p o u p (

PS

SB

n i d t ) l ) a u C o r C ° b i - ° t 0 l 5 s 8 7 o i l 5 r 5 o 6 i t 6 p ( s (

, , i v a e a , t j č a i a i r c a , d k a o p e t a c v i a v ž o a a j b i j s l a n , c č a a a l d a j b s a i o o r l o z G f i N m a

a t š i ć u K

SAN

ABS

PE

PP

l i r t i n l i r k ) C a - ° l 0 9 o r 5 i t 8 s (

a t u b l i l ) r t o i i ° r C n 5 t l 9 s i r n 5 k i 7 a d (

n e ) C l ° i t 5 e i l 9 o 0 8 p (

n e ) l i C p ° 0 o r 1 p 1 i l 0 o 0 1 p (

i t a r a p a i k s n a ć u K

i v i o r l e e a j i t a š d b t , , i ć a a j u t š a k i ć đ a e u r k s K u j

a v o l b a k a j i c a l o z I

, i t a r a p a i k s n a j e ć i u l o K f

PA12

POM

) a n l e l o i t 2 1 ) e m s m a ) d i C ° i ° n C s l 0 k m 0 1 o a 1 t a 1 i e - i l 1 l c 0 o 0 o a 8 9 p ( p ( ( i v i n l r o z e i i j l i m k a d , . i n c c i e a i r n z p a v e , e č j i e p j a l c u ž o i e F n Z l

PMMA

CA CAB

DUROPLASTI

PETP PBTP

PC

e m l ) i t C e t a ° l 5 i m i r 9 l k o a 5 7 p t (

, t t a a r t i e c t a u i b o ) n z t e C ° o c l a 0 8 u . l l 0 e e 5 c c (

- t u l a t b i a a l o  n o p o r - e b t e t ) r ) l n a C i ° e C k t e n ° i i 0 0 l l l e 0 o i 1 o 3 1 p t ( p (

, ) e ” j s a e n l a k g j r i l i s i z k t e o e j l r v p p S ( “

a t a a z r a i r p a i v . k l e o , a i t v š e o l i ć m a u l č K  o

a j i c a l , o i z c i i v i , j e n a i a t c č š , p i a u ć u l i Z k ž

, i č a k i t u , a t š i ć u K

Slojevito presovani materijali, izolacijske folije i izolacijski lakovi Vsp

Psp

i n a r i z i n a k l r e u b V 

a n a r i a n n k i b n a p š m e p o j r e e K l P

HEM t i n a k i ) C m ° 0 i ć 8 a 1 j i 3 r 0 1 G (

FLM

i ) n C l t ° i i b n 0 8 i s a 1 k k e i 0 3 l 1 F m (

GLM a c j n ) i t C d ° o 0 a 8 k 1 0 a r 3 1 T (

i l i a n a i n a n ) - l e j n s k t t j i o o e n t , i m i n l r j a e k p v v i o e m j o i m s i e t n n l o e o c m j k i a t t o t i i m l a č u l s z s l m i e s i j i , i o n l , l o a m s u o i l l s s o i i o a t ( d m m m m t i i n l u i k n c c s n o l s a u l a a o v r i d č a e a k i e l i š k l p i c j r j o a o j p o a s e n l n m o l o l o z a i i r a t o d e m c m P o k S a r P o T š s T n p e M j s a č i d o v a j i c a l o z I

a a a j , j i c i h i a c i c ž a k l ć a l . a a j o t i o j i i z z r r i v i g s a g a i i v k č k č o s s a a , r r r s s a o o o i o t t c k o U N u N ž p

a , j i a c k a a l t o i z v s i a i č k s a s r o o t N u

a a t v o o m p a a n t š g a o j k i s c a r l t o o z I o r

Hp

Hgw

r i p a ) p C i ° d r 0 v 2 1 T (

a n i n ) a C k t ° a 5 5 d r 1 v 5 9 T (

Hgi

F

a m u ) g C a ° 5 d r 8 v o T d (

e j i l o f e k s j i c a l o z I

e k a s a l i a i o n n i v h s i r č s l i a n t i . m a r a s l % t p e a m k 0 s a k t o a 3 p a t l i t a a k i i n e p t + r s i , k o a č i n n i u t l a č a e a t a i t š š s č p d s s k e e m o z a r a a u a a l a r l r m K u P p P t s d R p

, a e j č o i c , l a a p l k o t e z i i v k s s j a i č k c a a s r s l o o o t z N i u

a j i , c a a l k o t z i i v s a č k s a s r o o t N u

a j i c a l o z I

K

G

e s e a v i m e d p e n o j č i e l k o t s a a r m l a T s p , C P , A C , E P , P C T V E P P

, i r a o r t o a t z z o r a n j i t e i c d o l n m a o o a K n z I

, e c e v p r i p v j e e l n o a k m T a s

EP

)

e l r e o ) t C s m ° s e - 0 i P l o U 3 1 p ( (

PF

(fenoplasti)

e l o m s e n ) d i s C ° k 0 o 3 p 1 e (

e d l ) t ) a i l C e ° m r k a 0 o b 5 f ( 1 l o 0 d n i 0 e 1 f h (

i t , v c n o l e a a e n n i , k j i o o j a l d j t a p e o a ž i , i l e e i m z s l v k r o p e i č s k e k p e j n o l o o s z a l r i v o č u l o k a S k D n R k n

Keramički izol. materijali

(Oznaka, naziv, sastav, primjena) Vf

UP

TL i v o k a ) i l . C k s n ° j 0 , i g 0 c i e 2 v r a l o p 0 o k 2 z l 1 m a i I (

, a e a s s n i a a n m a n u . k t v t s a a a l n n p č z o z u l e u b m a l i e l P c i

o r u d i t i č i i t l s z a a l R p

i r p a a v m o a k d a r v a r d p o o K p

g e r a p t m o i i m a a j n i c a a j i l c o a z I n

KER 110

n a l u c r o P )

KER 220

t i t a e t S

V ) t n a k 0 i k m i 2 1 l n i s d o - p o j i a u z n j e i n n a n t g i j a r a p s t i M ( u i v i o c l - a e o l j i k o s i d z i i v i n i l o k i k s e j s j i o i c k n d a o i o l p s o i a k z s V n j I

V n t a k 0 i k 3 m i l n 1 i o d s o p j i a u n j n i i n a n t j m i a u p r l t s i A ( u

KER 310

a k i m a r e K l i t u e R i n : j d o i t s s k a s o e - l a n t a s t o i i T

a e r z o i t c a i z r t n k e e d l e i n o D k

Proizvodi polimerizacije (termoplasti): Polimerizacija je pojava da se mali molekuli povezuju u “džinovske” molekule velike dužine, a sadrže i do nekoliko miliona atoma. PVC: sirovine su ugalj, kreč, kuhinjska sol i voda. Polietilen PE dobiva se polimerizacijom tečnog etilena C2H4. Silikoni nastaju složenom reakcijom (polimerizacije i polikondenzacije) sintetičkih smola i raznih silikata (ugljenik se zamijeni silicijem). Otporni su na temperaturu i do 250°C. Prizvodi polikondenzacije (duroplasti): Pojava da se dvije materije pod dejstvom temperature spajaju u visokomolekulnu, uz izdvajanje vode, a na taj način se dobiveni proizvod zgušnjava, kondenzuje. Fenolske smole (Bakelit): Dobiva se od fenola (destilacija katrana od kamenog uglja) i formaldehida (od drveta). Rastvaraju se u benzinu ili alkoholu. Jačim zagrijavanjem očvrsne i više se ne može topiti (bakelit). Na sličan način se dobivaju razne smole (epoksidne, alkidne, sintetičke, poliesterske-UP), koje se služe za spravljanje izolacionih lakova. UP-smole se primjenjuju za izradu poliestera, tj. plastične mase armirane staklenim vlaknima. Slojeviti izolatori se izrađuju presovanjem više slojeva tkanine ili hartije impregnirane raznim smolama i sušenim na temperaturi oko 150°C. Prešpan: vrlo važan izolator u elektrotehnici radi velike dielektrične čvrstoće. Dobiva se presovanjem celuloze (tankih listova drveta) čije su površine jako uglačane. Izrađuje se u listovima (ploče jakog kartona) debljine 0,1 do 5mm. Guma: dobiva se od prirodnog čistog kaučuka, tj. preradom mliječnog soka iz nekih tropskih biljaka, postupkom koji se naziva vulkanizacija (dodaje se manja ili veća količina sumpora pa nastaje meka ili tvrda guma). Sintetički kaučuk (guma): je materijal koji potpuno zamjenjuje prirodni kaučuk (čak ga i prevazilazi). Dobiva se polimeruzacijom manjih molekula u veći: iz nae, kreča, ugalja, kukuruza, krompira i sl. Naprimjer, neopren se dobiva iz acetilena, koji ima za polaznu osnovu kreč i ugalj, obradom sa solnom kiselinom i bakarnim hloridom. Keramičke mase koje se koriste u elektrotehnici podijeljene su u više grupa: 1) keramičke mase s aluminij silikatom (porculan); 2) keramičke mase s magnezij-silikatom (steatiti); 3) keramičke mase s titan oksidom, barijum titanatom, stroncijem... U važne keramičke mase spada i šamot. To je smjesa djelimično pečene i izmljevene gline koja služi kao vezivno sredstvo.

148

7. ELEKTRIČNI UREĐAJI U DOMAĆINSTVU Danas uopće ne možemo ni zamisliti domaćinstvo bez primjene električne energije za: kuhanje, grijanje, pečenje, hlađenje, pranje, čišćenje, glačanje i sl. U poglavlju 2 i 3 već su obrađeni električni uređaji koji se koriste za hlađenje i grijanje, dok u ovom poglavlju bit će obrađeni i drugi značajni električni uređaji u domaćinstvu, a koji se koriste za kuhanje, pečenje, grijanje vode, glačanje i sl. Najprije se električna energija u domaćinstvu počela koristiti za kuhanje i grijanje, a zahvaljujući činjenici da se na jednostavan način može pretvoriti u toplinu. Električna energija koja se pretvori u toplinu (Džulova toplina) na nekom grijaćem tijelu određena je izrazom: W=I2·R·t =U·I·t (VAs=J). Pretvaranje električne energije u toplinsku vršimo na taj način da električnu struju puštamo kroz spiraliziranu žicu (grijaće tijelo) od specijalnog otpornog materijala, a koja se pri tome užari na određenu temperaturu i postane sposobna da u okolni prostor odaje toplinu na jedan od tri načina: 1. kontaktnim vođenjem (provođenjem, kondukcijom, dodirom): Podrazumijeva prijelaz topline s grijaćeg tijela na okolne predmete dodirom. Pri tome toplina prelazi uvijek s tijela više temperature na tijelo niže temperature. Što je razlika obiju temperatura veća, to je prijelaz topline intenzivniji, dakle grijanje će biti brže. Pri kuhanju ugrijavanje tekućine se vrši kontaktnim vođenjem s grijaće ploče na t ekućinu.

2. konvekcijom (strujanjem):

Podrazumijeva prijelaz topline s grijaćeg tijela na okolni zrak koji se ugrijava, time postaje lakši i diže se prema gore, a na njegovo mjesto dolazi hladniji zrak (to može biti i neki drugu uid, npr. voda). Time se postiže stalna prirodna cirkulacija zraka (strujanje zraka) i postepeno ugrijavanje prostora. Grijanje konvekcijom je to bolje što je veća razlika između temperature površine koju grijemo i temperature okolnog zraka, što je veća grijuća površina koju okružuje zrak i što duže vremena odvođenje topline traje. Prostorije se pomoću radijatora griju konvekcijom.

3. isijavanjem (zračenjem):

Podrazumijeva prijelaz topline s grijaćeg tijela na okolne predmete, a da se pri tome ne ugrijava zrak koji to grijaće tijelo okružuje. To je moguće zbog toga što grijaće tijelo emitira u okolni prostor “toplinske zrake, infracrvene zrake” koje se šire brzinom svjetlosti. tj. 300 000 km/s. Ugrijavanje isijavanjem ovisi od boje površine tijela koje se treba zagrijati, o trajanju zračenja, o razlici četvrtih potencijala temperatura tijela koje zrači i tijela na koje te zrake padaju, kao i od “konstante isijavanja”. Prostorije se pomoću infracrvenih grijalica mogu grijati i isijavanjem.

7.1 Električna kuhala Pri električnom kuhanju i grijanju tekućina koriste se tri načina:

1. grijaće se tijelo uroni u tekućinu koju grijemo ili je ugrađeno na dno električnog uređaja; 2. grijaće je tijelo ugrađeno u dno ili u stijenku uređaja; 3. grijaće je tijelo ugrađeno u posebnu grijaću ploču.

Grijač: 1850W: 220V 2200W: 240V

Električno kuhalo ima ugrađen cijevni grijač na dno, tako da se pri ugrijavanju tečnosti cijelom površinom nalazi u istoj. Služi za brzo i ekonomično grijanje malih količina tečnosti (vode, mlijeka...). Grijaće tijelo se sastoji od otporske žice od cekasa ili konstantana, okrugla ili četverouglasta presjeka, koja je savijena u obliku spirale i po naročitom postupku obložena metalnim plaštom, a izolirana od njega (npr. steatitom). Plašt je od bakra ili nehrđajućeg čelika, a svojom površinom ugrijava tekućinu koja ga okružuje.

7

Sl. 7.1 Električno kuhalo 1,7ℓ s ugrađenim grijačem 2000W na dno Mišković Milo: Električni uređaji

i j a u v đ t e r s n u i i ć n a č m i r o t d k e u l E


Budući da je grijaća spirala za vrijeme pogona opkoljena sa svih strana tekućinom koju grije, to se gotovo sva toplina koju ona razvije iskoristi za grijanje, pa korisnost ovakvih grijala iznosi 90-95%. Do gubitaka 5-10% dolazi dolazi zbog prijelaza topline sa tijela posude i prirubnice grijačana okolni zrak, a i zbog isparivanja tekućine.

Pri proračunu potrebne snage cijevnog grijača u kuhalu moramo najprije poznavati količinu tekućine koju želimo zagrijati, zatim početnu i konačnu temperaturu i vrijeme za koje želimo da se grijanje izvrši. Da bismo mogli pristupiti toplinskom proračunu grijaćeg tijela moramo znati specični toplinski kapacitet tekućine koju želimo grijati (za vodu iznosi c=4148(J/kg·K). Pod specičnim toplinskim kapacitetom vode podrazumijevamo onu količinu topline da bi se 1kg vode ugrijao za 1°C. Dakle, ako želimo ugrijati “m” kilograma vode od početne temperature ϑ1 na konačnu temperaturu ϑ2 za to je potrebna količina topline: Q=m·c(ϑ2–ϑ1) (J). Ovako dobivenu količinu topline moramo povećati 5-10% da bi grijaći element pokrio i gubitke topline, a da bi vodi povisio temperaturu na željeni iznos. Električna snaga grijaćeg tijela P dobije se na taj nači da se količina topline “Q” podijeli s vremenom “t” za koje želimo da se postigne konačna temperatura: P=Q/t (W). Primjer 1: Potrebno je ugrijati 1,7 kilograma (litra) vode od 15°C na 100°C pomoću električnog kuhala, u vremenu od 6 minuta, uz korisnost 90%. Izračunati potrebnu snagu grijaće spirale na dnu kuhala? Q=m·c(ϑ2–ϑ1)=1,7·4185(100–15)=604732,5(J); P=Q/η·t=604732,5/0,9·10·60=1866,5 (W)≈2 kW Ako se upotrijebi cijevni grijač Ø=8mm=0,8cm potrebno je da bude dužine 40cm, a s opterećenjem 20W/cm 2 mogao bi razviti snagu 2000W (2rπ·ℓ=2·0,4·3,14·40≈100cm2). Pri tome kroz otporsku žicu protiče struja I=P/U=2000/230=8,7A; omski otpor žice R=U/I=230/8,7=26,4Ω. U takav cijevni grijač se tehnički može ugraditi najveća dužina otporske žice od 1 do 2m (ovisno od njene debljine i broja spiralnih zavojaka). Bolje je koristiti žicu veće debljine i dužine. U ovom slučaju može se koristiti CrAl255 specičnog otpora 1,44 i debljine 0,35mm. Potrebna dužina otporske žice iznosi 1,76m.

Primjer 2: Potrebno je ugrijati 1 kilogram (litrar) vode od 15°C na 100°C pomoću električnog kuhala snage 700W, uz korisnost 90%. Izračunati potrebno vrijeme grijanja? Q=m·c(ϑ2–ϑ1)=1·4185(100–15)=355725(J); t=Q/η·P=355725/0,9·0,7=564,64 (s)≈9,5 minuta

Sl. 7.2 Podnožje električnog kuhala

150

Može se dopustiti opterećenje cijevnog grijača koji se nalazi potopljen u vodi 20–30W/cm2 (voda hladi spiralu jer temperatura vode koja ispariva je 100°C). Ako se isti cijevni grijač nalazi u zraku njegova specifična površinska snaga je puno manja (5W/cm2: pri tom opterećenju se neće oštetiti grijač). Zbog toga cijevni grijač u kuhalu može lako pregorijeti ukoliko nije sav potopljen u vodu (uključeni grijač kuhala bez vode pregorjet će poslije 30 sekundi!). Da bi se grijač zaštitio od visokih temperatura (do kojih može doći nepažnjom, npr. isparivanjem vode) električno kuhalo treba biti snabdjeveno temperaturnim (bimetalnim) osiguračem koji prekida napajanje kada se na površini grijača (ili posude u blizini grijača) dostigne prekomjerna temperatura. Bimetalni ograničivač se može prstom uklopitiisklopiti, dok automatski djeluje i prekida napajanje grijača kada voda proključa (ključanjem jedan dio vode ispari, a preko 100°C se zagrije posuda i bimetal u blizini grijača).

Grijač za uronjavanje (potapanje), sastoji se od otporske žice od cekasa ili kantala, savijene u obliku spirale i po naročitom postupku obložene trakom od metalnog magnezija. Preko magnezija se navuče metalna zaštitna cijev. U posebnim pećima se izvrgne grijanju i sušenju, pri čemu se metalni magnezij pretvori u magnezijev oksid koji služi kao izolator između spirale i metalne cijevi. Cijevni grijač za uronjavanje je najčešće izrađen od kromirane čelične cijevi (u kojoj se nalazi otporska spirana zalivena specijalnom izolacijskom masom) i s bakelitnom ručicom iz koje izlazi vod s tri žile za priključak. Snaga grijača iznosi od 500 - 1000W. Preporučuje se priključak u instalaciju tek poslije spuštanja u sud sa tečnošću. Dubina uronjavanja grijača Sl. 7.3 Grijač za uronjavanje 230V; mora biti u označenim granicama (min, max). Služe za brzo 1000W ugrijavanje malih količina tečnosti (do 3 litra).

7.2 Električni bojleri Bojleri se upotrebljavaju za ugrijavanje većih i velikih količina vode (odnosno tekućina počevši od 5 litara pa naviše), te po potrebi automatski održavaju podešenu temperaturu vode u kuhinjama, kupaonicama, hotelima, bolnicama i sl. Bojleri manjeg sadržaja (od 5 do 10 litara) izrađuju se tako da omogućuju ugrijavanje čitavog sadržaja za kratko vrijeme. Bojleri većeg sadržaja (30, 50, 80, 100, 120 litara) grade se tako da omogućuju ugrijavanje sadržaja noću, za duže vrijeme, kada je električna energija jeftinija. Proizvode se električni bojleri preko 120 litara ali se oni ne smiju montirati na zid. Bojleri se sastoje od rezervoara (1) koji na donjem kraju ima otvor s prirubnicom (2). U prirubnicu je ugrađen cijevni grijač (3) i termostat s kapilarnom sondom(4). Termostat djeluje automatski. Rezervoar izvana je obložen debljim slo jem dobroga toplinskog izolatora (5) koji sprečava prijelaz topline s rezervoara na na okolni zrak (jer to prestavlja gubitak topline konvekcijom). Toplinska je izolacija s vanjske strane oklopljena kućištem (6) od emajliranoga čeličnoga lima (najčešće bijele boje). Bojleri se dijele u četiri osnovne grupe: 1-niskotlačni bojleri (bojleri na preliv); 2-visokotlačni bojleri; 3-kombinirani bojleri; 4-protočni bojleri. Sl. 7.4 Niskotlačni bojler *U vodovodnoj instalaciji niskotlačnog bojlera treba se ugraditi jednosmjerni ventil (7) koji u slučaju smanjenja pritiska u vodovodu onemogućava otjecanje tople vode iz rezervoara natrag u dovodnu mrežu (kada se otvori ventil TV, a u vodovodnoj mreži nema vode). Istovremeno taj ventil služi kao sigurnosni, tj. za pražnjenje rezervoara (npr. pri zamjeni grijača).


7



1- Niskotlačni bojleri: Osnovni princip rada ovih bojlera je u tome da je preko prelivne cijevi ostvarena direktna veza između unutrašnjosti bojlera i atmosfere. Topla voda se iz bojlera ispušta otvaranjem slavine TV, postavljene na ulaznoj cijevi za hladnu vodu. Ulaskom hladne vode na dno bo jlera potiskuje se topla voda i preko prelivne cijevi ističe napolje. Za miješanje tople i hladne vode, odnosno za podešavanje temperature vode koja ističe iz bojlera, koristi se dvostruka slavina (TV-HV), na kojoj se reguliše protok vode kroz bojler (topla voda) i protok hladne vode iz vodovoda. Prednost ovih bojlera je da se nikako ne može dogoditi da oduzmemo svu vodu iz rezervoara i potpuno ga ispraznimo (grijač bi ostao u zraku i brzo pregorio). Također, predost je što nema opasnosti da pritisak u rezervoaru može porasti iznad 1 bara i oštetiti ga. Ugradnja grijača i termostata u manje bojlere vrši se s prednje strane, a u veće bojlere ododo. Nedostatak ovih bojlera je što se za vrijeme istjecanja topla voda miješa s hladnom, pa joj se smanjuje temperatura. Nedostatak ovih bojlera je i to što što zbog niskog tlaka mogu kvalitetno napajati samo jedno mjesto toplom vodom (izuzetno dva ili tri mjesta, ali ne istovremeno). I pored toga prikladni su za kupaonice, frizerske salone, liječničke ordinacije, kuhinje i sl. Proizvode se za kapacitete 5, 10, 30, 50, 80, 100 i 120 litara. 2- Visokotlačni bojleri: Kod visokotlačnih bojlera nalazi se rezervoar neposredno pod punim pritiskom vode iz vodovoda, pa se zato izrađuje od pocinkovanog čeličnog lima da bez opasnosti podnosi tlak 5-6 bari. Budući da kod ovih bo jlera voda istječe pod punim pritiskom, naročito su prikladni za dostavu tople vode na više mjesta, a koja mogu biti i na višem nivou, npr. u hotelima, bolnicama i sl. Kod ovih bojlera je, dakle, prelivna cijev zatvorena slavinama za toplu vodu, kojih može biti više, raspoređenih duž prostorija u stanu ili zgradi. Proizvode se samo za veće kapacitete s najmanje 80 litara zapremine. Da se topla voda zbog termičkog miješanja ne bi vraćala u mrežu, u dovodni cjevovod postavlja se jednosmjerni ventil, a da prilikom kvara na termostatu (ili porastu pritiska u mreži) ne bi došlo do eksplozije kotla, svaki visokotlačni bojler mora imati u dovodnom cjevovodu i sigurnosni ventil (koji obično čini cjelinu s jednosmjernim). Na taj način se zaštiti rezervoar od nedopušteno velikog pritiska koji bi ga mogao oštetiti. Poželjno je ugraditi i manometar za vizuelno očitavanje pritiska, a ako je tlak u vodovodnoj mreži viši od 6 bara i redukcijski ventil.

Znači, zbog sigurne upotrebe ovih bojlera potreban je značajan broj posebnih osiguravajućih i kontrolnih elemenata postavljenih u vodovodnoj instalaciji (dovodnoj cijevi hladne vode).

152

Sl. 7.5 Visokotlačni bojler 3- Kombinirani bojleri: U ovu grupu spadaju bojleri u kojima su djelimično objedinjene prednosti bojlera s niskim i bojlera s visokim tlakom. Ovakvom kombinacijom stvorene su mogućnosti da se bojlerom niskog tlaka napaja više mjesta toplom vodom. U bojler s niskim tlakom ugrađena je savijena spiralna cijev, kroz koji ističe voda prilikom otvaranja slavine, a indirektno se zagrijava preko tople vode bojlera s niskim tlakom. Na ovaj način se ne mogu dobiti velike količine ugrijane vode pod visokim tlakom

Kombinirani se bojleri danas više koriste za zagrijavanje vode u rezervoaru pod niskim tlakom, ali kada je spiralna cijev spojena u sistem centralnog grijanja tokom grejne sezone. U ovom slučaju se ne uključuje grijač smješten u rezervoar niskog tlaka.

Sl. 7.6 Kombinirani bojler

4- Protočni bojleri: Protočni bojleri ne akumuliraju toplu vodu, već je u trenutku kad se otvori slavina brzo zagriju na namještenu temperaturu. Zbog toga se u ove bojlere moraju ugraditi grijači velike snage (od 3 do 30kW), što jako opterećuje električnu mrežu. Rijetko se zbog toga koriste u stanu, mjesto im je u restoranima, hotelima, a nalaze se i u sistemima za električno grijanje stana (vidi sl. 3.6 str. 64). Grijači su obično smješteni u manjem toplinski izoliranom kotlu zapremine 0,5 do 10 litara, a uključuju se i isključuju automatski pomoću regulatora temperature.

Montaža i električni priključak bojlera vrši se, u svemu, prema vrsti bojlera (u tehničkom uputstvu opisanim mogućnostima za njegovu upotrebu). Električni priključak izvodi se po važećim tehničkim propisima, vodeći pri tome računa da se bojleri snage do 3000W mogu priključiti monofazno, a bojleri preko 3000W imaju tri grijača i priključuju se trofazno. Rad grijača signalizira žarulja koja svijetli kad grijač radi. Radom grijača upravlja termostat s kapilarnom sondom koja “mjeri” temperaturu vode. Termostat se može podešavati pomoću dugmeta. Okretanjem dugmeta bira se željena temperatura na koju treba zagrujati vodu. Termostat radi automatski, tj. jednom podešen stalno se uklapa i isklapa i upravljajući radom grijača održava temperaturu vode na podešenoj vrijednosti. U strujnom krugu grijača može da se nalazi i temperaturni osigurač. To je također kapilarni termostat koji je tvornički namješten da isklapa grijač kad temperatura vode u kotlu prijeđe vrijednost 95°C. Na taj način, ako zataji termostat proradi temperaturni osigurač i prekida rad grijača. Ovaj sigurnosni termostat sprečava da se u kotlu bojlera stvori para što predstavlja opasnost od eksplozije kotla (u novim bojlerima oba termostata su smještena u isto kućište). Preko stezaljki na termostatu L i N (zaštitni vodič PE spaja se izravno na metalno kućište kotla) monofazni bojler je spojen na električnu instalaciju 230V. Za uključivanje služi kupaonska “indikator” sklopka koja je smještena s vanjske strane kapaonice kod ulaznih vrata. Sl. 7.7 Sastavni dijelovi (električne komponente) monofaznog bojlera: a) cijevni grijač b) termostat* c) signalna sijalica *Ako se regulator temperature okrene u smjeru + na krajnji položaj namještena j e temperatura vode od 85°C. Pri nižoj temperaturi vode dvopolni kontakti termostata su uključeni. Kada grijanjem temperatura vode dostigne 85°C kontakti se isklope i prekine se strujni krug cijevnog grijača. Zbog ohlađivanja vode u bojleru (ako se oduzme nešto tople vode) kontakti se automatski uključe pri temperaturi vode oko 80°C. Mišković Milo: Električni uređaji

7



7.3 Električno kuhalo s jednom i dvije grijaće ploče

Sl. 7.8 Električni rešo s jednom pločom

Električno kuhalo (ili “rešo) je najednostavniji i najstariji kućanski termički uređaj (još uvijek puno u upotrebi) za ugrijavanje tečnosti (kuhanje). Stara otvorena kuhala imala su grijuću spiralu umetnutu u otvorene utore na keramičkoj ploči. Užarena žica zagrijavala je dno posude, bez dodira samo isijavanjem. Danas su takva otvorena kuhala zbog opasnosti od udara struje zabranjena, pa se za kuhanje upotrebljava ju samo zatvorene grijaće ploče.

Grijaće ploče izrađuju se od tankostjenog željeznog liva (1). One su na gornjoj strani obrađene tako da su potpuno ravne i glatke ili s okruglom udubinom u sredini, a na donjoj strani imaju spiralne utore. U unutrašnjoj šupljini, u utore grejne ploče postavljena je otporska spirala (2) i zalivena specijalnom steatitnom keramičkom masom (3). Ploče mogu biti različitih prečnika i različite snage. Također, razlikujemo standardne ploče, brzogrijaće ploče i automatske ploče. Standardne grijaće ploče imaju dozvoljeno specično opterećenje (4 ÷ 5) W/cm 2. Danas su standardizovane tri veličine standardnih ploča: Ø14,5cm snage 1000W; Ø18cm snage 1500W i Ø22cm snage 2000W. Da bi se mogla regulirati snaga, otporska žica sastavljena je od dva (1 i 2) ili tri dijela (1, 2 i 3), a koji se mogu međusobno prespajati specijalnom sklopkom koja ima od četiri, pet ili sedam položaja. Brzogrijaća ploča se dobije ako se u sredini ploče ugradi jednostavni ograničavač (protektor) unaprijed određene maksimalne temperature ploče od 500°C, a izveden u obliku bimetalne sklopke (4) koja prekida struju u jednoj (koja ima najveću snagu) ili svim grijaćim spiralama ploče. 1: ploča od krom-čelika; 2: grijaće spirale (tri); 3: zaljevna masa; 4: bimetalni ograničavač maksimalne temperature 500°C; 5: keramički izolator 6: nosač ploče ( spoj zaštitnog vodiča PE) 7: zaštitni lim s donje strane ploče 8: priključne stezaljke 9: poniklovan prelivni obruč (sprečava ulazak tekućine ispod ploče kad lonac prekipi)

Sl. 7.9 Brzogrijaća ploča prečnika Ø14,5 cm; snage 1500W s ugrađenom bimetalnom sklopkom 500°C

*Obična grijaća ploča promjera Ø14,5 cm; površine 165cm2; uz specično opterećenje 6W/cm2 građena je za snagu: P=(14,5/2)2·π·6=165·6=990W

≈1000W. Brzogrijaća ploča istog prečnika može imati veće specifično opterećenje, a time i veću snagu (max. 1500W). Međutim, obavezno mora imati i ugrađenu posebnu termostat sklopku kojom se regulira temperatura na površini ploče od 60°C do 400°C ili građen protektor 500°C koji pri najvišem stepenu rada i postizanju radne temperature isključuje dio snage čime štiti rešo od pregrijavanja.

154

Sl. 7.10 Sklopna šema brzogrijaće ploče 1500W

*Pri različitim položajima sklopke sa sedam položaja (0-1-2-3-4-5-6), uključeni su paralelno ili serijski različiti dijelovi grijaće spirale (grijaća spirala ima tri dijela koja se prespajaju). ** Bimetalni ograničavač se postavlja u sredini brzgrijaće ploče. Ako je ploča uključena na prazno spoljna temperatura ploče teži da pređe 500°C i tada djeluje ovaj ograničavač.

a)

b)

c)

Sl. 7.11 Sklopka sa sedam položaja za promjenu šeme veze i regulaciju snage grijaće ploče (16A/230V ili 10A/400V)

d)

a) Pogled na grebenastu osovinu i priključke sklopke b) Pogled na kontakte sklopke (svi kontakti isključeni jer je ručica sklopke u položaju “0”) c) Pogled na kontakte sklopke kada je ručica sklopke u položaju “6” d) Povezivanje sklopke s grijaćom pločom (Kontakt 5 služi za uključenje signalne sijalice kada je grijaća spirala pod naponom. Kada je sklopka uključena u bilo koji položaj od 1 do 6 fazni vodič se preko kontakta 5 proslijedi na jedan izvod signalne sijalice, a na drugi izvod se spoji neutralni vodič)

Ploče s automatskom regulacijom temperature upotrebljavaju se danas sve više umjesto ploča s

ručnom regulacijom snage. Ove ploče su također “brzogrijaće”, a omogućuju kontinuiranu regulaciju temperature na površini ploče od 60°C do 400°C. Umjesto sklopke s više položaja, kod ovih ploča se koriste posebni regulatori snage koji bez prespajanja i promjene šeme veze omogućuju regulaciju snage na ploči. Regulatori snage rade na raznim principima, npr. podešavanju vremena uključenja i isključenja grijača u određenim vremenskom taktu (impulsni regulatori), podešavanju temperature na ploči od 60°C do 400°C pomoću regulacionog termostata i sl. U ploče s automatskom regulacijom mogu biti ugrađene jedna ili dvije grijaće spirale ukupne instalirane snage do 1500W (u pločama prečnika 14,5cm) ili do 2100W (u pločama prečnika 18cm). Ak se koriste dvije spirale, tako su dimenzionirane da je jedna od njih osnovna, a druga dopunska i služi samo za nu regulaciju temperature. Mišković Milo: Električni uređaji

7



6: 1500W 5: 1150W 4: 800W 3: 350W 2: 245W 1: 145W

4: 450W 3: 300W 2: 150W 1: 85W

a) Rešo se sastoji iz dvije grijaće ploče: 1. Ø145mm, snage 1500W brzogrijaća, sklopka s 7 položaja 2. Ø80mm, snage 450W, sklopka s 5 položaja (vidi i sl. 7.16). Ova mala ploča je namijenjena za kuhanje u manjim posudama (kave, čaja, mlijeka i sl.), gdje bi upotreba većih grijaćih ploča bila nepraktična i neekonomična. *Ako se pri kuhanju na grijaćim pločama želi postići najveći prelaz topline sa ploče na dno posude, a time i najveća ušteda električne energije, treba cjelokupnu toplinu prenositi kondukcijom, tj. direktnim dodirom (izbjegavati prenos isijavanjem). To se može postići samo ako je dno posude i sama grijaća ploča ravne i iste površine.

Sl. 7.12 Električna šema i izgled rešoa s dvije grijaće ploče: 1) brzogrijaća prečnika Ø145mm, snage 1500W, s protektorom; 2) standardna prečnika Ø80mm, snage 450W

Znači automatska grijaća ploča razlikuje se od standardne i brzogrijaće, jer je u njoj ugrađen osjetljiv uređaj na termičke promjene (regulacijski termostat s kapilarnom cijevi) ili se koriste posebne “energi jske sklopke” s ugrađenim bimetalom, vremenskim impulsnim relejem i sl.

Ako se koristi termostat, tada se u sredini grijaće ploče postavi osjetilo koje dolazi u dodir sa dnom posude za kuhanje, te na taj način prenosi promjene temperature sa dna posude na sistem za regulaciju - regulator temperature. Osjetilo regulatora temperature se nalazi u sredini grijaće ploče tako da je uvijek u dodiru s dnom posude. Povezano je s regulatorom temperature preko kapilarne cijevi napunjene specijalnom tečnošću. Zagrijavanjem se toj tečnosti povećava tlak, koji preko membrane djeluje na sklopku za dovod električne energije. Područje regulacije temperature kreće se od 50°C do 300°C. Znači ukoliko posuda za kuhanje ostane prazna, na ploči ne može doći do oštećenja, jer ni tada temperatura na površini ploče neće preći vrijednost određenu pozicijom regulacijske sklopke. Ako se koristi energijska sklopka s bimetalom tada električna šema automatske grijaće ploče može da izgleda kao na donjoj slici. U ovom slučaju se koristi energijska sklopka s bimetalom i dvije male grijaće spirale. Postoje i drugačija rješenja ovisno od proizvožača. Postavljanjem energijske sklopke u određeni položaj namjesti se temperatura koja se automatski održava na površini ploče (položaji od 1 do 9). Za određeni ugao se time zakrene ekscentrična pločica 4; ona time više ili manje pomakne držač 3 kontakta bimetalne sklopke tako da se zatvore kontakti K1 i K2., a za više temperature i K3. Nakon uklapanja kontakata struja teče kroz mali grijaći namot 1 bimetalne sklopke, zatim paralelno kroz veliki namot 2 te sklopke i pomoćnu spiralu grijaće ploče 6, te konačno kroz osnovnu spiralu 5 za grijanje ploče. Zbog zagrijavanja ploče zagrije se pomoćna spirala 6 koja služi za utvrđivanje temperature ploče, pa tako njezin otpor raste, sve veća struja teče kroz veliki grijaći namot 2 bimetalne sklopke i ona se time aktivira (kad se postigne namještena temperatura). Uklapanje i isklapanje struje se stalno ponavlja.

Ekvivalentna šema

Sl. 7.13 Energijska sklopka s bimetalom za regulaciju snage na automatskoj grijaćoj ploči

156

7.4 Električni štednjak Služi za kuhanje i pečenje, a ima 2, 3 ili 4 grijaće ploče i pećnicu (sl. 7.14). Od četiri grijaće ploče najmanje jedna je brzogrijaća s protektorom ili automatskom regulacijom (ostale su standardne). U suvremenim štednjacima sve četiri grijaće ploče mogu biti brzogrijaće (sl. 7.14), pa čak s automatskom regulacijom i staklokeramičkim kuhalištem (sl 7.17). Pećnica obavezno ima ugrađene grijače za donje grijanje, gornje grijanje i sa svjetlom za bolju preglednost. Danas, u novim štednjacima, u pećnicu se ugrađuje i spušteni “infra-grijač” s ražanjem (pokreće ga mali elektromotor), pa čak i okrugli grijač s ventilatorom i sl. S1, S2, S3, S4: četiri 7-položajne sklopke grijaćih ploča SP: sklopka pećnice s pet položaja, 1-grijanje donjim grijačem 2-grijanje gonjim grijačem 3-grijanje donjim i gornjim grijačem 4-grijanje infra grijačem

T: termostat pećnice SL1: signalna lampa pećnice SL2: signačna lampa grijaćih ploča LP: lampa za osvjetljenje pećnice GG: gornji grijač 900W u pećnici, IG: srednji infra grijač (za roštilj) u pećnici, DG: donji grijač u pećnici,

7

Sl. 7.14 Šema vezivanja štednjaka “Gorenje” tip E71XG1-1 i E71YC2-3 (broj šeme 16172-0161) s četiri brzogrijaće ploče




Sl. 7.15 Električna šema štednjaka “Gorenje” tip E71XG1-1 i E71YC2-3

Sl. 7.15 Električna šema i šema vezivanja sklopke sa sedam položaja za grijaće ploče

Sl. 7.16 Električna šema i šema vezivanja sklopke s pet položaja za grijaće ploče

158

Staklokeramičko kuhalište:

1: grijaće područje 145mm/1,2kW 2: dvostruko grijaće područje 210/120mm/2,2kW 3: grijaće područje 145mm/1,2kW 4: prošireno grijaće područje 265x170mm/2,4kW 5: četverodijelni pokazivač preostale topline* (s bimetalima 6)

Sklopke i signalne sijalice: S1, S3: energetska sklopka S2, S4: dvostruka energetska sklopka SP: sklopka pećnice T: termostat pećnice LO1...LO6: signalne sijalice (većina modela na prednjoj ploči nema ugrađene ove sijalice nego samo LP1 i LP2) LP1: signalna sijalica za grijaća područja LP2: signalna sijalica pećnice LP: osvjetljenje pećnice

m e č a j i r g m i j : n e r m e c č i o g a n i j i ć e m r g p i a a j r j n f o n n a d i j i e e r j g n j n i j a j a n i i i r r č g a g : : N 1 2

Sl. 7.17 Šema vezivanja štednjaka “Gorenje” sa staklokeramičkom pločom *Sigurnost povećavaju upozoravajuća svjetla (pokazivači preostale topline 5) koja s posebnom svjetlošću upozoravaju koliko je dugo, po završenom kuhanju, pojedino kuhalište (grijaće podrućje) još uvijek toplo. Dok svjetla svijetle, to područje ne smijemo dirati. Mišković Milo: Električni uređaji

7



Načini grijanja pećnice: 1: grijanje donjim i gornjim grijačem 2: grijanje infra grijačem

Sl. 7.17 Električna šema štednjaka “Gorenje” sa staklokeramičkom pločom

Suvremeni električni štednjaci imaju ugrađen elektronski programski sat. Najnoviji digitalni satovi pokazuju vrijeme i omogućuju prednamještanje početka i trajanja pečenja. Na kraju pečenja vas zvučni signal upozorava, a pećnica se automatski isključi. Elektronski digitalni sat je zasebna cjelina, s napajanjem 230V i s jednim ili dva kontakta 16A koga elektromagnet može održavati zat vorenim ili otvorenim, a ovisno od namještenom početku i trajanju pečenja. Ovaj kontakt je serijski spojen sa svim grijačima u pećnici. Regulacija temperature pećnice se vrši termostatom od 50°C do 250°C. Termostat može biti smješten u istom kućištu sa sklopkom pećnice, ili odvo jeno pored iste. Njegovo uključenje pokazuje kontrolna lampa na predn joj strani štednjaka. Kada se dostigne namještena (željena) temperatura sijalica se gasi. Ponovno se pali kada temperatura padne ispod željene, a time se grijači uključuju. Sl. 7.18 Električni štednjak “Gorenje” sa staklopkeramičkom pločom i digitalnim satom Upravljanje štednjakom i početnicima je vrlo jednostavno. Regulacijski termostat i sklopka pećnice se nalaze ispod digitalnog sata, nisu smješteni u isto kućište, a zajedno sa satom služe za upravljanje pećnicom. Četiri energetske sklopke služe za upravljanje grijaćim područjima na staklopkeramičkom kućištu. Na staklopkeramičkom kućištu se nalaze i pokazivači preostale topline.

160

Svaki model iz širokog izbora štednjaka Gorenje (i drugih proizvođača) nudi brojne različite funkcije pećnice koje će pomoći da pečenje bude lakše, a jelo ukusnije. Većina modela upotrebljava samo neke od konvencionalnih funkcija (kao modeli na sl. 7.15 i 7.17), a ako se žele zaista izvrsni rezultati tada se koristi pećnica s četiri grijača, više motora, ventilatora, sijalica za osvjetljenje i sl. U tom slučaju sklopka pećnice ima više položaja za izbor različitih funkcija. Na slici 7.19 data je električna šema pećnice najboljih štednjaka “Gorenje” koji imaju sklopku pećnice s 9 ili 10 položaja (ovakva ili slična šema se koristi na mnogim novim modelima štednjaka). Funkcije pećnice štednjaka najnovije generacije (načini grijanja): Konvencionalno pečenje: donje+gornje grijanje (pečenje kruha) (Donje grijanje: za torte; Gornje grijanje: za nabujke) Infra grijanje (pilići na ražnju, pečenje) Infra grijanje s uključenim ventilatorom (pilići i pečenje)

MH: Ventilator za odvođenje pare iz pećnice prema napi; GV: okrugli grijač ventilatora; MV: motor ventilatora; IG: spušteni nfra grijač; SP: sklopka pećnice; GG: gornji grijač; DG: donji grijač; P: protektor (bimetal)

Donje grijanje s okruglim grijačem i ventilatorom (pice, krumpir) Okruglo grijanje s ventilatorom (istovremeno pečenje sitnih kolačića na tri do pet nivoa) Odleđivanje (oprezno odleđivanje ribe, pilića...) Donje grijanje i ventilator (pečenje ribe) AquaClean (1/2 litra vode i 30min grijanja) za brzo i potpuno čišćenje pećnice tj. posebne posude za pečenje

Sklopka pećnice s 10 položaja

Sl. 7.19 Električna šema pećnice suvremenih štednjaka

Standardne mjere (v x š x d) štednjaka su (v x š x d) = 85 x 60 x 60cm ili 85 x 50 x 60cm, a pećnica je volumena od 56 do 60 litara.

7




7.5 Pizza pekač (električni roštilj) Električni roštilji ove vrste su namijenjeni za pečenje pizze, hamburgera, ribe, mesa, omleta i sl. Imaju ugrađen regulacijski termostat sa signalnom sijalicom u strujni kabel (na strani koja se uklapa u roštilj). Gašenje signalne sijalice kod uključenog roštilja je znak da je grijaća ploča dostigla potrebnu temperaturu i tada treba početi s pečenjem (100°C za hamburger, 150-200°C za omlet-ribu-meso, 240°C za pizzu...). Roštilj se kao i drugi električni uređaji ove vrste, ne smije prati u vodi. Da bi se održao teonski sloj grijaće ploče treba je čistiti ubrusnim papirom ili vlažnom tkaninom poslije upotrebe dok je još umjereno topla.

Grijaća ploča

Kontakti Regulator temperature Kontrolna žarulja

Sl. 7.21 Električna šema i izgled pizza pekača *Kod ove izvedbe električnog roštilja koristi se kapilarni termostat gdje se tenperatura grijaće ploče može podešavati okretanjem odgovarajućeg dugmeta. Termostat je kapilarnom cjevčicom, u kojoj se nalazi specijalni medij, povezan s dnom grijaće ploče. Nakon postizanja namještene temperature medij se širi i tako djeluje na promjenu položaja kontakata termostata (na istom principu rade i termostati u hladnjacima).

162

7.6 Mašina za pranje rublja (perilica za rublje) Danas gotovo svako domaćinstvo ima mašinu za pranje rublja. Svi novi tipovi “perilica” imaju vodonepropusni praonik, koji je s dva amortizera i dvije (ili četiri) opruge učvršćen za kućište stroja. Praonik se do odgovarajućeg nivoa (obično 1/2) ispuni vodom s deterdžentom. Unutar praonika smješten je okretni bubanj. Na bubnju se nalazi veliki broj rupica kroz koje ulazi i izlazi otopina vodadeterdžent iz praonika. U prostoru između praonika i bubnja smješten je grijač vode. Pranje rublja je postupak otklanjanja vodotopivih prljavština s površine rublja. Za taj su proces odlučujući faktori: mehanika pranja (trljanje), temperatura (zagrijavanje vode električnom strujom), hemija i voda (otopina deterdženta i vode kao hemijska energija), te vrijeme pranja. Svi ovi faktori čine proces pranja, a njihove različite kombinacije daju različite efekte s obzirom na vrste tkanina. Mehanika pranja: Ručno trljanje prljavštine u vodi zamijenjeno je podizanjem rublja po obodu bubnja na određenu visinu zahvaljujući centrifugalnoj sili, a pri padu se međusobno trlja u vodi i tako se mehanički otklanja nečistoća. Za različite se tkanine koriste slijedeće brzine bubnja: za vrlo osjetljivo rublje od 25 do 35 o/min (vuna), za manje osjetljivo od 45 do 60 o/min. U toku pranja rublja veoma je bitna mehanika pranja, a to znači koliko se rublje vrti u jednom smjeru, stoji, pa ponovo vrti u drugom smjeru. Za pranje manje osjetljivog rublja ritam je 9-12 sekundi pranja, 3-6 sekundi stajanja; za osjetljivo rublje 3-6 sekundi pranja, 9-12 sekundi mirovanja, te za pranje vune 3 sekunde pranja i 12 sekundi sta janja (što ovisi o proizvođaču mašine). Mehanika pranja se osim za pranje koristi i za cijeđenje rublja. Efekat cijeđenja se kod bubnjastih perilica postiže većim brojem okretaja bubnja, tj. većom centrifugalnom silom, ali i ovisi i o broju i rasporedu rupica na bubnju. Međutim, ovdje postoji ograničenje jer se uslijed velike brzine može se mehanički oštetiti struktura tkanine. Brzina vrtnje bubnja kod centrifugiranja je od 400 do 1400 o/min (ovisno od proizvođača).

Temperatura je bitan činitelj pranja, jer ubrzava kemijski proces. Na 95°C pere se rublje koje treba iskuhavati, na 30 do 60°C šareno rublje i na 30 do 40°C osjetljivo rublje. Proizvode se mašine s programima pranja koje su stručnjaci za deterdžente već definirali, ali postoje i mašine s ugrađenim regulacijskim termostatom za samostalnu regulaciju temperature pranja. U prvom slučaju na praonik su ugrađena tri i li četiri termostata (npr. 30°C; 60°C i 95°C), a u drugom slučaju ugrađen je kapilarni regulacijski termostat kod koga se temperatura vode može podešavati okretanjem dugmeta na komandnoj ploči mašine. Hemija: Deterdžent-voda izuzetno su važni pri pranju. Voda otapa deterdžent i uklanja prljavštinu iz tkanine. Ako je voda tvrda treba je omekšati da se smanji taloženje kamenca koje utječe na veću potrošnju električne energije. S većom količinom vode i uz smanjenje mehanike rublje se pere nježnije. Za manju količinu rublja nije potrebna velika količina vode pa današnje perilice imaju regulaciju najmanje za dvije razine vode. Vrijeme, tj. koliko pranje traje je takođe veoma važno. Danas kad je ritam življenja sve brži, traže se i brži režimi pranja. Najduži program s iskuhavanjem rublja, ovisno od vrste perilice, obično traje od 1 sata do 3 sata. Duže pranje daje bolje efekte. No svjetski proizvođači skratili su vrijeme pranja brzim zagrijavanjem male količine vode, kavallitetnijim deterdžentima, a da se ne gubi na kvaliteti pranja. Postoje i kratki programi za male količine rublja za čije je pranje potrebna mala količina vode.

Rublje se stavlja u bubanj sprijeda (ili odozgo ako je bubanj postavljen vertikalno) kroz okrugli otvor i vratašca. Za vrijeme pranja bubanj se okreće, sa svoja tri rebra-pregrade podiže rublje koje zatim pada u otopinu i izdašno se namače. Pri tome se rublje gnječi, trlja i pere. Nakon pranja motorcrpka izbacuje prljavu vodu i zatim uzima svježu. Ovo se ponavlja više puta prilikom pranja. Nakon toga veš se više puta ispire, centrifugira, a kod nekih mašina i dodatno suši. Za pogon bubnja služi dvobrzinski polnopreklopivi jednofazni asinhroni elektromotor. U perilicama novije proizvodnje se više koristi kolektorski elektromotor koji omogućuje i tkz. slow-start (polagano ubrzanje) pri parnju, a pri centrifugiranju niz uzastopnih zaleta i zaustavl janja s rastresanjem rublja (to poboljšava efekat cijeđenja).

Sl. 7.23 Shematski prikaz dovoda i odvoda vode mašine za pranje rublja Mišković Milo: Električni uređaji

1-dovod vode iz vodovodne mreže; 2 i 3-elektromagnetski ventila; 4 i 5-posude za deterdžent: 6-mijeh guma; 7-praonik; 8-okretni bubanj; 9-najviši nivo vode pri normalnom pranju; 10-najniži nivo vode pri štednom pranju; 11-pogonski elektromotor; 12-manja remenica na osovini motora (veća remenica se nalazi na osovini bubnja); 13-klinasti remen; 14-amortizer praonika; 15-mijeh-guma; 16-cijev presostata; 17termostat; 18-ltar; 19-motorcrpka; 20-savitljiva cijev za otjecanje vode nakon pranja i ispiranja; 21-tlačni regulator najvišeg nivoa; tlačni regulator najnižeg nivoa; 23-grijač vode; 24-opruga za ovješenje praonika

7



Sl. 7.24 Pogled u perilici s gornje strane

Sl. 7.25 Pogled u perilicu sa stražnje strane

1-dovod vode preko slavine; 2-dvostruki elektromagnetski ventil; 3-posude za deterdžent; 3-praonik; 5-opruge za ovješenje praonika; 6-RSO ltar; 7programator; 8-dvostruki presostat; 9-pogonski elektromotor; 10-mala remenica na osovini motora; 11-velika remenica na osovini okretnog bubnja; 12-klinasti remen; 13-dvostruki termostat; grijač vode; 14-motorcrpka; 15-savitljiva cijev za odvod vode; 16-amortizer praonika

7.6.1 Sastavni dijelovi mašine za rublje Sastavne dijelove mašine za pranje rublja možemo podijeliti u dvije grupe: 1) mehanički sastavni dijelovi: kućište, vrata, praonik s bubnjem, razne cijevi spojke i sl. 2) električni sastavni dijelovi: elektroventili, mikrosklopka na vratima, RSO lter, programator, hidrostat, termostat, motocrpka, pogonski elektromotor, grijač i dr. 1. MEHANIČKI DIJELOVI mašine za rublje: Kućište s vratima, poklopcem, dozirnom posudom i lterom. Gotovo da je isto po obliku i izradi za sve perilice. Kućište može biti izvedeno od dekapiranog lima, a zaštićeno od korozije višestrukim emajliranjem. Na prednjoj strani se nalazi kružni otvor za vrata. Vrata se sastoje od PVC okvira, brave (na lijevoj strani), zaštitnog stakla i šarke (na desnoj strani). Dozirna posuda je dvodijelna ili trodijelna za doziranje praška za vrijeme predpranja, predpranja i ispiranja. Filtar se obično nalazi na donjoj lijevoj strani kućišta. Uloga ltra je da prilikom izlaska prljave vode zadrži tvrde predmeta i razne niti, a da ne bi dospjeli u motorcrpku i tako je oštetili. Praonik (kada) je izrađena od dekapiranog i emajliranog lima. S gornje strane je, pomoću dvije ili četiri opruge, obješen o kućište, a sa donje strane ga pridržavaju dva amortizera, takože pričvršćena za kućište. Na praonik je pričvršćen i pogonski elektromotor i protuteg (suprotno od elektromotora zbog balansa). Na zadnjoj strani praonika se nalazi trokraki nosač od livenog željeza u čijem središtu su smještena dva kuglasta ležaja, u koje je postavljena osovina okretnog bubnja. Praonik ima otvore za dovod vode, odvod vode, odvod pare i povrat zraka iz motorcrpke, a na donjoj strani i otvore za ugradnju grijača i termostata. Bubanj je izrađen od kromiranog perforiranog (izbušenog) lima, koji je prednje strane otvoren, na zadnjoj strani ima osovinu, a u unutrašnjosti tri male pregrade radi prevrtanja veša tokom pranja. Smješten je unutar praonika tako da svojom osovinom prolazi kroz dva kuglasta ležaja. Između oso vine i praonika, a ispred dva ležaja nalazi se više vodonepropusnih obručova (semeringa). Na kraj osovine bubnja montira se velika remenica. U svakoj perilici se, osim napomenutih dijelova, koriste i veliki broj gumenih i plastičnih crijeva, žičanih i plastičnih stezaljki za cijevi i sl.

164

Sl. 7.26 Rezervni mehanički dijelovi praonika i bubnja za perilicu PS 802 proizvodnje “Gorenje” 16396: ležaj 6205 2Z (manji) 16426: ležaj 6206 2Z (veći) 19810: sigrnosni prsten (seeger) 41171: brtva 52331: trokraki nosač ležaja 55003: mijeh-guma 55103: žičana spona 77721: žičana spona 79554: brtva (simering) 84793: distantna pločica

306176: protuteg 306967: bubanj 310693: prednji dio praonika 310700: velika remenica 310705: noga amortizera 310711: klinasti remen

Utvrđivanje ispravnosti i izmjena ležaja praonika Zamjena ležaja drugi je najveći popravak mašine za pranje rublja, odmah iza ugradnje novog praonika. Ova tvrdnja se p osebno odnosi na mašine u kojima su ležaji ksirani u samom stražnjem dijelu praonika, za razliku od strojeva kod kojih su ležaji smješteni u posebnom trokrakom nosaču pričvršćenom na stražnju stranu praonika (sve nove mašine imaju ovaj nosač koji olakšava zamjenu ležaja). Prije početka rada potrebno je utvrditi da li buka dolazi iz ležaja bubnja ili iz ležaja pogonskog motora. Ovo je vrlo jednostavno utvrditi ako se skine remen, a bubanj kroz vratašca (ili preko remenice) snažno zavrti najprije u jednom, a zatim u drugom smjeru. Ako su ležaji bubnja neispravni može se čuti buka karakteristična za ovu vrstu kvara. Dodatno, može se zavrtiti i osovina pogonskog motora i provjeriti ispravnost ležaja. Prije rasklapanja praonika treba nabaviti par ležaja koji su različite veličine. Za bubanj stroja treba nabaviti jedan ležaj oznake 6205 (manji) i drugi 6206 (veći). Ležaji trebaju biti zatvorene izvedbe s obje strane (nije potrebno podmazivanje u toku eksploatacije) što se označava skraćeno “2Z” (vidi sl. 7.25). Uz to, potrebno je nabaviti jednu ili dvije brtve koje sprečavaju prodor vode iz praonika uz osovinu. Postupak zamjene ležaja je sljedeći: 1. Mašinu treba odvojiti od vodovodne, kanalizacijske i električne mreže i postaviti je na veći slobodni prostor. 2. Demontirati gornji i stražnji poklopac 3. Skinuti remen (ako to već ranije nije učinjeno) 4. Demontira se velika remenica bubnja, nakon odvijanja pričvrsnog vijka sa osiguračem od odvrtanja. Potrebno je imati speci jalnu napravu-izvlakač za skidanje remenice s osovine bubnja. Nakon demontaže remenice, potrebno je skinuti sigurnosni prsten (seegerov prsten) sa osovine koji sprečava aksijalno pomicanje bubnja (ako ima skinuti i dinstantnu pločicu). 5. Laganim udarcima čekićem, preko drvene podloge na strani osovine (gdje je bila remenica) bubanj se samo malo izbije na suprotnu stranu (nekoliko centimetara). 6. Domontirati trokraki nosač (koji je za stražnju stranu praonika učvršćen sa šest vijaka. također, potrebno je koristiti specijalnu napra vu-izvlakač. 7. Sistemom poluge, kroz otvor za osovinu u trokutastom nosaču, udarcima čekićem ležaji se izbiju van (pri tome šipka se oslanja na van jski obod ležaja i to na više mjesta po obodu da bi pomicanje ležaja bilo jednoliko). 8. Nakon toga trokutasti nosač je spreman za postavljanje novih ležaja. Preporučuje se prethodno očistiti ležište nosača i namazati ga tankim slojem masti kako bi se smanjilo trenje pri postavljanju novih ležaja. Odgovarajući ležaj se postavi u ležište tako da oznake budu sa vanjske strane. Poželjno je koristiti odgovarajuće cijevi čiji promjer odgovara veličini vanjskog prstena svakog od ležaja, čime se sprečava eventualno oštećenje. 9. Ako nisu oštećene nije potrebno mijenjati dvije brtve (simeringa), jedna sa strane praonika, a druga s a strane trokrakog nosača (vidi sl. 7.25). Međutim iz preventivnih razloga ser visi to redovito čine. 10. Još preostaje da se trokraki nosač pažljivo navuče na osovinu bubnja i učvrsti sa šest vijaka za praonik. U većini slučajeva dovoljno je blokirati bubanj kroz vratašca u pravcu osovine, a laganim pritiskom trokraki nosač se utisne u konačni položaj. Poželjno je da to urade 2 osobe, da se ne oštete brtve i mijeh guma). Mežutim, nekad to nije tako jednostavno pa treba uzeti prikladnu napravu koja se postavi sa stražnje strane na rub ležaja, a zatezanjem vijka koji se uvrne u osovinu trokraki nosač se navlači na osovinu bubnja. Nakon toga se bubanj zavrti kako bi se provjerila buka. Bubanj se mora okretati bez ikakvog šuma. 11. Na kraju se ksira sigurnosni prsten (uz eventualno umetanje distantne pločice), pričvrsti velika remenica, postavi i pravilno zategne remen, montira zadnji i gornji poklopac, mašiana priključi na vodovodnu, kanalizacionu i električnu mrežu. Napomena: Kod starijih praonika bez trokrakog nosača ležaji su ksirani u stražnjoj strani i za njihovu zamjenu treba potpuno demontirati cijeli praonik, izvaditi ga izvan mašine pa zamijeniti ležaje. Mišković Milo: Električni uređaji

Sl. 7.27 Pogled kroz stražnji poklopac na trokraki nosač u kome su smještena dva ležaja koja treba zamijeniti (kroz nosač i ležaje prolazi osovina bubnja na čijem se kraju nalazi velika remenica)

7

Sl. 7.28 Montaža i zatezanje remena: odgovarajućim ključem otpustiti vijke 1 i 2 (ako već ranije to nije učinjeno kod skidanja remenice), rukom pomjeriti pogonski motor na dole da remen bude normalno zategnut i ključem pritegnuti vijke 2 i 1



Upoznali smo se samo s najvažnijim mehaničkim dijelovima perilice. Električni dijelovi su puno kompliciraniji i zbog toga će biti obrađeni puno podrobnije uz napomenu da su pojedini dijelovi već obrađeni (npr. elektroventil i pogonski elektromotor, kapilarni termostat i sl.). 2) ELEKTRIČNI DIJELOVI mašine za rublje: RSO FILTAR Uloga mu je da kompenzira uzroke radio smetnji koje nastaju iskrenjem između kontakata na programatoru (i četkicama elektromotora) pri uključenju i isključenju pojedinih električnih elemenata, a posebno kod reverziranja (promjena smjera okretanja elektromotora kod miješanja rublja). RSO (radio-smatnje-otklanjene) ltar je obično valjkasta oblika sa po dva izvoda s obje strane (+ PE izvod za zaštitu) na čijem kućištu je shematski (i bojom) označeno koji izlazni izvod pripada ulaznom i obrnuto. Najčešće je spojen serujski u glavni strujni krug ili u seriju s elektromotorom koji i jest najčešći izvor smetnji.

MIKROSKLOPKA VRATA Uloga ove elektronske sklopke je da blokira otvaranje vrata bubnja u toku rada mašine (ili ako se vratašca bubn ja iz bilo kog razloga otvore ona isključi daljni rad stroja). Smještena je s unutarnje strane kućišta nasuprot bravici vrata, a preko koje se i aktivira. Kada se vrata bubnja zatvore, nosić bravice pokrene elastičnu polugu mikrosklopke i tako se uključe kontakti sklopke. Kada se mašina isključi vratašca se ne mogu otvoriti još nekoliko minuta (da se izbjegne temperaturni “šok” za rublje). Zbog toga je mikrosklopka opremljena s mehanizmom na principu bimetala koji blokira bravicu vrata još nekoliko minuta).

Sl. 7.30 Jedna od izvedbi mikrosklopke vrata koja je veoma jednostavna ali se ne može popravljati

Sl. 7.29 Jedna od izvedbi RSO ltera (izgled i električna šema) Ispitivanje ispravnosti i izmjena RSO ltera: Naispravan RSO ltar će na opći rad mašine djelovati na slijedeći način: • mašina uopće ne radi • smetnja u radu elektromotora • elektromotor uopće ne okreće i sl. Često u toku rada mašine RSO-ltar eksplodira što je popraćeno dimom i neugodnim mirisom. RSO-ltar se može vrlo jednostavno zamijeniti, a i ispitati prateći gornju šemu (provjera L-L: mali otpor; provjera L-PE: veliki otpor; provjera N-N: mali otpor; provjera N-PE: veliki otpor)

166

Utvrđivenje ispravnosti i zamjena mikrosklopke: Neispravna mikrosklopka na opći rad mašine djelovat će na slijedeći način: • nakon uključenja “ne radi ništa”na bilo kom programu • mašina u toku rada stane - i ponovno ne radi ništa. Zamjena mikrosklopke:  prednji rub mijeh gume na vratima odvoji se od kućišta i to na strani gdje je smještena mikrosklopka. Ako je neispravnost nastala u toku rada treba vodu iz bubnja prethodno ispustiti kroz lter ili spuštenu odvodnu cijev.  Odvoje se tri priključna vodiča mikrosklopke, a izravno se spoje ona dva koja su skinuta s L i C (spoj se izolira).  Mašina se priključi na električnu mrežu, programator postavi u položaj npr. centrifuge i uključi. Ako mašina radi znak je da je mikrosklopka neispravna i mora se zamijeniti novom.

GRIJAČ VODE Grijač vode je cjevastog oblika snage od 1,9kW do 2kW i postavlja se u praonik s zadnje strane (u donjem dijeli ispod okretnog bubnja). Izvodi grijača su obično iz vedeni na prirubnicu gdje se nalazi i stopica za priključak zaštitnog PE vodiča. Ukoliko pregori lako se zamijeni pazeći pri tom na pravilan položaj gumene brtve koja sprečava prodor vode iz praonika. TERMOSTATI Termostat je termička jednopolna sklopka serijski spojena s grijačem vode. Metalna je kapica termostata u neposrednom kontaktu s vodom praoniku, a preko koje se prenosi toplina na bimetalnu pločicu unutar termostata. Nakon zagrijavanja vode na određenu temperaturu bimetalna pločica se savije i tako kontakt termostata mijenja položaj. S obzirom na izvedbu termostati mogu biti: • jednostruki (s dva priključna kontakta) • dvostruki (s četiri ili tri priključna kontakta). Jednostruki termostati reguliraju samo jednu temperaturu vode, dok dvostruki reguliraju dvije različite temperature. S obzirom na položaj kontakata u normalnom (hladnom) stanju razlikuju se normalno zatvoreni (NZ) i normalno otvoreni (NO) termostati.

zbog toga prestaje i reverziranje bubnja. Kad se voda zagrije na nazivnu temperaturu termostata (35-40°C za vrijeme 15 do 20minuta) kontakti termostata se zatvaraju, uključuje se elektromotor programatora i dalje se zagrijavanje odvija vremenski preko kontakata programatora. U mašine s ovim načinom zagrijavanja vode ugrađuje se i sigurnosni termostat koji sprečava pregrijavanje, a koji je NZ izvedbe 88°-90°C i spojen u seriju s grijačem. Znači kod ovog načina zagrijavanja vode u praonik veš mašine se ugrade dva termostata, jedan NO 38°C, a drugi NZ 88°C (ili dvostruki NO/NZ 38°C/88°C). U perilicama nove generacije ne koriste se ovakvi bimetalni termostati. Regulacija temperature se vrši elektronski, a kao ulazni podatak za tu regulaciju služi temperaturna sonda (npr. NTC otpornik). Utvrđivenje ispravnosti i zamjena termostata: Termostati spadaju u one električne dijelove koji se vrlo rijetko kvare, a kada se to dogodi nikakav popravak ne dolazi u obzir i mora se ugraditi novi. Neispravnost termostata se manifestira na nekoliko načina: • temperatura vode odstupa od željene (pri tome program pranja se odvija normalno). • voda se zagrijava više od 20 minuta, a programator se ne okreće (pri zagrijavanju vode sistemom termo-STOP). • dugme programatora ne pomiče se iako je voda pregrijana (kod termostatskog načina zagrijavanja vode). Napomena: Iste ili slične manifestacije kvara mogu se javiti i uslijed naispravnosti programatora, grijača i sl. te se najprije oni ispituju, a na kraju se provjerava termostat. Ako je kvar takav da se posumlja u ispravnost termostata treba mašinu isključiti iz električne mreže, skinuti stražnji poklopac, odvo jiti vodiče i označiti gdje koji dolazi, izvijačem izvaditi termostat iz gumene obloge i provjeriti da li na metalnom dijelu ima naslaga kamenca. Kamenac može izazvati odstupanje temperature. Potpuna provjera ispravnosti se izvodi tako što se metalni dio termostata stavi u vodu, voda se postepeno zagrijava (temperatura vode se može mjeriti uronjenim termometrom), a na izvode termostata spoji se ommetar (ako je dvostruki prvo na izvode za manju temperaturu). U momentu promjene položaja kontakata (pratimo kazaljku instrumenta) očita se temperatura vode i uporedi s nazivnom koja je otisnuta na obodu termostata (ne smije bitno odstupati). Potreban je termometar za mjerenje temperature vode od 0 do 100°C.

Sl. 7.31 Dvostruki termostat 38/88°C tipa NZ (normalno-zatvoren) Postoje tri načina zagrijavanja vode: vremensko, termostatsko i zagrijavanje po sistemu termo-STPOPA. Vremensko zagrijavanje: izvodi preko programatora (programator uključi grijač ovisno od izabranog programa, određeno vrijeme, za koje se voda približno zagrije na predviđenu temperaturu). Nedostatak ovog načina je da konačna temperatura vode ovisi o početnoj temperaturi vode u vodovodnoj mreži i naponu električne mreže. Ovakav način se gotovo više i ne susreće na novim mašinama. Termostatsko: izvodi se preko programatora, a termostati reguliraju temperaturu pojedinačno, što znači da je za svaku predviđenu temperaturu predviđen po jedan. Kad voda u praoniku dostigne nazivnu temperaturu označenu na termostatu, kontakti termostata se otvore i time prekidaju napajanje grijača. Kod ovog načina zagrijavanja vode u praonik veš mašine se ugrade t ri NZ termostata (npr. dvostruki 38°C/88°C; i jednostruki 60°C). Sistem termostopskog zagrijavanja je kombinacija termostatskog i vremenskog načina zagrijavanja. U ovom slučaju se koristi termostat tipa NO 35-40°C. Na određenom dijelu programa za grijanje programator isključuje motorić programatora i serijski ga povezuje s NO termostatom uz istovremeno uključenje grijača vode. Kako su kontakti termostata otvoreni, elektromotor programatora ne dobiva napon pa Mišković Milo: Električni uređaji

Sl. 7.32 Potpuna provjera ispravnosti termostata Postupak ugradnje novog (ili provjeravanog termostata) obrnut je od postupka pri vađenju. Preporučuje se, prije umetanja termostata, po metalnom obodu kapice nanijeti slij univerzalnog lepila radi boljeg brtvljenja.

7



PRESOSTAT (HIDROSTAT) To je kombinirani hidroelektrički uređaj koji regulira razinu (nivo), odnosno količinu vode u praoniku. Prema konstrukciji može biti jednostruki ili dvostruki. Jednostruki presostat regulira stalno istu razinu vode za razliku od dvostrukog koji može regulirati dvije različite količine vode što ovisi o odabranom programu pranja. Moguća su dva stanja presostata i to “PUN” i “PRAZAN”. Na jednostrukom presostatu električni priključci označeni su bro jevima 1, 2, 3 ili 11, 13 i 13. Kod dvostrukih presostata, zbog dvije različite razine vode koje regulirau, postoje dvije grupe od po tri priključka. Kako bi se međusobno razlikovali, priključci za manju količinu vode označeni su rimskim brojevima I, II, III ili 11, 12, 13, Grupa priključaka za veću količinu vode označena je brojevima 1, 2, 3 ili 21, 22 i 23.

Sl. 7.34 Karakteristična stanja hidrostata 1-priključne stezaljke; 2-regulacija nivoa; 3-regulacija gornja; 4-kućište; 5-nepokretni kontakti; 6-pokretni kontakt; 7-cijev hidrostata; 8-prirubnica hidrostata; 9membrana; 10-lter; 11-sabijeni zrak; 12-razina vode u cijevi hidrostata

Sl. 7.33 Jednostruki hidrostat

168

Pri označavanju s dvoznamenkastim brojevima prva znamenka označuje razinu vode i to za manju razinu broj 1, a za veću razinu broj 2. Druga znamenka označuje broj priključka u toj grupi. Tako naprimjer priključak s oznakom 23 pripada grupi za reguliranje veće razine vode i treći je po redu u toj grupi. Presostat je jednostatvna tlačna sklopka, spojena u strujni krug programatora ili elektroventila. Njegova je zadatak da u trenutku kada se praonik napuni dovoljnom količinom vode isključi iz strujnog kruga elektroventil (prekine dovod vode) i uključi motorić za pokretanje programatora koji određuje daljni tok operacija. Prema principu spojenih posuda razina vode u praoniku jednako raste kao i u cijevi presostata u kojoj se uslijed toga stvara sve veći tlak zraka u gornjem dijelu koji je navučen na tuljak presostata. Kada se praonik napuni do određene razine tlak zraka u cijevi presostata preko gumene membrane promijeni položaj kontakta iz stanja “PRAZAN” kad su kratko spojeni priključci 1-2 (I-II; 1112) u stanje “PUN” kada su kratko spojeni priključci 1-3 (I-III; 11-13). U neke perilice se ugrađuju i presostati za tri razine vode. Utvrđivenje ispravnosti i zamjena hidrostata: Neispravan hidrostat na opći rad mašine djelovat će na slijedeći način: • mašina nikako ne prima vodu (nije uključen kontakt 1-2 (11-12) hidrostata preko kojeg se aktivira elektroventil) • mašina dozira (prima) premalo ili suviše vode (hidrostat neispravno nareguliran ili je začepljena cijev hidrostata). Hidrostat se također, rijetko kvari. U većini slučajeva kvar nastaje na cijevi koja povezuje lter ili dno praonika s hidrostatom. Otklanja se tako što se ta cijev skine i običnom pumpom za zrak pročisti. Provjera ispravnosti hidrostata se izvodi zračnom pumpom ili puhanjem iz usta u cijev hidrostata (čuje se “klik” kada se zrak upumpa kroz cijev u hodrostat, a istovremeno ommetrom se proverava da li kontakt 1-2 otvara, a kontakt 1-3 zatvara). Provjera ispravnosti dvostrukog hidrostata sa šest kontakata se izvodi na sličan način, a razlika je da se čuje dva puta “klik”. Koriste se i hidrostati sa sedam kontakata čija provjera ispravnosti je nešto teža. Provjera ispravnosti dvostrukog hidrostata sa sedam priključnih stezaljki (vidi el. šemu datu na sl. 5.26 str. 106) izvodi se na taj nači da se mašina isključi sa el. mreže, skine gornji poklopac, izvadi hidrostat i skine cijev sa hidrostata (sl. 7.28). Ommetrom se provjerava stanje kontakata za tri karakteristična slučaja: a) bez tlaka na ulaznoj prirubnici hidrostata: kontakti 11-12 kratkospojeni; otvoreni 11-13 kontakti 21-22 kratkospojeni; otvoreni 21-23 i 21-24 b) prvi “klik”: kontakti 11-12 kratkospojeni; otvoreni 11-13 kontakti 21-22 otvoreni i 21-24; krakospojeni 21-23 c) drugi “klik”: kontakti 11-12 otvoreni; kratkospojeni 11-13 kontakti 21-22 otvoreni; krakospojeni 21-23 i 23-24 Napomena: Kod ove izvedbe hidrostata grupa priključaka 11-1213 se koristi za veću količinu vode, a grupa priključaka 21-22-23-24 se koristi za manju količinu vode.


Sl. 7.35 Sedam stezaljki na dvostrukom hidrostatu Zamjena hidrostata se izvodi veoma jednostavno, a najvažnije je, u beznaponskom stanju, obilježiti električne vodove i pravilno ih spojiti na stezaljke novog hidrostata (poseban oprez ako je dvostruki).

MOTORPUMPA Motorpumpa na za to određenom mjestu u programu u procesu u procesu pranja, izbacuje vodu iz uunutrašnjosti mašine. Pumpu pokreće jednofazni samozaletni motor s pomoćnom fazom izvedenom u obliku nekoliko kratkospojnih zavoja žice (vidi str. 99). Snaga motora može biti od 70 do 120W. Svaka motorpumpa se sastoji iz više dijelova (električni namot, rotor s osovinom, turbina...) ali se od sastavnih dijelova kao rezervni može nabaviti samo brtveni prsten (semering) osovine rotora. To je ujedno i najosjetljiviji dio koji sprečava prodor vode iz turbinskog dijela uz osovinu rotora na namot (vidi sl. 7.38).

Sl. 7.36 Motorpumpa u mašini za rublje 1-gumeno crijevo (mijeh guma) koje povezuje praonik i lter za čišćenje; 2-lter za čišćenje; 3-motorpumpa; 4-savitljiva cijev za otjecanje vode iz pumpe u knalizaciju; 5-cijev hidrostata

7



Za većinu mašina za rublje isključivo se koristi osovinska brtva oznake 22-6-7 (22mm vanjski promjer brtve, 6mm unutrašnji promjer brtve i 7mm označuje debljinu brtve, vidi sl. 7.38). Utvrđivenje ispravnosti i zamjena motorpumpe: Neispravna motorpumpa na opći rad mašine djelovat će na slijedeći način: • mašina nikako ne izbacuje vodu na dijelu programa gdje je to predviđeno (kod ispiranja, centrifugiranja). Napomena: Prvo treba provjeriti da nije odvodna cijev oštro savi jena ili začepljen izlazni lter (u tom slučaju pumpa izbacuje vodu, ali nedovoljno tako da poslije centrifuge rublje nije dobro iscijeđeno). Utvrđivanje ispravnosti: Dugme programatora treba postaviti na dio programa predviđen za izbacivanje vode, najbolje na posljednji dio normalnog programa predviđen za centrifugiranje. Stroj uključiti u rad i usmjeriti pažnju na prostor gdje je smještena motorpumpa (tamo gdje se nalazi odvodno crijevo). Ako se ne čuje nikakav zvuk, treba provjeriti radi li bilo koji drugi sastavni element, npr. pogonski motor ili elektroventili. Ako se utvrdi da ne rade očito je kvar na drugom mjestu (priključni vod, programator).

Ako se utvrdi da rade onda treba provjeriti: da li je prisutan napona 230V~ na stezaljkama pumpe. To se jednostavno ustanovi univerzalnim instrumentom za mjerenje napona. Ako napona nema, a voda je u praoniku, programator na programu centrifuge i stroj uključen u rad, uzrok kvara treba tražiti u neispravnim priključnim vodičima pumpe i pripadajućem kontaktu u programatoru (do ovog kontakta “dovest” će nas jedan od priključnih vodiča motorpumpe). Skinuti poklopac programatora i provjeriti ispravnost sklopke-kontakta za uključenje, u ovom slučaju, motorpumpe. S vremenom se može dogoditi da se pomični kontakt deformira tako da ne nalegne na nepomične, ili je zaprljano ili oštećeno spojno mjesto pa ne ostvaruje kvalitetan spoj. U većini slučajeva problem se može riješiti vrlo jednostavno. Spojno mjesto izbrusiti nim brusnim papirom i pravilno namjestiti pomični kontakt. Ako se utvrdi prisustvo napona 230V~ na priključcima pumpe, uzrok kvara može biti na nekom od izvoda (vrlo rijetko, npr. odlemi se Cu žica od namota) ili je pak pregorio električni namot (svitak). Češće riječ o pregaranju namota što se može ustnoviti ommetrom. Ako se pak čuje zvuk iz smjera motorpumpe na programu izbacivanja vode znači da je električni namot pumpe pod naponom, što ujedno znači na eliminirano niz mogućih uzoraka kvara. Postupak je sljedeći: 1. Mašinu isključiti iz el. mreže i skinuti stražnji poklopac. 2. Pokušati okrenuti rotor pumpe zakretanjem ventilatora za hlađenje kako bi utvrdili da nije riječ o mehaničkoj blokadi turbine.

Sl. 7.37 Blok dijagram koji opisuje što je uzrok kvara kada “MAŠINA ZA RUBLJE NE IZBACUJE VODU” *Ovakve tabelarne dijagnostike greške se daju za razne karakteristične kvarove

170

Ako osjetimo da se rotor teško okreće ili je potpuno blokiran znači da je u turbinskoj komori pumpe neko strano tijelo ili je kvar u nosačima rotora s ležajima. U prvom slučaju dovoljno je skinuti poklopac s turbinske komore i izvaditi st rano tijelo (čačkalica, dugme, ukosnica i sl.). U drugom slučaju najbolje je ugraditi novu motorpumpu. Ako se rotor motorpumpe okreće kad se uključi program za izbacivanje vode, a voda se ne izbacuje uzrok kvara može biti: 1. blokiran dotok vode od praonika do turbinske komore motorpumpe, čemu može biti uzrok npr. začepljenje maramicom, pa treba otvoriti ltar. Čišćenje ltra je rutinski posao, no treba naglasiti da se ponekad ltar začepi i nakon jednog pranja ako prano rublje ostavlja dlačice ili se oslobodi kamenac s grijača. 2. neispravna turbina rotora (npr. oštećen navoj i turbina proklizava na osovini rotora). 3. Blokiran odvod vode iz pumpe (oštro savijena ili prignječena odvodna cijev). Kod novih mašina ovaj problem je riješen tako što je na gumenu odvodnu cijev navučena rebrasta plastična, pa je cije v eksibilnija i ne može se oštro savijati.

Sl. 7.38 Motorpumpa snage 80W

Sl. 7.39 Rastavljena motorpumpa: 1-poklopac turbinske komore 2-turbina 3-brtva osovine (semering koji sprečava podor vode iz pumpe u motor) 4-podnožje turbinske komore 5-brtva podnožje-poklopac 6-kućište turbinske komore i prednjeg ležaja 7-rotor 8-statorski paket limova 9-električni namot (svitak) 10-nosač zadnjeg ležaja 11-vijci za spajanje 12-ventilator za hlađenje

Napomena : ukoliko se rastavi motorpumpa tada iskoristiti priliku da se temeljito pregleda i očisti. Kod skidanja turbine s osovine treba biti obazriv (kod nekih pumpi je teško izvodljivo) zbog toga što je zavrnuta i zalijepljena na navoj osovine. Skidanje električnog namota također je komplicirano, a zahtijeva izbijanje jedne strane magnetne jezgre na kojoj se nalazi namot. Zbog toga se, kod pregaranja namota, obično postavlja nova pumpa. Ako je kvar motorpumpe otklonjen njenim rasklapanjem iskoristiti priliku da se temeljno očisti: skinuti kamenac iz turbinskog dijela (1-2kg kamenca tokom godine prođe kroz pumpu); pregledati brtvu, a ako je potrebno i zamijeniti je; pregledati ležajeve; provjeriti aksijalni hod rotora (1-2mm)


7



ELEKTROVENTILI (elektromagnetski ventili) To je “električna slavina” koja funkcionira na elektromagnetskom principu (obrađeni na str. 75). PROGRAMATOR Automatski rad mašina za pranje rublja omogućen je primjenom posebnog uređaja koji se naziva programator. To je višepolna vremenska sklopka koja uklapa i isklapa pojedine strujne krugove u toku programa pranja, čiji je redoslijed unaprijed određen konstrukcijom i električnim spojem programatora. Sve operacije tokom pranja vremenske su, osim operacije punjenja vodom i zagrijavanja vode. Razlikujemo dvije izvedbe programatora: elektromehanički i mikkrokompjutorski. Sastavni dijelovi Elektromehanički programator je sastavljen iz iz

slijedećih dijelova: kućišta, elektromotora za pokretanje, grebenastih rotorajućih dijelova s osovinom, pomičnog i nepomičnog kontakta, satnog mehanizma (reduktora) i termoreleja (blokirnog releja). KUĆIŠTE je izvedeno od lima i odgovarajućeg izoalcionog materijala (tekstolita). ELEKTROMOTOR za pokretanje mali sinhroni samozaletni i objašnjen je na str. 102. GREBENASTO-ROTIRAJUĆI DIO S OSOVINOM je najosjetljiviji dio programatora. Na osovinu su pričvršćene bakelitne okrugle ploče s odgovarajućim grebenima i utorima koji, pri okretanju osovine, podižu odnosno spuštaju, pomične kontakte programatora po unaprijed određenom redoslijedu. Ako se neki dio grebena slomi cijeli programator je neupotrebljiv. POMIČNI I NEPOMIČNI KONTAKTI izrađeni su od specijalne legure, elastični su, omogućuju velik broj uklapanja i isklapanja, nazivne struje 15A i napon 230V. najčešći kvarovi programatora se upravo odnose na oštećene kontakte uslijed velikog broja preklapanja i time stvorene topline u momentu uklapanja i isklapanja električnih elemenata. SATNI MEHANIZAM (reduktor) se sastoji od sistema zupčanika tazličitih veličina i broja zubaca preko ko jih istekom određenog vremena (obično 2min.) pomiče rotirajući dio programatora za 1 impuls. Preko reduktora se zakreću posebne ekscentrične ploče na osovini (1-2 i 3), koje su neovisne o grebenastim pločama. Te ploče djeluju na posebne kontakte preko ko jih se ostvaruje lijevo-desno okretanje motora. TERMORELEJ (blokirni relej) je specijalni električni uređaj ugrađen samo kod nekih programatora. Koristi se kod strojeva sa termostatkim zagrijavanjem vode. Zadatak termoreleja je da u određenom momentu (impuls nakon uključenja grijača) blokira osovinu s grenenima sve

172

Sl. 7.40 Princip rada programatora PG 1000 (“Gorenje”) Krivuljar broj 10 sa svojim kontaktima a) Karakteristično stanje kada p omični kontakt 28 je u “neutralnom” položaju, npr. dugme programatora u početnom položaju STOP; b) Karakteristično stanje kada je pomični kontakt 28 u spoju s nepomičnim kontaktom 31, i to na početku programa 3 (voda zagrijava 27 minuta na temperaturu 60°C); c) Karakteristično stanje kada je pomični kontakt 28 u spoju s nepomičnim kontaktom 35, i to između programa 8 i 9 (voda zagrijava 12 minuta na temperaturu 38°C).

do trenutka zagrijanja vode na određenu temperaturu. Tada termostat isključi svitak termoreleja i programator se dalje nesmetano okreće. Za vrijeme zagrijavanja vode, tj. dok je grebenasto-rotirajući dio blokiran, elektromotor programatora nesmetano okreće ekscentričnu ploču preko koje je omogućeno okretanje bubnja lijevo-desno. Mikrokompjutorski programator je složen elektron-

ski sklop koji generiše vremenske takt-impulse. Sa ugrađenim relejima i tiristorima pokreće izlazne uređaje: el. motor, el. pumpa, grijač i sl. Princip rada elektromehaničkog programatora Mali sinhroni elektromotor okreće grebenastorotirajući dio i time omogućuje uklapanje i isklapanje kontakata programatora u određenim vremenskim inter valima. Naprimjer, programator mašine za pranje rublja PS 802 je tipa PG 1000 i sadrži 14 grebenasto-rotirajućih dijelova (krivuljara). Slika 7.40, zbog jednostavnosti, prikazuje karakteristična stanja samo jednog, a koji je zadužen za uklapanje i isklapanje grijača vode preko hidrostata i termostata 38°C ili 60°C (vidi el. šemu 5.26 str. 106 i sliku 7.42).

Sl. 7.41 Pogled u unutrašnjost elektromehaničkog programatora

Mogući kvarovi i smetnje na programatoru 1. Kvar: Mašina uzme vodu i stane (grijač i hidrostat ispravni). Programator u toku pranja stao, a bubanj se peprestano okreće u jednom smjeru. Uzrok: Pregorio električni namot motorića za pokretanje programatora. Hahvat: Izmijeniti električni namot ili kompletan motorić 2. Kvar: Kao pod 1 (električni namot motorića ispravan). Uzrok: Oštećen zupčanik na rotoru elektromotora programatora. Oštećen neki od zupčanika satnog mehanizma (reduktora). Pukao greben na rotirajućem dijelu. Pukao jedan od kontakata. Nedovoljan spoj pomičnih i nepomičnih kontakata. Zahvat: Izmijeniti kompletan motorić programatora ili samo rotor (kod nekih programatora može se izmijeniti i sam zupčanik. Izmijeniti kompletan satni mehanizam (reduktor). Izmijeniti grebenasto-rotirajući dio s osovinom. Ugraditi nov programator. Obraditi spojna mjesta i kontakte pravilno namjestiti. 3. Kvar: Izvlačenjem dugmeta (ručice) programatora mašina se ne uključuje u rad. Ovaj kvar se javlja kod mašina koje se izvlačenjem dugmeta uključuju. Uzrok: Deformirani kontakti za uključivanje. Mehanički pukao zglob osovine programatora. Zahvat: Obraditi spojna mjesta i glavne kontakte pravilno formirati. Ako je mehanički moguće zglob trenutnim ljepilom zalijepiti za osovinu. 4. Kvar: Nakon zagrijavanja vode na određenu temperaturu programator i dalje stoji na istom mjestu (termostat ispravan). Ovaj kvar se javlja na programatorima s ugrađenim termorelejem (blokirnim relejem). Uzrok: Kotva termoreleja ostala blokirana. Zahvat: Podmazati kotvu, a povratnu oprugu lagano istegnuti. 5. Kvar: Programator prebrzo dođe na STOP (voda u bubnju nije zagrijana za vrijeme pranja). Uzrok: Izgorio električni namot termoreleja. Zahvat: Izmijeniti termorelej na programatoru. Napomena: Novi tipovi mašina imaju ugrađen mikrokompjutorski programator, umjesto klasičnog elektromehaničkog. Ukoliko se pregledom utvrdi da su ispravni ulazni uređaji (nivo sklopka, termostati...) i izlazni uređaji (el. ventili, grijač, motorpumpa, pogonski motor), preostalo je da je kvar u programatoru (potrebno je zamijeniti cijeli modul programatora).


7



k e s 0 9 n i m 3

4 1

k e s 0 9

3 1 › . . . . . . . . . 2 1 › . . . . . . . . . 1 1 › . . 0 1 › . . . . . . . . . . . . . . . . 9 › . . . . . . . . . . . . 8

k e s 0 9 k e s 0 9 n i m 3 k e s 0 9 k e s 0 9 k e s 0 9 k e s 0 9 n i m 6 n i m 6 n i m 6 n i m 6 n i m 6 n i m 6 n i m 6 n i m 6 k e s 0 9 k e s 0 9 n i m 6 n i m 6 n i m 3

. . . . . . . 7 › 6 › . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 › . . I . . . . . . N . . . . . L . . . A . . . . . . M 4 › R . . . . . O . . . . . N . . . . . 3 › . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 › . . . . . . . . . . . . . 1

n i m 3 k e s 0 9 k e s 0 9 n i m 3 k e s 0 9 n i m 3 k e s 0 9 k e s 0 9 n i m 3 k e s 0 9 n i m 3 k e s 0 9 k e s 0 9 n i m 3 n i m 3 n i m 3 n i m 3 n i m 3 n i m 3 n i m 3 n i m 6 n i m 6 n i m 6 n i m 6 n i m 6 n i m 6 n i m 6 n i m 6 k e s 0 9 k e s 0 9 n i m 6 n i m 6 n i m 3 P O T S

I N T A K I L E D

- i t n k o a K t I M A R G O R P

→ a t u n i m 3 k e s 3 ←

P O T S

. . . 5 1

P O T S P O T S

P O T S

i n t e r k o p e N i n t e r k o P

0 0 0 1 G P

2 7 7 6 1 5 4 2 4 8 6 8 9 5 7 1 - 2 - 3 2 3 5 2 3 3 3 3 G 1 2 1 4 2 4 4 T D

A

P O L K S I P O L K U

B

P O L K S I P O L K U

8 2

C ° 8 8 A I T J A C T U S B O I M R R T S E I T D

6

8 2

4 1

E R U E A J T J E N N A R A R P R P A P C C L L D I ° ° E A 0 8 I T R P 6 3 T N P M T T N E L U A A E V V I T T T P S S O O N R O O R R T E O M K E K V T M R R . L E L O E E L L E M T T E E

7 2 E D O V D O V O D / . R T N A E G C U I A F K R T T A N R E K C

5 2

A R O T A M A R G O R P R I I O T O O V I M N

7 2

0 0 8 / 0 0 4 A A J I G C U U F B I I R R T T N S I E D C

1 4 A G U F I R T N E C / A J I C U B I E J R N T A S I R D P

7 2

E J E J N N A A R R P P O O N N L T A A M K R I L O E N D

7 5 4 4 T D G

2 4

8 2

k k e e s s 3 9 - k k e e s s 2 6 1 - k k A e s e R s 9 3 E J E E M O J J S N N N A S E A A R N D R - P E . P . J O K M V M I R L O E R J I O E P L N D

4 1 k e s 8 4 2 4 E D O V . T O D / T N E C . T A R K

) i n e b e r g ( e j l u k s m a r g o r P 4 v i r k e

3 2 1 0 3 2 1 1 1 1 1 1 9 8 7 6 5 4 Sl. 7.42 Kružni dijagram programatora PG 1000 (Gorenje) služi za utvrđivanje neispravnosti nekog od kontakata *Naprimjer, ako u toku programa 7 “mašina stane”, ne izbacuje vodu, potrebno je ispitati sklop kontakata na grebenu 11. Iz dijagrama je vidljivo da se u cijelom toku programa 7, a u sklopu 11 krivuljara, moraju zatvoriti kontakti 6-25 (za uključenje motorpumpe).

174

Sl. 7.43 Električna šema mašina za pranje rublja tip PS 802 801D proizvodnje “Gorenje” Popravak i izmjena programatora: Iako je programator najsloženiji i najosjetljiviji dio u mašini za pranje rublja, u nekim slučajevima može se popravljati ako se posjeduje odgovarajući rezervni dio i što je još važnije, strpljenje. Za sada se za neke vrste elektromehaničkih programatora kao rezervni dio može nabaviti elektromotorić za pokretanje i blokirni relej, dok mikrokompjutorske programatore organizirani servisi proizvođača, skoro redovito mijenjaju kompletno (izmjena se svodi na jednostavno prespajanje vodova s neispravnog na novi).

7

Sl. 7.44 Popravka na kontaktima programatora PG 800 ( skinuti izolacione poklopce, skinuti jednu ili obje bočne strane s kontaktima, pregledati kontakte, nekada je dovoljno spojna mjesta obrusiti fnom turpijom ili pravilno namjestiti pomični kontakt) *Pregledom krivuljara vidimo da ih ima 12 od čega su 1 i 2 neovisni od ostalih i služe za promjenu smjera lijevo-desno. Ovaj programator se ne može koristiti za mašinu PS 802 čija je el. šema data sl. 7.43 (potreban je programator s 14 krivuljara, PG 1000). Mišković Milo: Električni uređaji



7.7 Mašina za pranje posuđa (suđerica) Suđerice su vrlo složeni uređaji, jer isto kao i perilice za rublje moraju biti priključene na električnu, vodovodnu i kanalizacionu mrežu. Imaju 4 do 8 programa predpranja, pranja, ispiranja i sušenja. Princip rada mašine za pranje posuđa zasniva se na prskanju tople vode kroz jake sapnice (mlaznice) na suđe iz svih pravaca i pod rotacijom. Sistem sapnica radi na sličnom principu kao vrtni sistem za zalijevanje: voda pod pritiskom izbija kroz sapnice, a reaktivna sila okreće cijev sa sapnicama tako da mlazevi prskaju po posuđu složenom u žičane korpe. U mašini se obično nalaze dvije rotirajuće cijevi sa sapnicama, jedna na dnu (s donje strane), a druga u sredini prostora za pranje. Posuđe je složeno u dvije žičane korpe, jedna (veličine XXL) pri dnu i iznad prve rotirajuće cijevi, a druga (XL) pri vrhu prostora za pranje i iznad druge rotirajuće cijevi. Sistem za raspršivanje vode *Sistem za “zalijevanje” smješten je na zadnjoj strani kade, a sastoji se od dvije okretne cijevi sa sapnicama. Recirkulaciona pumpa (RCP) pogoni vodu kroz sistem za raspršivenje, a kada je pranje gotovo ista (ili druga) pumpa izbacuje vodu. Pritom se tokovi mijenjaju aktiviranjem elektromagnetskih ventila koji skreću vodu u određene cjevovode. Može se koristiti i druga elektromotorna pumpa za izbacivanje vode.

Sl. 7.45 Princip rada mašine za posuđe 1,2: elektromotor i recirkulacijska pumpa; 3: gornja i donja okretna cijev s mlaznicama; 4: lter; 5: elektromotor i pumpa za ispuštanje vode; 6: elektromagnetski ventil za ulaz vode; 6: elektrodozator sredstva za omekšavanje vode; 7: spremnik soli za omekšavanje vode; 8: hidrostat; 9: dvije žičane korpe; 10: mikrolter; 11: dovodna cijev za priključak na vodovodnu instalaciju sa grubim lterom 13; 12: odvodna cijev u kanalizacionu instalaciju

Perilica posuđa priključuje se na hladnu vodu pa svi modeli imaju ugrađene grijače s termostatima koji griju vodu na programiranu temperaturu (npr. 45°C; 55°C; 65°C; 70°C). Recirkulacijska pumpa, ugrađena na vrhu motora, brizga vodu kroz cijevi u sapnice, a koje vodu pod pritiskom raspršuju po posuđu. Ona se nalazi u donjem dijelu mašine, a ima zadatak da recirkuliše vodu, tj. propusti je više puta kroz cjevovod-sapnice i ltere. Za pogon pumpe se koristi jednofazni asinhroni kavezni motor (s kondenzatorom), motor s kratkospojnom fazom ili jednosmjerni motor. U mašini se koristi i druga pumpa za izbacivanje vode koju pokreće jednofazni asinhroni motor s kratkospojnom fazom ili jednosmjerni motor. Mašine nove generacije imaju samo jedan jednosmjerni motor na koji je nadograđena pumpa koja pogoni vodu kroz sistem za raspršivanje, a kada je pranje gotovo ista pumpa i motor izbacuju vodu u kanalizaciju. Pritom se tokovi mijenjaju aktiviran jem elektromagnetskih ventila koji skreću vodu u određene cjevovode.

176

Sl. 7.46 Praonik mašine za posuđe “Gorenje PMS 60S-F 1-gornja raspršivačka ručka (cijev) 2-donja raspršivačka ručka (cijev) 3-posuda za sol 4-petostepeni omekšivač vode (regulacijski vijak količine soli) 5,6-trostruki mikrolter 7-gornja košara za posuđe (korpa) *Ako se opazi skupljanje ostataka hrane na mikrolteru, mora se očistiti tako što se okrene ručka 2, izvuče kompletan trostruki mikrolter 5-6 i opere tekućom vodom ispod slavine (ako je potrebno može se trostruki mikrolter razdvojiti, očistiti i ponovno čvrsto namjestiti u svoj položaj)

Većina sastavnih električnih dijelova koji se koriste u mašini za posuđe je ista (ili slična) kao u mašini za rublje. Ti dijelovi detaljno su obrađeni i popraćeni odgovarajućim crtežima i fotograjama u poglavlju 7.4.1 (mašina za rublje) pa nema potrebe da se ponovno obrađuju jer su isti kod oba stroja. Inače, u sastavne električne dijelove mašine za posuđe spadaju: elektromotor recirkulacijske pumpe, elektromotor pumpe za izbacivanje vode (u nekim mašinama elektromotor ventilatora za sušenje posuđa), električni grijač vode (u nekim mašinama i grijač zraka za sušenje), hidrostat, programator, termostati, signalne lampe (led diode), elektromagneti u ventilima (glavni EV; EV za mekšanje vode, EV za dekalcikaciju) i mikroprekidač na vratima. Vrsta programa

Temp.

1

Hladno predpranje (ispiranje posuđa koje se ne pere odmah)

-

2

Intenzivno pranje (vrlo prljavo posuđe i lonci)

65°C

3

Normalno pranje (normalno prljavo posuđe)

55°C

3

Ekonomično pranje (srednje prljavo posuđe i odmah nakon upotrebe)

55°C

4

ECOnomično pranje bez predpranja (malo uprljano posuđe)

55°C

4

Osjetljivo posuđe (poseban program za čaše)

45°C

5

Ispiranje (zagrijavanje tanjura)

65°C

6

Ubrzano pranje

55°C

Sl. 7.47 Komandna ploča mašine za posuđe “Gorenje” PMS 60S-F Mišković Milo: Električni uređaji

7



Mašine za pranje posuđa na komandnoj ploči imaju veliki gumb (dugme) od elektromehaničkog ili elektronskog programatora sa kojim se vrši izbor jednog od predviđenih programa (npr. označeni od 1 do 6). Također, mašina ima tipku za uključeno/isključeno i još nekoliko tipki za dodatne funkci je (ekonomično pranje, osjetljivo posuđe, 1/2 punjenja i sl.). Gumb elektromehaničkog programatora se okreće u smjeru kazaljke na satu, dok kod elektronskog programatora gumb je dvosmjerni. Kod mašina nove generacije ugrađuje se elektronski programator sa više “so touch” tipki na komandnoj ploči, a prikaz pranja je sa digitalnim displejom ili led diodama (na slici 4.46 prikazana je komandna ploča mašine “candy” tip CDF 625A FUTURA na kojoj se nalazi 7 tipki i 9 led dioda).

Sl. 7.48 Komandna ploča mašine za pranje posuđa s elektronskim programatorom (proizvodnje “CANDY”)

1: tipka uklj-isklj 2: indikator potrošnje soli (led dioda) 3: tipka za odloženi start (3-6-9 sati) (tri led diode označuju izabrano vrijeme)

Pet tipki s led diodama za izbor programa pranja: 1: univerzalni 60°C (140minuta) 2: antibakterijski 75°C 3: ECO 45°C 4: brzi 32-minutni program 50°C 5: 1/2 punjenja 50°C

Tehničke karakteristike: 5 programa za pranje (sama mašina predlaže program pranja ovisno od količine posuđa i nivoa zaprljanosti-zasvi jetli led dioda programa; 4 različite temperature; protivpoplavna zaštita; petostepeni omekšivač vode, potrošnja vode 15 litara; potrošnja energije 1,1kW; dimenzije 85x60x60cm;

Automatika i elektronika u mašini za posuđe: Otkako su uvedeni standardi za klasikaciju kućanskih uređaja prema ljstvici energetske učinkovitosti*, proizvođači suvremene suđerice opremaju najnovijim elektronskim sklopovima i brojnim osjetnicima ugrađenim na raznim mjestima. Mjeri se potrošnja el. energije, vode i deterdženta, kako bi uz što kraći proces pranja sveli ukupnu potrošnju na najmanju mjeru. Današnje suđerice mogu same procijeniti količinu uprljanog posuđa i prema tome odrediti potrebnu količinu deterdženta, temperaturu vode i dužinu trajanja cikljusa. To znači da mogu izmjeriti zaprljanost vode pri ispiranju pa će prekinuti proces čim se u odvodnoj cijevi pojavi bistra voda. Ako se razina vode u praoniku iznenada smanji, što može biti posljedica nekakvog propuštanja, elektromagnetski ventil će automatski zatvoriti dovod vode kako bi se spriječila poplava u stanu. *Klase učinkovitosti (ušteda energije i vode) suđerica odnose se na: 1) energetsku učinkovitost, 2) učinkovitost pranja i 3) učinkovitost sušenja. Najviša klasa, tj. najučinkovitije su suđerice s oznakom AAA (peru kristalno čisto uz maksimalnu štednju struje i vode), a manje su učinkovite s oznakom AAB, BAB, BBB i sl.

178

7.4.1 Kvarovi i njihovo otklanjanje Budući da je nemoguće predvidjeti sve kvarove i uzroke na svakom tipu mašine posebno, ovdje će biti navedeni karakteristični kvarovi i smetnje koji se mogu pojaviti na bilo kojoj mašini za posuđe. Kako bi se uzrok kvara lako pronašao za svaki specičan slučaj može se dati (napraviti) odgovarajući blok dijagram koji opisuje tok pronalaženja uzroka. Najčešći kvarovi na mašini za pranje posuđa, a za koje se daju dijagrami su: 1: “UOPĆE NE RADI NA BILO KOM PROGRAMU” 2: “NE UZIMA VODU” (dijagram na sl. 7.49) 3: “STALNO UZIMA VODU” 4: “NE IZBACUJE VODU” (dijagram na sl. 7.37) 5; “NE GRIJE VODU” 6: “NE OKREĆE SE PROGRAMATOR” 7: “POSUĐE LOŠE OPRANO” *Za dva karakteristična kvara (2-”ne uzima vodu i 4-ne izb acuje vodu) su dati dijagrami na osnovu kojih se lako pronalazi uzrok

Kod traženja uzroka kvarova dobro je imati pri ruci električnu šemu djelovanja (i šemu vezivanja) mašine kako bi se lakše uočila međusobna zavisnost rada pojedinih električnih sastavnih dijelova, te prekontrolisala električna instalacija.

Sl. 7.49 Blok dijagram koji opisuje što je uzrok kvara kada mašina za posuđe “NE UZIMA VODU” *Ako mašina za posuđe “NE IZBACUJE VODU”, za otklanjanje ove smetnje može se koristiti isti blok di jagram koji je dat za dijagnostiku kvara na mašini za pranje rublja (str. 168, sl. 7.37). Inače, kod oba stroja se korisre isti ili slični sastavni dijelovi pa je i dijagnostika greške i popravka ista ili slična. Mišković Milo: Električni uređaji

7



1-priključne stezaljke N, L, PE 2-Programator 3-Sklopka i signalna sijalica 4-Recirkulacijska pumpa 5-Motorpumpa 6-Termostat 7-Termostat 8-Cijevni grijač 9-Posuda za deterdžent sjaja 10-Hidrostat 11-Elektroventil 12-mikrosklopka na vratima

Sl. 7.50 Ožičenje električnih komponenti klasične mašine za posuđe s elektromehaničkim programatorom *Sličan je programatoru mašine za pranje rublja, međutim ima manje programa, a time i krivuljara.

180

7

i j a u v đ t e r s n u i i ć n a č i r m o t d k e l u E



Sadržaj i literatura Uvod ...................................................... 3 1. Osnovni principi grijanja i hlađenja ............................. 5 1.1 Prenošenje toplinske energije ............... 5 1.1.1 Prenos topline provođenjem .................. 5 1.1.2 Prenos topline konvekcijom ................... 6 1.1.3 Prenos topline zračenjem ........................ 6

1.2 Tvari za prenošenje toplinske energije .. 7 Voda ..................................................................... Zrak, amonijak R744 ......................................... R 12, R22 ............................................................. R 134a, R 600a ....................................................

7 8 10 11

1.3 Unutrašnja energija, količina topline i specična toplina ................................ 12 1.4 Temperatura........................................... 13 1.4.1 Mjerenje temperature .............................. 13

1.5 Tlak (pritisak)........................................ 14 1.5.1 Mjerenje tlaka............................................ 14

1.6 Hlađenje i zagrijavanje na principu promjene agregatnog stanja .................. 15 1.7 Ovisnost tlaka i temperature (p-t dijagram)......................................... 16 1.7.1 Tlak i temperatura radnih tvari .............. 17

2. Rashladni uređaji u domaćinstvu i industriji ................... 18 2.1 Kućni hladnjak....................................... 18 2.1.1 Isparivač .................................................... 2.1.2 Kompresor s elektromotorom................. 2.1.3 Kondenzator.............................................. 2.1.4 Prigušni ventil........................................... 2.1.5 Električna šema kućnog hladnjaka......... 2.1.6 Električne komponente kućnog Hladnjaka ..................................................

20 21 23 24 26 28

2.2 Industrijski rashladni uređaji ............... 33 2.2.1 Rashladne vitrine...................................... 33 2.2.2 Hladnjače................................................... 35

2.3 Klima uređaji ........................................ 38 2.3.1 2.3.2 2.3.3 2.3.4

182

Split sistemi............................................... Multi split sistemi..................................... Prozorski model klima uređaja............... Klima uređaji za srednje i velike objekte.............................

39 42 43 49

2.4 Geotermalne toplinske pumpe ............. 55

2.4.1 Kako zemlja može grijati besplatno ....................................... 55 2.4.2 Kako radi geotermalna toplinska pumpa ...................................... 55 2.3.3 Podzemni kolektori i dubinske sonde ........................................ 58

3. Termički uređaji u domaćinstvu i industriji........................ 61 3.1 Električni uređaji za centralno grijanje stana......................... 61

3.1.1 Glavni dijelovi uređaja za centralno grijanje stana........................................... 62 3.1.2 Električna šema elektrokotla 12 kW...... 64 2.1.3 Sobni termostat........................................ 65

3.2 Električni uređaji za centralno akumulaciono grijanje ......................... 3.3 Električni uređaji za pojedinačno akumulaciono grijanje ......................... 3.4 Uljni plamenici u sistemima za centralno grijanje.................................. 3.5 Električno podno grijanje ..................................................

66 68 71 74

4. Sastavni dijelovi električnih uređaja............................ 75 4.1 Elektromagneti..................................... 75

4.1.1 Elektromagnetski releji........................... 76 4.1.2 Elektromagnetski ventili......................... 77 4.1.3 Komandni relej........................................ 78

4.2 Transformatori...................................... 79 4.2.1 Ispravljači.................................................. 81 Ispravljač za malu struju (AC/DC adapter 3-4,5-6-7,5-9-12V)....................... Ispravljač za punjenje akumulatora 230/14V..........

81 82

4.2.1 Pretvarači.................................................. 84

4.3 Otpornici, kondenzatori, diode i tranzistori................................... 86 Otpornici............................................................ Kondenzatori...................................................... Diode................................................................... Tranzistori...........................................................

86 87 89 89

Elektrcni Uredaji MILO MISKOVIC

Recommend Documents