Elektrika.cz, reportážní portál instalační elektrotechniky, vyhlášky, schémata zapojení .

 
Oddíly
reklama
Bleskovky
Osobní nástroje

EH#: Dynamo ku nabíjení (1905)


Document Actions
EH#: Dynamo ku nabíjení (1905)
Autor se zaměřoval na principy a konstrukce dynam, hlavně na derivační a compoundní typy, pro nabíjení akumulátorů. Výhody derivačního vinutí v dynamu. Proč se používá derivační vinutí pro nabíjení akumulátorů namísto sériového vinutí? Prevence přepolarizace magnetů v dynamu. Jakým způsobem derivační dynamo zabraňuje přepolarizaci magnetů při zpětném proudu? Nastavení napětí a proudu pro nabíjení akumulátorů. Jak se nastavuje napětí a proud v dynamu pro efektivní nabíjení akumulátorů? Změny napětí a rizika při provozu dynama. Jaké jsou nevýhody vysokých otáček a nestabilního napětí v dynamu při nabíjení akumulátorů? Zařazovač článků akumulátorových a regulace napětí. Jak funguje zařazovač článků akumulátorových a jak přispívá k regulaci napětí v síti?
František Tuček, ze dne: 7.01.2024
reklama


Přestože jsou v tomto textu zmíněny specifické typy dynam a akumulátorů, které byly běžně používány před sto lety, je to poučné. Dnešní akumulátory a generátory jsou samozřejmě mnohem efektivnější, spolehlivější a nabízejí lepší výkon. Technologie jako lithiové baterie nebo alternativní zdroje energie jako solární panely a větrné turbíny jsou dnes mnohem běžnější. Ale zkusme si představit, že žijeme v té době a nemáme tolik vymožeností ...

Dynamo k nabíjení hodí se dynamo s vinutím derivačním (podružným) a sice z toho důvodu, že je možné jej přivést na napětí bez zatížení, kdežto dynamo sériové by muselo být dříve zapnuto na nějaký odpor, aby vůbec dostalo proud. Jiný, daleko závažnější důvod je ten: dynamo nabíjející musí mít vyšší napětí než okamžitě akumulátor dává, jinak by proud nemohl mít "spád" do baterie. Může však nastat případ, že dynamo pohánějící motor zvolní svoje otáčky, čímž napětí dynama klesne. Následek toho by byl, že by proud nešel z dynama do aku­ mulátoru, nýbrž z akumulátoru do dynama a hnalo by toto jako motor. Čím by šlo dynamo volněji, t. j. čím menší by byla síla protielektromotorická dynama oproti elektromotorické síle baterie, tím silnější by byl proud z baterie vycházející do dynama.



Zpětný proud strojem má obrácený směr a u dynama sériového by nastalo přepolarizování magnetů, poněvadž by proud prošel obráceným směrem magnety, což by způsobilo obrácené magnetické póly. To lze jasně zřít z tohoto obrázku:


Pro větší náhled kliknout!


Tím pak se elektrické síly sčítají a proud dosáhne značné intenzity. V dynamu derivačním není možné magnety přepolarizovat, poněvadž i kdyby proud prošel strojem obráceně, neprobíhá obráceně magnetovým vinutím.



Dynamo compoundní lze též použít k nabíjení baterie akumulátoru, ale je dobré compoundující (silné) vinutí odpojit. Dynamo musí být schopno vyprodukovat konečné napětí takové, aby stačilo k dobití baterie, t. j. 2,7 Voltu pro článek. Jak již bylo uvedeno, vybitý akumulátor má 1,85 Voltu pro článek. Například baterie na 120 Voltů má 120/1,85 článků, t. j. 65. Tyto dohromady mají ku konci nabíjení 65 x 2,7 Voltu, t. j. 175,5 Voltu, což je o 46% více než normálně. Vyžaduje se, aby baterie byla nabíjena co možno konstantním množstvím proudu, aby nabíjecí čas netrval příliš dlouho, což je mnohdy v zimní době problematické.

Dynamo, resp. zařízení sloužící též k nabíjení baterie, musí být pořízeno s možností zvyšování napětí stroje. To lze dosáhnout jednak zvýšením otáček, jednak zvyšováním intenzity magnetického pole v magnetech. — Proud oddělující se od kartáčku "+" projde magnetovým vinutím a regulačním odporem (derivačním reostatem) zpět k "-" kartáčku. Vypínáním a zapínáním odporu se umožňuje silnější či slabší proud okolo magnetů, čímž síla magnetizace roste a slábne a při stejném počtu otáček se zvyšuje a snižuje napětí. (Viz popis derivačního dynama.) 

Pro nabíjení akumulátoru je nutno použít větší dynamo. Proč?
Například normální dynamo na 120 Voltů a 100 Ampérů má dodávat také nabíjecí proud. Normálně má 120 x 100 = 12 Kilowattů. Pro nabíjení musí zvýšit napětí o 46% na 175 Voltů a má dodat 100 Ampérů, což se rovná 17.5 Kilowattům, anebo pokud dá 12 Kw, typ dá jen 12 Kw děleno 175 Voltů = 68.5% Ampérů, čili normálně pak jen 120 Voltů x 68.5 = 8.2 Kw. Vinutí induktoru je pak dimenzováno jen na 68.5 Ampérů. 

Zvyšování napětí během provozu pomocí pohánějícího stroje lze provést jen v nejzávažnějších případech, tudíž je nutné zvyšovat napětí pomocí derivačního reostatu, který je vypnutý pouze ke konci periody nabíjení, když v době, kdy dynamo dodává normální napětí, je celý reostat zapnutý, takže do magnetu jde nejslabší proud. V důsledku toho je nutné zvolit počet otáček jednou provždy mnohem vyšší, než by bylo potřeba, kdyby dynamo mohlo své napětí zvyšovat. 

Vyšší otáčky jsou nevýhodnější než nižší, poněvadž i spotřeba pohánějící síly je větší, zahřátí dynamu stoupá atd. Nejnepříznivější při tom je fakt, že pro nabíjení baterie je potřeba poměrně krátká doba, ale takto nastavené dynamo musí běžet celý den vyššími otáčkami za velmi sníženého magnetismu.

Jiná nevýhoda tohoto upravení dynam záleží v tom, že slabě indukované magnety i při sebemenším zvýšení napětí na kartáčcích (zvýšením otáček — nestejným chodem pohánějícího stroje) obdrží zvýšený magnetismus, který indukuje opět zvýšené napětí. Kromě toho se napětí zvyšuje s vyšší rychlostí. Následek toho je kolísání napětí a neklid světla. Dynamo, které pracuje s nasycenými magnety, nemůže svůj magnetismus značně zvýšit, i když se počet otáček zvýší nebo sníží. Obrázek ilustruje charakteristické vlastnosti dynama s magnety.




Další nevýhodu vylíčíme ve stati o spojení akumulátorů se sítí. Těmto nevýhodám lze čelit zavedením zvláštního druhého dynama, které přidá potřebné napětí a je v chodu jen tehdy, když má být baterie nabita. Toto dynamo je poháněno transmisí nebo elektromotorem, má zvýšitelné napětí k potřebné hodnotě a je při nabíjení baterie spojeno s hlavním dynamem za sebou. Také je možné baterii rozdělit a máme nyní zvláštní způsob zapojení baterie k dynamu, aby bylo možné nabíjet při normálním napětí, o čemž si pohovoříme v jedné z dalších kapitol o nasycených a nenasycených bateriích.

Již jsme několikrát slyšeli, že akumulátor má jiné napětí ve stavu vybitém a jiné ve stavu nabitém. Nelze tudíž bez dalších opatření připojit nabité baterie k síti, protože v síti je nutné vždy udržovat určité napětí. Například 66článková baterie má v nabitém stavu po ukončení nabíjení pro článek 2,3 V, t. j. dohromady 66 x 2,2 V, t. j. 152 Voltů. 

V síti potřebujeme mít jen 120 Voltů, tudíž je třeba z těch 66 namontovaných článků 66 - 52, t. j. 14 odepnout. K tomu účelu máme konstruovaný přístroj, který se nazývá zařazovač článků akumulátorových. Klesne-li nyní při vybíjení napětí, musíme jeden článek přidat a tak postupně, až dojdeme k poslednímu článku. Těmto článkům, které postupně připojujeme k síti, říkáme články připojovací (14 dle příkladu), ostatních 52 tvoří kmen baterie.

Positivní a negativní pól baterie jsou připojeny k síti, a za tím účelem je do olovněných lišt spojit jednotlivé články mezi sebou pomocí zaletovaných přívodních drátů, stejně tak od každého článku připojovacího (či regulačního). Připojovací dráty jsou všechny buď pozitivní nebo negativní, v závislosti na tom, ke kterému konci baterie byly připojeny.

Zařazovač je přístroj s otočnou klikou kolem čepu, jež se pohybuje přes kovové destičky, které jsou spojeny s přívodními dráty.


Pro větší náhled kliknout!


Přívod vede do čepu "0" a přes kovovou kliku do kontaktu, na kterém právě klika leží. Pokud by kontakty ležely tak blízko u sebe, že by se klika pohybovala z jednoho kontaktu na druhý a mezitím by přerušila proud, došlo by k silnému jiskření na kontaktech a světlo by zhasínalo. Tedy toto se nesmí stát. Pokud by šířka kliky byla provedena tak, aby před opuštěním jednoho kontaktu již spojila se druhým, došlo by k momentálnímu spojení jednoho článku přes okraj kliky, který by se mohutným proudem vybíjel.


Pro větší náhled kliknout!


Následující uspořádání ukazuje, jak lze oběma problémům zabránit. Při přechodu z jednoho kontaktu na druhý se mezi hlavní kontakty vsune ještě jeden pomocný kontakt spojený s jedním z hlavních odporovou spirálou. 


Pro větší náhled kliknout!


Když se klika posune z kontaktu 1 na 2, nejprve se dostane na pomocný kontakt a poté leží klika na pomocném a obou hlavních kontaktech. Proud článku 1 prochází kontaktem 1, odporovou spirálou, pomocným kontaktem a klikou síla proudu nyní závisí od velikosti odporu "o". Odpor je možné také vložit jen jeden při uspořádání podle obrázku. 


Pro větší náhled kliknout!


Proud jde po klice k čepu. Když se klika posune dále, udělá kartáč "b" kontakt na 2 a proud jde od kontaktu 1 do čepu "O", ke kartáči "c", k liště k odporu a z lišty kartáčem "b" do 2. V klidu musí vždy kontakt "a" ležet plně na nějakém kontaktu (1, 2, 3 atd.). Jiné uspořádání je naznačeno na tomto obrázku:


Pro větší náhled kliknout!


Odpor je umístěn mezi izolované kontakty kliky a jeho působení je zřejmé z výkresu. Odpor musí být dimenzován tak, aby nepřekročil dovolenou vybíjecí intenzitu baterie (w = e/i, kde e je napětí a i je proud, přičemž e je obvykle 2 V na článek a i závisí na velikosti článku).

Počet připojovacích článků se řídí tím, zda se má ze baterie svítit po nabíjení, nebo současně při nabíjení. Počet článků hlavní baterie se určuje pro baterii, která má působit až po nabíjení, a to dělením normálního napětí zařízení 2,3 V, t. j. maximálního napětí článků po nabíjení. Má-li se současně s nabíjením svítit, je tento počet dělen 2,7 V (konečným napětím článku při nabíjení). Z toho je vidět, že ve druhém případě vyjde mnohem více připojovacích nebo regulačních článků. V tomto případě jsou potřeba dvě kliky, jedna pro přívod nabíjecího proudu, zatímco druhá vybíjecí klika se nastaví na ten kontakt zařazovače, který v daném okamžiku ukazuje normální napětí. Jedna klika se posouvá rukojetí, druhá kolečkem. Spirály z odporového drátu jsou vidět, stejně jako obě kontaktní pera.


Pro větší náhled kliknout!


Obrázek ukazuje jednoduchý zařazovač, na němž jsou jednotlivé popsané části velmi jasně zobrazeny. Je to zařazovač na silný proud. O automatických zařazovačích bude pojednáváno v jiné kapitole.


Popisované přístupy dnes působí zbytečně komplikovaně a potenciálně méně bezpečně. Dnešní systémy jsou navrženy tak, aby byly co nejbezpečnější a automatizované, s pokročilými bezpečnostními funkcemi a jednodušším ovládáním. Ale tak se tehdy opravdu žilo!








 

Pravidelný sobotní přehled novinek a bonusů
z celého portálu Elektrika získáte přihlášením

 

 

Diskutující k tomuto článku

   (počet diskutujících: 1)
TEXT Z OBLASTÍ SOUVISEJÍCÍ KONTAKT



FIREMNÍ TIPY
Umíte odpovědět? Vysvětlete, proč musíme elektrické stroje chladit a co by se stalo, kdybychom je nechladili. Popište rozdíly mezi chlazením vzduchem a chlazením kapalinou. Vysvětlete, jak teplo putuje elektrickým strojem a jak nám tepelný okruh pomáhá toto teplo správně odvést. Co přesně znamená ventilace v kontextu elektrických strojů? Jaký je rozdíl mezi ...
V přednášce na konferenci SOLID Team se Miroslav Záloha ze SUIP zmínil také o nutnosti a významu technické dokumentace při revizích. Přestože jsou běžné argumenty o ztrátě nebo zastarání dokumentace, zdůraznil, že legislativa, vládní nařízení a provozní bezpečnostní předpisy, jasně stanovují povinnost udržování a aktualizace technické dokumentace. Připomněl význam dokumentace pro správné provedení revize. Hlavním bodem bylo, že revizní technik musí nejen ... Více sledujte zde!
Digitalizace nás kromě jiných služeb zasypává také daty. Máme tolik dat, že se v nich často nemůžeme vyznat. O tom, co nám dnes poskytuje digitalizovaná knihovna, hovořím s Petrem Žabičkou z Moravské zemské knihovny. Žijeme v době, kdy nové publikace nevznikají, nejsou žádní autoři odborných článků. Jsme zasypávání krátkými reklamními úryvky a zdroje ke studiu nám zůstávají skryty pod tlustou vrstvou marketingových cílů. Co s tím?
Jaké problémy mohou nastat při tvorbě projektových dokumentací hromosvodu pro rodinné domy? Je časté, že nízká kvalita dokumentace komplikuje práci realizovních firem? Co obvykle chybí v těchto nedostatečných projektech? Jak důležitá je analýza rizik v projektování hromosvodů? Co všechno by měla obsahovat kvalitní technická zpráva? Je pravda, že někteří lidé nevědí, jak by měla správná dokumentace vypadat, a jsou spokojení jen s několika listy papíru? Jaký rozdíl je mezi zkušenými projektanty a těmi, kteří "podvádějí" v projektování? Co všechno zahrnuje dobře vypracovaný projekt hromosvodu a uzemnění?
DALŠÍ FIREMNÍ ODKAZY
Definice průmyslových svítidel. Průmyslové svítidlo je speciálně navržené a vyrobené pro použití v průmyslových prostředích, kde může být vystaveno náročnějším podmínkám, jako jsou vyšší nebo nižší teploty, vlhkost, prach, chemikálie, mechanické nárazy a vibrace. Je konstruováno tak, aby odolávalo těmto extrémním podmínkám, a často splňuje specifické bezpečnostní a výkonové normy relevantní pro daný ...
KALIFORNIE: Za devatero kopci, za devatero kaktusy se objevil horizont posetý větrníky. Pohled spíše z vědeckofantastického filmu, než z pohádky o hloupém Honzovi. Když jsem se mnutím očí pokoušel probudit z toho amerického snu, znovu jsem si uvědomil, že se musíme smířit s tím, že místní inženýři umí také počítat.
Potřebujete transformátor, ale máte napjatý rozpočet? Co tedy ušetřit a raději se poohlédnout po kvalitně repasovaném kusu? Zajímá-li vás, jak v dnešní nesnadné ekonomické situaci snížit náklady při pořizování těchto druhů zařízení, tak bychom měli jeden tip ...
Na výstavě Světlo v architektuře 2010 představila firma WILLIAMS originální řadu svítidel OCCHIO. Jedná se o zajímavě řešený modulární osvětlovací systém, který nabízí uživateli velké množství možných kombinací a způsobů pro kreativní řešení osvětlení ...
Terminolog
Týdenní přehled
Přihlašte si pravidelné zasílání týdenního přehledu
Vyhledávání
Hledaný text zadávejte prosím s diakritikou



Panacek
Autor článku
reklama
Tiráž

Neomezený náklad pro česky a slovensky hovořící elektrotechnickou inteligenci.

ISSN 1212-9933