Střední odborné učiliště stavební, odborné učiliště a učiliště Sabinovo náměstí 16 360 09 Karlovy Vary Bohuslav Vinter odborný učitel uvádí pro TP2 tuto výukovou prezentaci : Elektrické stroje a zařízení - základy

Elektrické stroje a zařízení Pod pojmem elektrické stroje a zařízení rozumíme všechny elektrické stroje, přístroje a z řízení na výrobu, přeměnu, regulaci, ovládání, ochranu, rozvod a jakoukoliv spotřebu elektrické energie vůbec. Elektrické stroje dělíme na : točivé a netočivé.

Elektrické stroje a zařízení Mezi netočivé patří zejména : transformátory a měniče (usměrňovače a střídače), mezi točivé patří generátory a motory.

Elektrické stroje a zařízení T r a n s f o r m á t o r y jsou elektrické stroje bez pohyblivých částí, které mění napětí střídavého proudu při nezměněném kmitočtu.

Elektrické stroje a zařízení U s m ě r ň o v a č e jsou elektrické stroje, které mění elektrickou energii opět na elektrickou, ale jiného druhu (např. střídavý proud na stejnosměrný).

Elektrické stroje a zařízení G e n e r á t o r y jsou elektrické stroje, které mění mechanickou energii na elektrickou. generátor na výrobu stejnosměrného proudu se nazývá dynamo a generátor na výrobu střídavého proudu se nazývá alternátor.

Elektrické stroje a zařízení Motory jsou elektrické točivé stroje, které mění elektrickou energii na energii mechanickou. Podle toho, pro jaký druh proudu je motor konstruován, rozeznáváme motory : stejnosměrné a střídavé.

Elektrické stroje a zařízení Veličiny, které charakterizují elektricky stroj a jsou uvedeny zpravidla na štítku, se nazývají jmenovité veličiny. Číselné hodnoty těchto veličin se nazývají jmenovité hodnoty. Jsou to například : proud, napětí, kmitočet, účinek a otáčky.

Elektrické stroje a zařízení Stroje musí při jmenovitých hodnotách pracovat správně a vyhovovat platným ČSN. Elektrickou energii získáváme v třífázových generátorech ve : vodních, jaderných a zejména parních elektrárnách

Požadavky kladené na elektrické stroje a zařízení v dřevozpracujícím průmyslu Pro elektrická zařízení pracovních strojů jsou závazná ustanovení příslušné a platné ČSN. Elektrická zařízení pracovních strojů musí splňovat strojně technologické požadavky pro kvalitní a vysoce produktivní výrobu nábytku a stavebně truhlářských výrobků při použití dřeva a jiných materiálů (např. plastů).

Požadavky kladené na elektrické stroje a zařízení v dřevozpracujícím průmyslu Zařízení musí pracovat spolehlivě, bezpečně a hospodárně a v takovém prostředí, které nemá přímý nebo nepřímý vliv na jeho funkcí. Je to například prašné, vlhké, agresivní i výbušné prostředí (lakovny, leštírny..). Nesmí být ohrožena osobní ani hmotná bezpečnost. Nesmí být rušen ani příjem rozhlasu a televize jakož i dalších podobných zařízení.

Požadavky kladené na elektrické stroje a zařízení v dřevozpracujícím průmyslu Pokud má stroj pracovat v prostředí, kde je nebezpečí výbuchu plynů nebo par, je nutno používat pevné uzávěry podle příslušné ČSN, nebo musí být stroj konstruován tak, aby jiskřící elektrické zařízení bylo umístěno v bezpečném prostředí. V prostředí s nebezpečím požáru nebo výbuchu hořlavých prachů nesmí povrchová teplota zařízení překročit 125°C.

Požadavky kladené na elektrické stroje a zařízení v dřevozpracujícím průmyslu Pracovní stroje se připojují na normalizovanou třífázovou soustavu nulovým vodičem o napětí 380 V mezi fázemi a 220 V mezi fází a nulovým vodičem. Kmitočet soustavy je 50 Hz. Jednofázové spotřebiče nebo pohony pracovních strojů se připojují na napětí 220 V. Ochrana před nebezpečným dotykovým napětím (před úrazem elektrickým proudem) se na pracovních strojích připojených přímo na síť 380/220V uskutečňuje: nulováním nebo uzemněním.

Požadavky kladené na elektrické stroje a zařízení v dřevozpracujícím průmyslu Elektrické zařízení pracovního stroje musí mít hlavní spínač (vypínač), kterým lze celé zařízení odpojit od všech elektrických zdrojů. Mechanicky a elektricky vázaná technologická linka se pokládá za jeden pracovní stroj. Kromě hlavního spínače se může též používat jistič nebo stykač. Má-li stroj dvě nebo více stanovišť, musí být vybaven tlačítky Central stop (Total stop).

Požadavky kladené na elektrické stroje a zařízení v dřevozpracujícím průmyslu Hlavní spínač musí vypnout celý jmenovitý výkon pracovního stroje při jeho normální funkci. Rukojeť (páka) spínače musí být přístupná přímo ze stanoviště obsluhy a musí na ní být zřetelně označeny polohy: zapnuto ( I ) vypnuto ( O )

Požadavky kladené na elektrické stroje a zařízení v dřevozpracujícím průmyslu Kryt spínače musí odpovídat prostředí, ve kterém je stroj umístěn. Elektrické přístroje, jako jsou : pojistky, stykače, relé, transformátory, usměrňovače, elektronické prvky pro ovládání, řízení apod., jsou soustředěny do společného rozváděče, který může být buď : samostatný, nebo může být umístěn v prostoru stroje.

Požadavky kladené na elektrické stroje a zařízení v dřevozpracujícím průmyslu Přístroje musí být v rozváděči umístěny tak, aby byly snadno přístupné při kontrole a výměně. Kryt rozváděče musí odpovídat ČSN. Jeho víko nebo dvířka musí být zamykatelná (nebo připevněna šrouby) a musí být označena červeným bleskem. Zásuvky na pracovních strojích jsou omezeny pouze nezbytné případy. Musí být vybaveny víkem, které je chrání před vnikáním prachu nebo kapaliny. Zástrčky (vidlice) musí být zajištěny proti náhodnému odpojení za chodu stroje (například provlečenými maticemi).

Požadavky kladené na elektrické stroje a zařízení v dřevozpracujícím průmyslu Ovládače pracovního stroje ve formě tlačítek nebo páček musí být umístěny tak, aby byly přehledné snadno přístupné a v bezpečné vzdálenosti od pohyblivých částí stroje. Jednotlivé ovládače musí být označeny značkami a barvami. Značky : pro zapnutí - značka I slovní označení - zap pro vypnutí - značka 0 slovní označení - vyp pro jiné činnosti je slovní označení - start, stop, dopředu, dozadu, nahoru, dolů apod.

Požadavky kladené na elektrické stroje a zařízení v dřevozpracujícím průmyslu B a r v y : Červená - pro funkci stop, central stop, total stop, žlutá - pro funkci odvrácení nebezpečí (například pro zrušení zvolených funkcí nebo u elektrického zařízení pro vymazáni paměti), zelená - pro funkci zapnuti stroje nebo jeho části, černá - pro funkci dílčích úkonů trvajících během stlačení tlačítka, bílá nebo modrá - pro jiné funkce, pro něž se nehodí žádná z předcházejících barev.

Požadavky kladené na elektrické stroje a zařízení v dřevozpracujícím průmyslu Vodiče pro rozvod elektrického proudu ve stroji i v rozváděči musí vyhovovat jmenovitému napětí a prostředí. Vhodná je izolace z plastů. Holé vodiče se mohou používat v rozváděčích a v ovládacích panelech.

Požadavky kladené na elektrické stroje a zařízení v dřevozpracujícím průmyslu Pro barevné označeni vodičů jsou určeny tyto barvy: zelená nebo zelená se žlutou - pro ochranné vodiče, světlešedá nebo bílá - pro střední vodiče (nulové), černá - pro střídavé i stejnosměrné silové obvody, červená - pro střídavě řídící obvody, modrá - pro stejnosměrné řídící obvody

Požadavky kladené na elektrické stroje a zařízení v dřevozpracujícím průmyslu Spojovací svorky a svorkovnice musí být v rozváděči i v samostatných skříních přístupně umístěny přibližně 200 mm nad podlahou. Dimenzovány musí byt na připojení hliníkových vodičů. Krytí svorkovnice musí vyhovovat danému prostředí. Pro osvětlení pracovního stroje přenosnými nebo přestavitelnými svítidly se používá napětí 24 V. Vestavěná svítidla mohou být zapojena na napětí 220 V.

Požadavky kladené na elektrické stroje a zařízení v dřevozpracujícím průmyslu Všechny elektromotory, transformátory, tepelné a jiné spotřebiče jsou ve všech fázích zajištěny proti zkratu pojistkami nebo jističi. Motory, které mohou být přetíženy, musí být proti přetížení pojištěny vhodnou ochranou. Pracovní stroje musí být zajištěny proti samovolnému spuštění. Po ztrátě napěti se stroj nesmí sám znovu uvést do chodu. Proti spuštění stroje při čištění, opravách apod. musí být hlavní spínač nebo hlavní tlačítko zajištěno ve vypnutém stavu uzamknutím.

Požadavky kladené na elektrické stroje a zařízení v dřevozpracujícím průmyslu K pracovnímu stroji nebo strojnímu zařízeni patří následující dokumentace: návod k obsluze stroje, instalační plán, obvodové schéma, montážní schéma, seznam přístrojů, pokyny pro údržbu, výchozí revizní zpráva. Před zahájením práce na kterémkoliv pracovním stroji nebo zařízení musí být pracovník o něm důkladně poučen.

Rozvody elektrické energie Elektrickou energii lze přenášet velmi hospodárně, a to i do značné vzdálenosti. Hospodárný přenos elektrické energie umožňuje budovat elektrárny tam, kde jsou k tomu nejvhodnější podmínky, tj. v blízkosti uhelných dolů a vodních nádrží. Současné elektrárny vyrábějí třífázový proud o napětí 6,3 kV nebo 10,5 kV a o frekvenci f = 50 Hz, jenž se pro dálkový přenos transformuje na 100 až 400 kV. Proud se přivádí do vnější rozvodny umístěné mimo budovu elektrárny, kde se transformuje na 22 (35) kV. Transformování na vysoké napětí se provádí proto, aby při dálkovém přenosu byly ztráty co nejmenší.

Rozvody elektrické energie Během přenosu elektrické energie se vodiče ohřívají, čímž vznikají ztráty, narůstající se čtvercem proudu I. Proto je nezbytné, aby proud I byl co nejmenší a to tím menši, čím je větší délka, a tím i odpor vedení. Během přenosu elektrického výkonu P = U I na velké vzdálenosti se ztráty sníží pouze v případě, zvýšíme-li napětí D, aby proud I byt malý.

Rozvody elektrické energie Proudem z rozvodny je napájena primární síť, tzv. magistrála, kterou se proud rozvádí do rozdělovacích stanic. V rozdělovacích stanicích se proud transformuje z 22 (35) kV na 380/220 V a napájejí se jím sekundární, tzv. rozdělovací sítě, jimiž se přenáší do měst, průmyslových středisek apod. Průmyslové podniky, mající vlastní zařízení na snížení napětí, odebírají přímo proud o napětí 22 kV. Pro drobné odběratele (provozy, společenské instituce, obytné domy apod.) se napětí proudu snižuje v transformátorových a rozvodných stanicích na 400/231 V a napájí se jím terciální, tzv. spotřebitelská síť.

Rozvody elektrické energie P ř í p o j k y a r o z v á d ě č e Z rozvodné sítě 380/220 V se přivádí elektrický proud do objektů přípojkou, tj. buď holými vodiči, nebo kabelem. V objektech končí přípojka v rozvaděčích. Úkolem rozváděče je vést elektrickou energii ke spotřebičům.

Rozvody elektrické energie R o z v á d ě č (tzv. rozvodna) bývá nejčastěji zhotoven jako skříň z ocelového plechu a je bud' vestavěn, například do zdi, nebo umístěn na stojanu. Přiváděný třífázový proud se rozděluje do 6 vývodů s proudem o napětí 220 V (schéma na dveřích). V dílenských provozech se používají uzavřené litinové rozvodny, jednotlivé části rozvoden jsou řešeny stavebnicově, aby rozvodné zařízení bylo možné podle potřeby rozšiřovat. Uprostřed rozvodného zařízení jsou přípojkové skříně, z nichž se proud rozvádí do pojistkových skříní. Uvnitř rozvodny je nainstalován voltmetr, ampérmetr a vypínač. Litinové skříně mají blokovací zámky, aby se nedaly otevřít, jsou-li pod proudem.

Rozvody elektrické energie Proud se od těchto rozváděčů rozvádí k jednotlivým strojům přípojkami, které na stroji končí opět rozváděči (viz obrázek vedle). Rozvody elektrické energie : A – rozváděč na stroji, B – zástrčka se zásuvkou 1 – kabelová hlavice, 2 – hlavní vypínač, 3 – přípojková skříň, 4 – pojistková skříň

Rozvody elektrické energie Mezi rozváděče řadíme i zástrčky (vidlice) a zásuvky (jak jsme viděli na předcházejícím obrázku označeném B), umožňující připojit přenosná zařízení a stroje. Lze je používat i místo vypínačů pro proud do 10 A. Pro spojování vodičů mezi sebou nebo pro připojení vodičů na elektrické spotřebiče se používají svorky a svorkovnice. Je třeba si uvědomit, že přívodové svorky nebo svorkovnice ve vypínači jsou i po odpojení spotřebiče stále pod napětím, a proto musí být opatřeny kryty.

Rozvody elektrické energie P o j i s t k y , j i s t i č e a v y p í n a č e Proti přetížení proudem nebo proti zkratu chráníme elektrická zařízení pojistkami a jističi. Zkrat vznikne nejčastěji proto, že se na vedení poruší izolace nebo že vznikne jiné vodivé spojení mezi vodiči.

Rozvody elektrické energie Závitové pojistky (viz obrázek A na další straně). Při zkratu nebo při přetížení se tavný drátek roztaví, přeruší se elektrický oblouk (zhasne v křemičitém písku) a pružinka odtlačí barevnou značku (pro různé proudy se používají různá barevná označení, pojistka pra proud 10 A je označena červenou barvou, pro proud 20 A modrou barvou atd.). Velikost pojistek je odstupňována.

Rozvody elektrické energie Závitová pojistka 1 – pojistková vložka, 2 – hlavice, 3 – dutinka, 4 – pojistkový spodek, 5 – značka, 6 – tavný drátek

Rozvody elektrické energie Zásuvné pojistky se používají pro ochranu obvodů vysokého napětí. Uvnitř pojistky je tavný vodič podobně jako v závitových pojistkách. Vložky závitových a zásuvných pojistek mají dvojí vyhotovení podle vypínací charakteristiky, a to: A) pro rychlé přetavení (rychlé pojistky se používají na ochranu vedení se spotřebiči bez proudových nárazů - tepelné a světelné spotřebiče), B) pro pomalé přetavení (pomalé pojistky se používají na ochranu sítí a spotřebičů s proudovými nárazy - motory).

Rozvody elektrické energie 0 pojistkách je potřebné si zapamatovat: 1. Před výměnou pojistek je třeba vypnout hlavní vypínač. 2. Jestliže se pojistky často taví, je třeba o tom uvědomit provozního elektrikáře. 3. Tavné drátky v pojistkových vložkách se nesmějí opravovat ani nahrazovat jinými vodiči.

Rozvody elektrické energie J i s t i č e jsou samočinné vypínače, které samočinně vypínají obvod při zkratu nebo přetížení a po zaniknutí poruchy, nebo po jejím odstranění se mohou bez jakékoliv výměny znovu zapnout. Ze schématu jističe (obrázek B na následující straně) je zřejmé, že proud prochází pružnými spínacími kontakty, bimetalickou vložkou, vinutím elektromagnetu a zhášecí cívkou. Při zkratu vysune elektromagnet jádro cívky nahoru, a uvede do činnosti kloubový vypínací mechanismus. Kontakty se od sebe oddělí a ovládací páčka se vychýlí. Oblouk, vznikající při rozpojení kontaktů, zhasíná cívka magnetickým polem.

Rozvody elektrické energie Jistič 1 – spínací kontakty, 2 – bimetalická vložka, 3 – elektromagnet, 4 – zhášecí cívka, 5 – kloubový mechanizmus, 6 – ovládací páka

Rozvody elektrické energie Při dlouhotrvajícím přetížení se bimetalická vložka zvětšeným proudem zahřeje, prohne a vysune jádro cívky. Další činnost je stejná jako při zkratu. Vypínače umožňují vypínat a zapínat elektrické obvody. Na obráběcích strojích se většinou používají tlačítkové vypínače. Nejčastěji jsou namontovány na panelech, které bývají bud' pevně připevněny na stroji, nebo jsou zhotoveny jako visuté. Na těchto panelech jsou kromě vypínače namontována kontrolní světla a jiné elektrické přístroje. Upozornění : Opravy elektrických zařízení mohou provádět pouze kvalifikovaní odborníci - elektrikáři.

Rozvody elektrické energie V o d i č e a k a b e l y Podle vyhotovení rozdělujeme vodiče na : a) holé vodiče a lana, b) izolované vodiče. Vodiče pro vedení se zhotovují zásadně z dobře vodivého materiálu, aby se zabránilo ztrátám energie. Výborným vodičem je měď. Měděné vodiče mají dobré elektrické a mechanické vlastnosti. Jsou vhodné pro všechny druhy prostředí, včetně agresivního a výbušného.

Rozvody elektrické energie Velmi dobrým vodičem je hliník. Dobře odolává kyselině sírové a dusičné a m o 2/3 menší hmotnost než měď. Dobře se zpracovává při výrobě. Hliníkové vodiče nejsou vhodné pro prostředí chemicky agresivní, výbušné, hořlavé, v dolech a při instalacích náročných na bezporuchový provoz.

Rozvody elektrické energie V dřevěných budovách, chatách apod., které jsou pod stálým dozorem, lze instalovat vodiče v instalačních trubkách na povrchu. Vedeni je třeba chránit před mechanickým poškozením od výšky 1,2 m ochrannou lištou. Přímo na dřevo lze povolit pouze vodiče v pancéřových trubkách nebo kabely s pancéřovým obalem. Kabely se používají pro vedení v zemi. Některé druhy kabelů se mohou ukládat (bez trubek) na zeď nebo se vedou po stěnách strojů.