Vodiče a způsoby připojování Střední odborná škola Otrokovice Vodiče a způsoby připojování Autorem materiálu a všech jeho částí, není-li uvedeno jinak, je ing. František Kocián Dostupné z Metodického portálu www.rvp.cz, ISSN: 1802-4785, financovaného z ESF a státního rozpočtu ČR. Provozováno Výzkumným ústavem pedagogickým v Praze. www.zlinskedumy.cz

Charakteristika DUM Název školy a adresa Střední odborná škola Otrokovice, tř. T. Bati 1266, 76502 Otrokovice Číslo projektu CZ.1.07/1.5.00/34.0445 /3 Autor Ing. František Kocián Označení DUM VY_32_INOVACE_SOSOTR-AE-EP/2-EL-6/2 Název DUM Vodiče a způsoby připojování Stupeň a typ vzdělávání Středoškolské vzdělávání Kód oboru RVP 26-57-H/01 Obor vzdělávání Autoelektrikář Vyučovací předmět Elektropříslušenství Druh učebního materiálu Výukový materiál Cílová skupina Žák, 16 – 17 let Anotace Výukový materiál je určený k frontální výuce učitelem, případně jako materiál pro samostudium, nutno doplnit výkladem, náplň: Základní pojmy, vodiče, typy vodičů, dimenzování vodičů, připojování vodičů – předpisy, šroubové spoje, lisování vodičů, pájení vodičů Vybavení, pomůcky Dataprojektor Klíčová slova Vodiče, typy vodičů, dimenzování vodičů, připojování vodičů, předpisy, šroubové spoje, lisování vodičů, pájení vodičů Datum 3. 9. 2013

Vodiče a způsoby připojování Náplň výuky: Vodiče Typy vodičů Dimenzování vodičů Připojování vodičů Předpisy Šroubové spoje Lisování vodičů Pájení vodičů

Vodiče Základní pojmy Elektrický vodič je látka, která vede elektrický proud. Elektrický vodič musí obsahovat volné částice s elektrickým nábojem, nejčastěji elektrony, příp. kladné nebo záporné. Lze také definovat jako látku s rezistivitou pohybující se mezi 10-6 a 10-8 Ωm. V elektrotechnice se slovem vodič také rozumí vodivý drát, kabel, pásek nebo lanko, které se použijí pro vodivé propojení součástek v elektrickém obvodu. Podle mechanismu vedení elektrického proudu dělíme vodiče na dvě skupiny: vodiče 1. řádu (kovy a uhlík ve formě grafitu) El. proud přenáší volné elektrony. Vodiče se při průchodu el. proudu chemicky nemění. vodiče 2. řádu (roztoky a taveniny iontových solí =elektrolyty) Proud přenášejí el. nabité částice zvané ionty. Jejich pohybem dochází k přenosu hmoty a chemickým změnám. Ionty jsou proti elektronům větší, jejich pohyblivost je menší, takže i vodivost je nižší.

Vodiče Vodivost a odpor vodiče Schopnost vodiče vést elektrický proud vyjadřuje veličina elektrická vodivost, což je převrácená hodnota elektrického odporu. Jednotkovou vodivost látky (vodivost 1 m vodiče o průřezu 1 m²) udává veličina konduktivita látky, převrácenou hodnotou (jednotkový odpor vodiče) udává veličina rezistivita látky. Vodivost G, resp. odpor R vodiče lze z jeho vlastností vypočítat podle vztahu kde σ je konduktivita vodiče, ρ je rezistivita vodiče, S je obsah průřezu vodiče, l je délka vodiče.

Vodiče Zahřívání vodičů Každý vodič se průchodem elektrického proudu zahřívá, elektrická energie se mění na teplo, které se nazývá Joulovo teplo. Množství tepla Q se vypočte např. vztahem , kde R je odpor vodiče, t je čas, po který elektrický proud I protéká vodičem. Dobré vodiče Dobré vodiče (s velkou vodivostí, resp. malým odporem) se zahřívají málo, nedochází k velkým ztrátám elektrické energie. Je vhodné je použít např. na přívodní vodiče. Mezi dobré vodiče patří: Obr. 2: Lankový Cu vodič Obr. 1: tabulka vodičů

Vodiče Nevhodné vodiče Nevhodné vodiče (s malou vodivostí, resp. velkým odporem) se zahřívají hodně, ve vodiči vzniká velké množství tepla. Takové vodiče se používají např. jako topné spirály v tepelných elektrických spotřebičích. Někdy se též označují jako odporové vodiče. Odporové vodiče (slitiny) Jedná se v podstatě o nikelinové bronzy. Tyto slitiny jsou známy pod názvy konstantan a nikelin. Konstantan pro vinuté rezistory pro teploty až 400°C, nikelin až 200 °C, nichrom 1200°C a kantal 1375°C Obr. 3: Tabulka nevhodných vodičů

Typy vodičů Silové vodiče – elektrická instalace motorových vozidel Bude-li vodič sloužit k přenosu silové a signální (sdělovací) elektřiny, je vhodné použít materiál s dobrou vodivostí: Měď se využívá nejčastěji. Může být holá nebo pokovená (cínem, stříbrem atd.). Její výhodou je kromě vodivosti také vysoká pevnost a houževnatost, se kterou vodič velmi dobře odolává ohybům. vodiče CYA mají teplotní rozsah pouze –15 až +70 °C. Také odolnost izolace vůči automobilovým kapalinám u nich není vyžadována Obr. 4: Tabulka FLRY vodičů

Typy vodičů Silové vodiče Zmenšením izolace automobilových vodičů bylo dosaženo velké úspory prostoru a následně i hmotnosti výsledné instalace. Označení takovýchto specializovaných autovodičů je FLRY, dle varianty to může být FLRY-A, nebo FLRY-B. Teplotní rozsah –40 až +105 °C; Například pokud budete potřebovat nahradit vodič v automobilu, který má celkový průměr 2,4 mm, a použijete k tomu běžný vodič CYA stejného průměru, dopustíte se zásadní chyby a potenciálně vytvoříte nebezpečnou instalaci. Vodič CYA bude mít totiž při průměru 2,4 mm průřez jádra pouze 0,75 mm2, kdežto autovodič FLRY bude mít průřez jádra 1,5 mm2. Obr. 5: Tabulka FLRY vodičů

Typy vodičů Vysokonapěťové kabely Zapalovací kabely na motorovém vozidle plní tyto dvě základní funkce: přenos energie v zapalovací soustavě ochrana rádiového příjmu před jeho rušením Vlastní odrušení je zajištěno materiálem elektricky vodivého jádra kabelu (odporové, induktivní) nebo odrušovacím rezistorem v kabelové koncovce (kabely s měděným jádrem). Zapalovací kabely se skládají z těchto částí: kabel s elektricky vodivým jádrem, které je potaženo vnitřní izolační vrstvou a vnějším pláštěm kontakty odpovídající různým zakončením zapalovacích svíček, rozdělovačů a zapalovacích cívek kabelové převlečky nebo kabelové koncovky (se zabudovaným odrušovacím rezistorem a kontaktem), které chrání kontaktní spojení před nečistotami a chemickými vlivy

Typy vodičů Vysokonapěťové kabely Konstrukce zapalovacích kabelů je přizpůsobena požadavku na co nejmenší ztrátu energie při jejím přenosu. Jádro kabelu zabezpečuje primární cestu pro elektrický proud a je zhotoveno z různých materiálů (měděné, odporové, induktivní). Vnitřní izolace s opředením pak plní funkci elektrické izolace a zlepšuje mechanické vlastnosti v ohybu. Vnější plášť chrání jádro včetně izolace před vlivy pracovního prostředí (zabezpečuje odolnost proti olejům, benzínu, kyselinám, vodním parám atd.), ale také jej chrání proti teplotnímu namáhání v rozmezí od -40 stupňů Celsia až do +220 stupňů Celsia, podle použitého materiálu (EVA, silikon). Obr. 6:Sada zapalovacích kabelů Obr. 7: Konstrukce zapalovacího kabelu

Dimenzování vodičů Výrobce motorového vozidla dimenzuje vodiče tak, aby nebyla překročena dovolená teplota jádra ) a tím izolace) a dovolený úbytek napětí. 1. Dimenzování z hlediska oteplení. 2. Dimenzování s ohledem na mechanické namáhání. 3. Dimenzování podle dovolených úbytků napětí. 4. Dimenzování se zřetelem na správnou funkci ochran. 5. Dimenzování s ohledem na hospodárnost. 6. Dimenzování s ohledem na účinky zkratových proudů. průřezy silových vodičů 0,5 – 0,75 – 1 – 1,5 – 2,5 – 4 – 6 – 10 – 16 – 25 – 35 – 50 – 70 – 95 – 120 – 150 – 185 mm2 i více Obr. 8: Tabulka zatížitelnost vodičů Obr. 9: Silové vodiče

Připojování vodičů Související předpisy připojovací svorky – mohou být provedeny jako spoje šroubové nebo rozpojitelné bezšroubové. Všechny svorky musí být označeny, musí být zajištěny proti samovolnému otáčení a uvolnění. kontakty a spoje – musí odolávat elektrickému a mechanickému namáhání, nesmějí se zahřívat, podléhat korozi, styčný tlak se nesmí přenášet na izolant. šrouby a nýty – které spojují elektricky a mechanicky, musí být zvlášť pojištěny před uvolněním, otáčením či pootočení. Hliníkové nýty pro elektrické spoje jsou zakázány. Činná délka závitu šroubu v izolantu musí být nejméně 2.D (průměr dříku). styčné plochy elektrických spojů musí být kovově čisté a musí odolávat vlivu prostředí. spoje vyhovují, jestliže úbytek napětí nepřekročí více než 1,5 % jmenovitého napětí při zatížení proudem, zvýšeným proti jmenovitému proudu o 25 %.

Šroubové spoje Šroubové spoje patří mezi rozebíratelné spojení, používají se zejména tam, kde procházejí velké proud tj. zejména u akumulátorů, alternátorů a spouštěčů. Obr. 10: Šroubovací oko Obr. 11: Šroubovací oko

Lisování vodičů, konektorové spoje Lisované spoje patří mezi nerozebíratelné spojení, používají se bez rozdílu velikosti průchodu elektrického proudu. Mezi výhody patří rychlá snadná montáž. Každý typ lisování má své speciální nářadí ( lisovací kleště). Obr. 12: Druhy lisovaných součástí Obr. 14: Vodotěsný konektor Obr. 13: lisovací kleště

Pájení vodičů, pájené spoje patří mezi nerozebíratelné spojení, používají se bez rozdílu velikosti průchodu elektrického proudu. Pájení je způsob spojování součástí roztaveným pomocným materiálem, tzv. pájkou s nižší teplotou tavení než mají spojované součásti, které se při tom neroztaví. Máme na mysli pájení měkkou pájkou. V dnešní době se pájení provádí u elektronických obvodů, omezené míře v silnoproudé elektrotechnice. Obr. 15: Letovací oko Obr. 16: Zapájené letovací oko

Kontrolní otázky: Vodiče? Elektrický vodič je látka, která vede elektrický proud Elektrický vodič je látka, která nevede elektrický proud Vede proud jedním směrem Každý vodič se průchodem elektrického proudu nezahřívá, elektrická energie se nemění na teplo Každý vodič se průchodem elektrického proudu zahřívá, elektrická energie se mění na teplo Záleží na teplotě okolí Šroubové spoje? Nepatří mezi rozebíratelné spojení Ano patří mezi rozebíratelné spojení Dle typu vozidla

Kontrolní otázky – řešení Vodiče? Elektrický vodič je látka, která vede elektrický proud Elektrický vodič je látka, která nevede elektrický proud Vede proud jedním směrem Každý vodič se průchodem elektrického proudu nezahřívá, elektrická energie se nemění na teplo Každý vodič se průchodem elektrického proudu zahřívá, elektrická energie se mění na teplo Záleží na teplotě okolí Šroubové spoje? Nepatří mezi rozebíratelné spojení Ano patří mezi rozebíratelné spojení Dle typu vozidla

Seznam obrázků: Obr. 1: rezistivita vodičů [online]. [vid. 2.9.2013]. Dostupný na WWW: http://cs.wikipedia.org/wiki/Elektrick%C3%BD_vodi%C4%8D Obr. 2:elektrický vodič [online]. [vid. 2.9.2013]. Dostupný na WWW: Obr. 3: nevhodný vodič [online]. [vid. 2.9.2013]. Dostupný na WWW: Obr. 4 : FLRY vodiče [online]. [vid. 2.9.2013]. Dostupný na WWW: http://www.autopress.cz/?page=177.reklo-by-se-obycejne-vodice Obr. 5: tabulka FLRY vodiče [online]. [vid. 2.9.2013]. Dostupný na WWW: Obr. 6: zapalovací kabely [online]. [vid. 2.9.2013]. Dostupný na WWW: http://www.tesla-blatna.cz/cs/vyrobky-sady-zapalovacich-kabelu-parametry.php Obr. 7: Konstrukce zapalovacího kabelu [online]. [vid. 2.9.2013]. Dostupný na WWW: Obr. 8: JAN, Z., KUBÁT, J., ŽDÁNKÝ, B., „Elektrotechnika motorových vozidel II“, str.46

Seznam obrázků: Obr. 9: JAN, Z., KUBÁT, J., ŽDÁNKÝ, B., „Elektrotechnika motorových vozidel II“, str.46 Obr. 10: Šroubové kabelové oko [online]. [vid. 2.9.2013]. Dostupný na WWW: http://eshop.transtop.cz/oko-kabelove-sroubovaci-25-mm2-967 Obr. 11: Šroubové kabelové oko [online]. [vid.. 2.9.2013]. Dostupný na WWW: http://autoelektro.org Obr. 12 : Druhy lisovaných součástí [online]. [vid. 2.9.2013]. Dostupný na WWW: http://autoelektro.org/ - vlastní úprava Obr. 13: Lisovací kleště [online]. [vid. 2.9.2013]. Dostupný na WWW: https://encrypted- tbn3.gstatic.com/images?q=tbn:ANd9GcSwagwG-a-M-o- Obr. 14: Vodotěsný konektor [online]. [vid. 2.9.2013]. Dostupný na WWW: http://shop.berner.eu/ Obr. 15: Letovací oko [online]. [vid. 2.9.2013]. Dostupný na WWW: http://www.svarbazar.cz/phprs/view.php?cisloclanku=2009072301 Obr.16: Zapájené letovací oko [online]. [vid. 2.9.2013]. Dostupný na WWW:

Seznam použité literatury: [1] JAN, Z., KUBÁT, J., ŽDÁNKÝ, B., Elektrotechnika motorových vozidel II, Praha, AVID spol. sr.o., 2002, ISBN 978-80-87143-07-0 [2] ŠŤASTNÝ, J. a REMEK, B., Autoelektrika a autoelektronika, Praha, Nakladatelství T. Malina, 1994, ISBN 80-900759-6-7 [3] elektrický vodič [online]. [cit. 2.9.2013]. Dostupný na WWW: http://cs.wikipedia.org/wiki/Elektrick%C3%BD_vodi%C4%8D

Děkuji za pozornost 