Obsah

Téma č. 6 ELEKTRICKÉ TEPLO A CHLADENIE

← RVJ Téma 5

RVJ Téma 7 →

Téma č. 6 ELEKTRICKÉ TEPLO A CHLADENIE

Úloha 6.1

Charakterizujte zdroje elektrického tepla, vysvetlite ich princíp.
Vysvetlite spôsoby šírenia tepla a uveďte v akých látkach to nastáva.

Úloha 6.2

Čo je to chladenie a ako rozdeľujeme elektrické chladiace zariadenia ?
Vysvetlite princíp činnosti kompresorovej chladničky.

Úloha 6.3

Vysvetlite účel a úlohu vodičov v elektrotechnike, rozdeľte ich podľa spôsobu vyhotovenia.
Charakterizujte zloženie vodičov, ktoré sa používajú v silnoprúdovej elektrotechnike.
Uveďte základné rozdelenie káblov.

https://ssjh.sk/dokuwiki/doku.php/studium/odborne_predmety/vyu/elektricke_teplo

https://ssjh.sk/dokuwiki/doku.php/studium/odborne_predmety/vyu/elektricke_chladenie

Úloha 6.1

Charakterizujte zdroje elektrického tepla, vysvetlite ich princíp

El. teplo vznikne premenou el. energie na tepelnú. Zariadenia v ktorých sa mení táto energia sa nazývajú elektrické tepelné zdroje.

Druhy tepla:

1, Joulovo teplo - vzniká prechodom el. prúdu cez odporový materiál (Materiál – špeciálny materiál s veľkým merným el. odporom).
2, Oblúkové teplo - Nad 3000 °C. Používa sa pri el. zváraní, pri čistení a výrobe kovov, el. pece, dentálna technika.
3, Infrateplo - Získava sa vyžarovaním tepla nejakého vyhriateho predmetu, formou infralúčov. Infralampy (pre zvieratá) a aj na zdravotnícke účely.
4, Dielektrické svetlo - Dielektrikum je izolant v el. poli. Keď je izolant v striedavom poli, tak prebieha polarizácia. Rádovo 10-ky stupňov. Použ. sa na sušenie a prehrievanie.
5, Hysterézne teplo - Hysterézna slučka, hysterézne straty. Sušenie a ohrievanie.
6, Teplo vírivých prúdov - Ak má mat. istý odpor tak vďaka vír. prúdom vzniká teplo.
7, El. iskry - El. iskra sa podobá zvieraniu - na vodivé kovové mat. postupne dopadajú el. iskry. (je to akoby el. oblúk, ale prerušovaný). Teplo el. iskry sa používa na el. pero – píšu sa výrobné čísla na autá, zbrane, na kovové časti. Ďalšie použitie – vyiskrovanie kovových materiálov (napr. vŕtame dieru a zlomí sa hriadel a zostane tam – vyiskrenie pomocou el pera – necháme na to dopadať iskru a potom sa to rozláme (napr. vrták) na kúsky a potom to vyberieme von (napr. magnetom).
8, Peltierovo teplo – Peltierov jav (opak termočlánku).

Vysvetlite spôsoby šírenia tepla a uveďte v akých látkach to nastáva

Vedením
Prúdením
Sálaním

1) v súvislosti s tuhými látkami, priamy dotyk dvoch tuhých látok, prechod tepla stenou

2) jedno tuhé teleso a druhé kvapalina alebo plyn

3) prenos tepla priestorom z teplejšieho do chladnejšieho.

Úloha 6.2

Čo je to chladenie a ako rozdeľujeme elektrické chladiace zariadenia ?

- Chladič (v elektronike) je zariadenie, ktoré je určené na odvod prebytočného tepla vznikajúceho pri prevádzke elektronickej súčiastky alebo modulu tak, aby chladený objekt neprekročil maximálnu dovolenú prevádzkovú teplotu. Na rozvod aj rozptýlenie tepla do okolia sa používajú všetky metódy prenosu tepla:

A: Pasívne chladiče - Tieto chladiče neobsahujú žiadne pohyblivé časti a na svoju funkciu nepotrebujú žiadnu energiu dodávanú zvonku. Ide obvykle o masívne kovové bloky s jednou rovnou stranou (na pripevnenie k chladenej súčiastke) a s mohutným rebrovaním. Pre zvýšenie rozvodu tepla je blok vytvorený z tepelne dobre vodivého kovu, obvykle hliníka, u najnáročnejších aplikáciách z medi. Pre zvýšenie odvodu tepla žiarením sú obvykle čiernené. Mohutné rebrovanie podporuje prenos tepla medzi chladičom a okolitým vzduchom, pričom sa vhodným umiestnením dá dosiahnuť zvýšená účinnosť chladenia vďaka prirodzenému gravitačnému pohybu ohrievaného vzduchu.

B: Ventilátory - Chladiče s ventilátormi využívajú nútené prúdenie vzduchu priamo okolo chladenej súčiastky vyvolávané elektricky poháňaným ventilátorom, na zvýšenie účinnosti prestupu tepla medzi chladičom a vzduchom.

C: Rozvádzače tepla - Tepelné trubice (heatpipe) slúžia na prenos tepla na iné miesto, kde sa účinné chladenie zabezpečiť dá. Podobne sa trubice používajú aj na odvod tepla z hermeticky uzatvoreného priestoru, kde sa nedá zabezpečiť prívod vzduchu. “Teplý koniec” trubice je pripevnený na zdroji tepla, a zo “studeného konca” je teplo odvádzané chladičom. Typicky sa tieto chladiče používajú na chladenie CPU v notebookoch. Tepelná trubica je obvykle v tvare pomerne tenkej, sploštenej rúrky. Rúrka je uzavretá a je naplnená pracovnou kvapalinou s nízkou teplotou varu. Prirodzený pohyb chladiva od chladeného miesta k chladiču je v týchto chladičoch zabezpečený obvykle gravitačným obehom. Často pritom dochádza aj k fázovým zmenám – vyparovaniu na teplom a kondenzácii na studenom konci trubice.

D: Kvapalinové chladiče s núteným obehom - Ide o prenos tepla z chladeného miesta ku výmenníku, ktorý sám je chladený vzduchom (ventilátorom). Tento spôsob chladenia je technicky jeden z najnáročnejších, ale sa ním dajú odviesť extrémne množstvá tepla zo stiesnených priestorov, pričom sa niekedy používa bohato dimenzovaný výmenník s pasívnym prúdením vzduchu, čím sa dá dosiahnuť nízka úroveň hluku.

E: Chladenie ponorom do obiehajúcej kvapaliny - Extrémnym prípadom kvapalinového chladenia je priame ponorenie chladených súčiastok či zostáv do prúdiacej chladiacej kvapaliny. Zásadná je pritom dokonalá elektrická nevodivosť chladiva, jeho absolútna čistota a zabezpečenie jeho dostatočného pohybu v každom mieste chladeného zariadenia. Takýmto spôsobom je možné chladiť aj vysokovýkonné obvody ktoré musia byť z konštrukčných dôvodov umiestnené tesne vedľa seba vo veľkom množstve. Kompresorová chladnička - Potraviny uvoľňujú teplo, ktoré sa zachytí vo výparníku, kde sa z kvapaliny stáva para, tým v podstate pohlcuje teplo, teda chladí. Para ide do kompresora, ten ju vyháňa cez kapiláru, kde sa zvýšením tlaku, za výdaja tepla opäť stáva kvapalinou. Oproti starým chladničkám sa nepoužíva čpavok alebo chlór ale iné médium s nízkou teplotou varu a výparník sa nenachádza na vrchnej stene chladničky, ale na celej zadnej stene. Priemerná teplota v chladničke - 3 až 4 stupne.

Chladenie je v podstate prečerpávanie tepla, ktoré odoberáme ochladzovanej látke alebo priestoru a odvádzame ho do inej látky alebo priestoru. Chladenie môže byť vzdušné alebo vodné. Dokonalejšie je strojové chladenie, založené na odparovaní vhodného chladiva.

Podľa spôsobu skvapalňovania odpareného chladiva rozdeľujeme chladničky na:

kompresorové
absorpčné
absorpčné s nepretržitým chladením
termoelektrické

Vysvetlite princíp činnosti kompresorovej chladničky

Elektrická kompresorová chladnička značky Calex používa ako chladivo difluór (ledon). Jej princíp je na obr. Spúšťanie elektromotora kompresora je periodické a obstaráva ho termostat a rozbehové relé.

Schéma chladiaceho okruhu kompresorovej chladničky

1 — výparník.
2 — kompresor,
3 — kondenzor (zrážač),
4 — dehydrátor,
5 — termostat s prepínačom a rozbehovým relé,
6 — elektrický prívod -svorkovnica,
7 — klimatizačná priečka,
8 — kapilárna rúrka,
9 — plynný ledon,
10 — kvapalný ledon,
11 — vnútorné osvetlenie,
12 — dverový kontakt,
13 — magnetické tesnenie dvier,
14 — smaltovaný plášť s tepelnou izoláciou

Plynné chladivo sa skvapalňuje kompresorom a za redakčným ventilom sa zasa odparuje. Ak pri skvapalňovaní používame elektrickú energiu, hovoríme o elektrickom chladení. Vo výparníku sa vyžaruje tekutina, čím odoberá teplo v chladničke. Plynné chladivo dá nasáva a stláča kompresorom. Plyn sa zohreje, mimo chladiaceho okruhu sa v zrážci ochladí a skvapalní.

Úloha 6.3

Vysvetlite účel a úlohu vodičov v elektrotechnike, rozdeľte ich podľa spôsobu vyhotovenia

Vodič – je zariadenie, ktoré slúži na prenos el. energie. Podľa konštrukcie vodiče rozdeľujeme na kovové (drôt, lanko,..) a nekovové (vodič na báze grafitu).

Vodivosť a odpor G , R
Vodivosť a teplota Q ´= R. I² . t
Zahrievanie vodiča t
Materiál jadra
Izolácia vodiča

Charakterizujte zloženie vodičov, ktoré sa používajú v silnoprúdovej elektrotechnike

ECu, EAl, PVC, AlFe, ZnFe

Káble rozdeľujeme podľa materiálu jadra, počtu žíl, menovitého napätia, podľa materiálu izolácie jadier a podľa druhu plášťa.

Káble silnoprúdové, oznamovacie, pomocné, návestné, meracie…

Káble jednožilové a viacžilové. Na prenos nn - trojfázový rozvod sa používajú štvoržilové, päťžilové káble. Všetky žily kábla majú rovnaký prierez, len vo štvoržilových kábloch, kde štvrtá žila tvorí ochranný vodič PE, sa táto žila robí s menším prierezom. Fázové žily majú farbu čiernu, hnedú, sivú, zelenožltú, svetlomodrú.

Supravodivé káble Káblové príslušenstvo

Uveďte základné rozdelenie káblov

Charakteristické označenie káblov

vzťah k norme a menovité napätie
konštrukcia kábla
počet a menovitý prierez jadier

1) vzťah k norme
H Kábel a vodič je v súlade s harmonizovanými normami

Menovité napätie U₀ / U	01	100 / 100 V
	03	300 / 300 V
	05	300 / 500 V
	07	450 / 700 V

2) izolácia

materiál izolácie	B	Etylénpropylénový kaučuk
	G	Etylén vinylacetát
	J	Opletenie zo sklenených vlákien
	N	Polychloroprén
	Q	Polyuretán
	S	Silikónový kaučuk
	T	Textilné opletenie
	…	…