1 od 33

PITANJA iz predmetaELEKTRIKA I AUTOMATIKAporivne snage od 750 kW ili više

Pitanje 1. 1.

Nacrtaj strujni krug i navedi sve električne veličine koje u njemu vladaju, objasni njihovu međusobnu ovisnost i Ohmov zakon.

a) istosmjerni strujni krug: - idealni, U, I, R, G,- realni Uv, Ui, Ru, Ri, ,

b) izmjenični (R, L, C; Z, U, I, XL, XC, P, S, Q)

Pitanje 1. 2.

Kada je potrebno da dva sinkrona generatora

rade u paralelnom spoju

Brodski generatori uglavnom nikad sami ne napajaju mrežu. Najčešće je to više generatora u paralelnom radu. Kad se generator stavlja u pogon moramo ga priključiti na mrežu. Pri tom moramo biti vrlo oprezni i ispuniti određene uvjete:

- napon mreže i generatora mora biti isti- frekvencije moraju biti iste i - faze iste (nema pomaka u fazi između napona mreže i napona generatora).

Kad jedan od ova tri uvjeta nije ispunjen generator ne smijemo priključivati na mrežu. Posljedice su vrlo velike struje izjednačenja koje, mogu biti i veće od struja kratkog spoja što bi moglo uništiti generator.

Postupak upućivanja:kod trofaznih generatora najprije moramo uvtrditi redosljed faza. To radimo dok rotor

generatora miruje, promatranjem početka namatanja svih faza u smjeru okratanja rotora, a taj redosljed je i redosljed faza. Zatim se pogonskim strojem pokrene rotor generatora do približno sinkrone brzine vrtnje. Nakon toga podesimo struju uzbude (vidi vrste uzbude) tako da je napon na statoru generatora približno jednak naponu mreže. Ako generatorski napon kasni u fazi generator moramo ubrzati, a ako prednjači generator moramo usporiti dok se ne postigne istofaznost (=0). Da li su navedeni uvjeti ispunjeni može se utvrditi pomoću instrumenata sa dvostrukom skalom koji istovremeno pokazuju iznos potrebnih veličina u mreži i u generatoru. Kad je generator u blizini sinkronizma (istofaznost) teško je utvrditi da li se vrti presporo ili prebrzo pa se upotrebljava instrument koji nam to pokazuje a zove se sinkroskop. Najčešći su sinkroskopi sa tri žarulje a može biti i sa skalom (vidi sliku)

Voltmetar V0 pokazuje razliku napona mreže i generatora koji u sinkronizmu mora biti jednak nuli.

2 od 33

Tri žarulje su spojene prema slici i prostorno razmještene u trokut redosljedom kao na slici čine sinkroskop sa žaruljama. Napon na žaruljama varira s frekvencijom koja je jednaka razlici frekvencija mreže i generatora od nula do dvostrukog napona u jednakom ritmu varira i jakost svjetlosti žarulje. Pošto je razlika frekvencija u blizini sinkronizma jako mala ljudsko oko može pratiti te promjene. Naponi su pomaknuti u fazama za 1200 i imamo osjećaj da se svjetlo okreće u jednom ili drugom smjeru. Iz smjera okretanja možemo zaključiti da li se generator vrti prebrzo ili presporo i prema tome podešavamo vrtnju rotora generatora. Kad je izvršena sinkronizacija (žarulje se ugase, ne svijetle) generator možemo uključiti na mrežu pomoću generatorske sklopke.

Na današnjim modernim brodovima imamo automatsku sinkronizaciju.

Pitanje 1. 3. Provjera ispravnosti asinkronih elektromotora

Provjera ispravnosti (održavanje) brodskih el. uređaja provodi se kroz tri stupnja, ako to primijenimo na asinkrone motore imamo:

1. radovi održavanja 1. stupnja; pomoću vida, sluha, opipa i drugim osjetom primjetiti promjene na elektromotorima. Kontrole ulja, mjernih instrumental, šumova u ležajima, vibracije, zagrijavanje, podmazivanje, istrošenost kliznih koluta, kontrola nekih tabela i sl.

2. radovi održavanja 2. stupnja; podrazumjevaju se radovi na elektromotorima koji se mogu obaviti na mjestu ugradnje elektromotora a to su:- djelomično rastavljanje uređaja i njihovo čišćenje- pregled ležaja i podmazivanje- ispitivanje namota, kaveza, kliznih koluta- ispitivanje spojeva vijaka i kontakata- mjerenje izolacijskog otpora- kontrola ventilatora i sita- kontrola priključnih kutija i postolja- kontrola brtvljenja- kontrola djelovanja zaštitnih uređaja- zamjeniti četkice - izbrusiti klizne kolute

3 od 33

3. radovi održavanja 3. stupnjaTo su generalni popravci elektromotora u radionici ili sl. Obuhvaća za: a) kavezni motor

- rastavljanje motora- čišćenje rotora i statora- mjerenje izolacijskog otpora- ispitivanje stanja izolacije i dodatno izoliranje, lakiranje i sušenje- pregled paketa limova- pregled štapova i kratkospojenih prstenova- pregled ležaja, podmazivanje i po potrebi zamjena- provjera ravnoteže rotora, montaža kontrola lakoće okretanja- čišćenje priključne kutije i stezanje vijaka- ispitivanje stanja spojeke- kontrola uzemljenja- kontrola smjera i brzine vrtnje- namještanje električnih zaštitnih elemenata

b) kolutnisve kao kod kaveznog, a još dodati:- ispitati rotorski namot- istokariti i izbrusiti klizne prstene- zamjeniti četkice- kontrolirati držače četkica i podesiti pritisak četkica

4 od 33

Pitanje 2. 1.Obrazloži korisne učinke električne struje i

navedi njihovu praktičnu primjenuUčinci: toplotni, magnetski, svjetlosni, mehanički

Primjena: Grijači, sklopke, releji, žarulje, reflektori, elektromotori ....

Pitanje 2. 2.

Objasni sastav, način rada, vrste uzbude sinkronih generatoraKonstrukcija:

- stator; zadatak statora, stvaranje izmjeničnog napona i jakosti struje (armaturna struja) frekvencije:

f=nsp; ns - sinkroni broj okretaja p - broj pari magnetskih polova

- rotor; zadatak rotora je stvoriti magnetsko polje prolazom istosmjerne struje namotajima rotora (uzbudna struja)

Način rada; zakon elektromagnetske indukcije: , kada se zavojnica s N zavoja

nađe u promjenjivom magnetskom polju u njoj se inducira napon prema gornjoj jednadžbi, ili , gdje je fn faktor namota i kod trofaznih namota iznosi od 0,9 do 0,95.

Vrste uzbude:- generatori s istosmjernom uzbudom (za uzbudu koriste se poredni istosmjerni

generator, amplidini (rotacijska pojačala snage), rotatroli (regulacijski generatori). Ova uzbuda ima dosta nedostataka (kolektor, četkice, visoka cijena) i uglavnom se još koristi na već ranije izvedenim i još aktivnim sustavima.

- generatori sa statičkom uzbudom (samouzbudni, nemaju kolektor, ali ostaju klizni koluti i četkice. Dijelimo ih u dvije grupe:

a) kompaundiraneb) nekompaundirane generatore s automatskim regulatorom napona

5 od 33

Kod samouzbudnog kompaundiranog generatora uzbudna se struja dobiva preko kompaundiranog trofaznog strujnog uzbudnog transformatora (1) koja se zatim ispravlja u neupravljivom ispravljaču (2) i dovodi uzbudnom namotu generatora (3). Pri stabilnom radu napon im je 2,5% nazivnog napona.

Samouzbudni nekompaundirani generator mora uvijek imati automatski regulator napona. Postoji više različitih izvedbi uzbude takvih generatora, a kod svih se uzbuda ostvaruje pomoću naponskog transformatora (4) i upravljivog ispravljača (5). Regulator (6) ovisno o razlici željene i stvarne vrijednosti uzbudne struje upravlja tiristorskim ispravljačem, te tako mijenja uzbudni napon i struju. Ovakvi generatori imaju brz odziv (0,08 s) i malo variranje napona, te zadovoljavaju uključivanje kaveznih asinkronih motora palubnih strojeva.

- generatori s rotirajućom izmjeničnom uzbudom i ugrađenim neupravljivim rotirajućim ispravljačem (to su sinkroni generatori bez četkica) predstavlja najsuvremenije rješenje brodskih generatora. Nema kolektor, četkice, klizne prstene. Sinkroni uzbudnik nalazi se na istoj osovini kao i glavni sinkroni generator i pokreće ih zajednički pogonski stroj. Armaturni napon sinkronog uzbudnika napaja preko rotirajućeg ispravljača uzbudni namot glavnog generatora preko čvrstih priključaka (bez kolektora, kliznih koluta i četkica).

Regulacija napona:

S obzirom da su polovi sinkronog uzbudnika na statoru tada se i njihova uzbudna struja dovodi preko čvrstih priključaka. Regulacijom ove relativno male struje upravlja se naponom sinkronog uzbudnika, a time i ispravljenom uzbudnom strujom glavnog sinkronog generatora.

6 od 33

Pitanje 2. 3. Zahtjevi na brodske električne uređaje te sigurnost na brodu

Nadzor nad gradnjom brodova, električnom opremom brodova i tehničkom dokumentacijom, te nad sprovođenjem zaštitnih i sigurnosnih mjera do utvrđivanja sposobnosti za obavljanje pokusne plovidbe provode klasifikacijska društva. U Hrvatskoj nadzor obavlja Hrvatski registar brodova ( kraće Registar).

2.3.1. Zahtjevi s obzirom na materijal, obujam i masu- materijal koji ne podržava gorenje- otporan na utjecaj morske atmosfere- otporan na uljne pare- dijelovi koji provode struju moraju biti od bakra ili bakarnih slitina (osim

specijalnih kontakata, rastalnih žica osigurača, reostata, grijača, kaveza rotora asinkronih motora, ugljenih četkica.

- izolacija mora biti dovoljne mehaničke čvrstoće, odgovarajuće zaštićena, otporna na klizne struje i sl. (npr. E klase)

- temperatura dijelova koji provode el. struju ne smije pri nazivnim opterećenjima prelaziti dopuštenu temperaturu.

- oprema mora biti što manjeg obujma i mase- gdje je moguće, sporohodne strojeve zamjeniti brzohodnim (koji su manje mase i

obujma)

2.3.2. Zahtjevi s obzirom na klimatske i pogonske uvjeteNa rad električnih uređaja značajno utječu:- temperatura- vlaga u zraku- agresivna atmosfera- nečistoće u zraku- mehanički udarci i vibracije itd.

2.3.2.1. Temperatura okolineKlimatska karta svijeta sadrži četiri klimatske zone:- polarnu- umjerenu- subtropsku- tropsku

Od brodskih el. uređaja zahtjeva se da pouzdano rade u području temperatura od –250C do +450C. Elektronički elementi i oprema koja se ugrađuje u sklopne ploče mora podnositi temperaturu okoline i 550C, a temperatura od 700C ne smije izazvati njihova oštećenja.

2.3.2.2. Vlažnost zrakaVlaga u zraku, sa visokim sadržajem soli štetno djeluje na brodske električne uređaje.

Relativna vlaga pri površini mora poprima vrijednost od 70 do 95%, a u tropskom području približava se granici zasićenja.Uređaji moraju zadovoljavajuće raditi pri relativnoj vlazi:

- od 753% kod temperature 4520C- od 803% kod temperature 4020C- od 953% kod temperature 2520C

7 od 33

Prilike pod palubom, u strojarnici i drugim zatvorenim prostorima su povoljnije.

Namotaji i dijelovi pod naponom moraju biti zaštićeni od djelovanja kondenzata, a dijelovi opreme u koju može doći do stvaranja kondenzata moraju imati otvor za njegovo istjecanje. Kabeli se u električne strojeve , uređaje i aparate uvijek uvode odozdo, a mjesto uvođenja pažljivo se zabrtvi.

2.3.2.3. KorozijaKorozija je proces nagrizanja površine metala kemijskim ili češće elektrokemijskim

putem. Pri tome koroziju pospješuje i erozija kavitacija, djelovanje slanog i vlažnog zraka. Elektrokemijska korozija nastaje uslijed razlike potencijala i elektrolita (sol u vlažnom zraku) koji na površini metala stvaraju galvanske korozijske elemente. Razlika potencijala nastaje između:

- različitih metala- metala i pokrivnog sloja- područja s različitim mehaničkim naprezanjima itd.

Zaštita od korozije može biti:- pasivna (pocinčavanje, presvlačenje kadmijem, premazivanje zaštitnim bojama- aktivna (katodna zaštita koja može biti iz galvanskih protektora (cink ili magnezij)

ili još bolje iz anode priključene na istosmjerni izvor.

2.3.2.4. Kosi položaj i vibracijeBrodski električni uređaji moraju ostati neoštećeni i sposobni za ispravan rad i kod

mogućih kosih položaja broda nastalih zbog njegovog naginjanja oko uzdužne osi (valjanje, ljuljanje) ili oko poprečne osi (posrtanje), te kod vibracija izazvanih pogonom strojeva, valova i sl. Brodski električni uređaji prema pravilima Registra moraju zadovoljavajuće raditi pri dugotrajnom:

- bočnom nagibu do 150

- uzdužnom do 50

- bočnom valjanju do 22,50

- posrtanju do 100. - kod uređaja sa elektrolitima (akumulatori) ne smije u kosom položaju doći do

istjecanje ili prskanja tekućine- vibracije izazvane pogonom glavnog pogonskog stroja, pogonskih agregata,

kompresora, pumpi i sl. svesti na najmanju moguću mjeru (balansiranjem, upotrebom odgovarajućih spojki, vijčane spojeve osigurati od samoodvrtanja, montirati prigušivače oscilacija

2.3.2.5. Stupanj mehaničke zaštite i protueksplozijska izvedba električne opremeDijelovi električne opreme moraju imati odgovarajući stupanj mehaničke zaštite (IP –

International Protection)- suhi stambeni prostor (najmanje) IP 20- u kupaonicama za rasvjetna tijela IP 34, sklopke, utičnice IP 55- električna oprema na otvorenoj palubi IP 56

Protueksplozijska izvedba električne opreme odabire se prema zonama opasnosti i vrsti broda, a njihove oznake su:

8 od 33

- samosigurna [Exi]- s neprodornim oklopom [Exd]- s povećanom sigurnošću [Exe]- s kućištem pod tlakom [Exp]

Električni uređaji u protueksplozivnoj izvedbi moraju biti izvedeni tako da je ili spriječeno stvaranje iskre ili onemogućeno da se eksplozija nastala unutar stroja proširi na okolinu. Svi strojevi građeni za uporabu u atmosferi eksplozivnih ili zapaljivih plinova moraju biti specijalno označeni i trebaju imati atest za određeni stupanj zaštite.

U svim prostorijama gdje se može stvoriti eksplozivna smjesa zahtjeva se ugradnja električne opreme sa stupnjem mehaničke zaštite IP 55 ili višim.

2.3.2.6. Otpornost na elektromagnetsku interferenciju (EMI)

Interferencija može potjecati iz vlastitog uređaja (sustava) ili dolazi iz vanjskog uređaja (sustava). Izvori interferencije su iskrenja, atmosferska pražnjenja, nagle promjene napona ili struje i sl. Propisi određuju dopuštene razine EMI smetnji u različitim zonama broda. Prema sadržaju frekvencijskog spektra EMI mogu biti:

- uskopojasne (samo na nekim frekvencijama – osnovnim ili višim harmonicima)- širokopojasne (kontinuirano)

Smetnje se šire vodljivim putem i zračenjem. Na brodu se vodi računa o smetnjama koje dolaze iz mreže.Glavne mjere zaštite od EMI su: udaljavanje, oklapanja, prigušivanje i filtriranje.

Dopuštene razine širokopojasnih EMI kojima smiju biti izloženi uređaji ovise o njihovoj lokaciji. Tako su u odnosu na referentni 1V na frekvencijama od 6 i 300 MHz dopuštene naponske razine:

- 26 dB za opremu na palubi zapovjedničkog mosta, kormilarnici, radioprostorijama- 40 dB za opremu postavljenu iznad najviše palube- 60 dB za opremu postavljenu ispod najviše palube.

2.4. Sigurnost na brodu Život posade i putnika mora biti na visokoj razini sigurnosti, bez štetnih djelovanja na

organizam, a i udobnost mora biti prihvatljiva. Na čovječiji organizam može štetno djelovati temperatura, vlaga, agresivna atmosfera, vibracije, štetno djelovanje električne struje. Sigurnost posadei putnika ovisi o ispravnom radu električnih uređaja....Na sigurnost na brodu u dobroj mjeri utječu i djelovanje okoliša na uvjete koji vladaju na brodu, kao npr.

- statički elektricitet (visoki naponi od nekoliko stotina tisuća volti i male struje), nastaje na tri načina:

1. kondenzatori priključeni na istosmjerni napon2. trljanjem dvaju različitih tvari3. električnom influencijom

- buka ( s gledišta udobnosti poželjno je da buka ne prelazi 60 dB) Najčešće srednje vrijednosti dopuštene razine buke jesu:

1. stambene prostorije, navigacijski i radio kabine ..... 60 dB2. kormilarnica i zajedničke prostorije ............... 70 dB3. upravljačka kabina i telefonska kabina u strojarnici 75 dB4. strojarnica i mehanička radionica ................... 90 dB itd.

9 od 33

Pitanje 3. 1.Objasni osnovne karakteristike i parametri izmjenične struje

u(t)=U0 sint slika na pločii(t)=I0 sint

Pitanje 3. 2.Objasni vrste električne rasvjete na brodu

prema namjeni i karakteristike

Vrste rasvjetnih mreža:- osnovna- rasvjeta za slučaj nužnosti- rasvjeta za slučaj nužnosti koja se napaja iz akumulatorske baterije

Vrste električne brodske rasvjete:- unutarnja- vanjska- navigacijska i signalna

Zahtjevi za unutarnju rasvjetu;- opća rasvjeta;radio kabine 100 lxprostorije s navigacijskom opremom 50 – 100 lx strojarnice 75 lx...- rasvjeta radnog mjestaradni stol u radio kabini 300 lxdruštvene prostorije 300 do 500 lx itd.

Zahtjevi za vanjsku rasvjetu;Ovisi o tipu i veličini i namjeni broda. Svjetiljke svojom svjetlošću ne smiju ometeati upravljanje brodom.. Postavljaju se reflektori, prijenosna svjetla i td.

Zahtjevi za navigacijsku i signalnu rasvjetu;Signalnonavigacijska svjetla doprinose sigurnosti broda. Međunarodni propisi zahtjevaju da svaki brod pri plovidbi mora imati upaljena signalnonavigacijska svjetla od zalaza do izlaza sunca. Prema propisima određena je i boja i vrst signala svjetlosne signalizacije.

Pitanje 3.3.

10 od 33

Definiraj pojmove: automatski nadzor strojarnice i zaštitu električnih strojeva na brodu uz navođenje opreme i primjere

Automatski nadzor strojarnice:- automatika generatora

1. automatsko reguliranje napona i frekvencije generatora2. automatska sinkronizacija i paralelni rad generatora3. automatska raspodjela opterećenja4. automatsko isključivanje i uključivanje generatora5. automatsko predpodmazivanje dizelmotora6. programirano uključivanje trošila velike snage7. automatska zaštita generatora8. automatsko ponovno uključivanje generatora kod njenog ispadanja iz

pogona (black-out funkcija)

- automatika dizelmotora1. nalog za pokretanje2. nadzor tlaka ulja za podmazivanje3. nalog za startanje novog agregata itd.

Zaštita električnih strojeva:Zaštita električnih strojeva sprječava teže posljedice smetnji koje mogu dolaziti od:- radnog mehanizma (kod preopterećenja strojeva, štiti se termičkom i

kratkospojnom zaštitom; rastalni osigurači, okidači, prekostrujna zaštita, bimetal, releji, ..)

- izvora napajanja (pri povišenju ili smanjenju napona; podnaponska zaštita- utjecaja okoliša (opasna atmosfera, eksplozivne smjese)

Pitanje 4. 1. Trošila u krugu izmjenične struje, ovisnost otpora o frekvenciji, fazni pomak i Ohmov

zakon za izmjeničnu struju, trokut otporaTrošila:

- Djelatna: R (Ohmska, radna)- Reaktivna: XL, XC (induktivna i kapacitivna, reaktivna)

Ovisnost o frekvenciji:- R ne ovisi o frekvenciji- XL je razmjeran frekvenciji:

- XC je obrnuto razmjeran frekvenciji:

Fazni pomak; cos (SERIJSKI SPOJ)

Ohmov zakon:

Trokut otpora:

11 od 33

Pitanje 4. 2.Objasni sastav, način rada, vrste uzbude ikarakteristike istosmjernih elektromotora

Sastav: - stator s uzbudnim namotom (kod manjih jedinica i sa stalnim magnetima)- rotor s armaturnim namotom- kolektor s četkicama

Vrste uzbude: - nezavisna (strana); uzbudna struja dobiva se iz vanjskog istosmjernog izvora.

Promjena smjera vrtnje može se ostvariti izmjenom priključaka armaturnog namota ili izmjenom priključka uzbudnog namota. (Slika 29.)

- zavisna uzbuda (vlastita), to je uzbuda kod koje su uzbudni namot (na statoru) i armaturni namot (na rotoru) u galvanskoj vezi. Ove motore često zovemo zavisno uzbuđeni istosmjerni motori. Zavisna uzbuda može biti:

- poredna (Slika 32)- serijska (Slika 6.33)- složena (kompaundna) (Slika 6.35)

Karakteristike: Vidi slike na foliji!

Osnovne karakteristike istosmjernih motora kod konstantnog napona izvora i konstantne uzbudne struje su:

- karakteristika brzine vrtnje n=f(I)nezavisna i poredna uzbuda (Slika 6.30.)serijska uzbuda (Slika 6.34a)

- karakteristika momenta M=f(I)nezavisna i poredna uzbuda (Slika 6.30.)serijska uzbuda (Slika 6.34a)

- vanjska karakteristika (mehanička karakteristika motora) n=f(M)nezavisna i poredna uzbuda (Slika 6.31.)serijska uzbuda (Slika 6.34b)kompaundna uzbuda (Slika 6.36): 1- prevladava poredna uzbuda

3- prevladava serijska4- protukompaundacija (izbjegava se)

Pitanje 4. 3.Objasni postupak provjere ispravnosti generatora u nuždi

Spremnost rada izvora električne energije za slučaj nužnosti kao i automatsko pokretanje pripadnog dizelagregata povremeno treba provjeravati. Generator se smije zaštititi samo od slučaja struja kratkog spoja, a od preopterećenja imamo svjetlosnu i zvučnu signalizaciju. Dizelgenerator mora se pouzdano pokrenuti. Dopuštena su četiri sustava pokretanja: (Vidi napajanje broda u nuždi)

12 od 33

Pitanje 5. 1. Električna snaga izmjenične struje,

trokut snage, činitelj snage i mjerenje: P, Q, i SSnaga:

djelatna (radna): Wprividna (ukupna): VAreaktivna (jalova): VAr

Trokut snage:

Činitelj snage: (faktor snage; cos) (vidi pitanje 4.1.)

Pitanje 5. 2.Objasni sastav, način rada i karakteristike

asinkronog elektromotora

Asinkroni motori tipični su predstavnici električnih strojeva male snage, a pretežno se rade u velikim serijama (za razliku od sinkronih strojeva koji su velike snage i rade se pojedniačno – generatori). Asinkroni motor otkrio je naš zemljak Nikola Tesla 1882. godine.Sastav:

- Stator asinkronog stroja u načelu je jednak statoru sinkronog stroja. Namot je najčešće trofazan (iznimno jednofazan), priključen na mrežu i uzima snagu iz mreže.

- Rotor asinkronog stroja ima na osovini paket okruglih limova s utorima u koje je smješten trofazni ili iznimno dvofazni mamot. Krajevi rotorskog namota mogu biti:

- dovedeni na klizne kolute i preko četkica spojeni na električni napon. Motori s kliznim kolutima zovu se kolutni motori,

- ako se rotor gradi tako da u utorima ima štapove, koji se s obje strane rotorskog paketa limova kratko spoje kratkospojnim prstenovima dobivamo asinkroni motor s kaveznim rotorom ili kavezni motori.

Način rada:

Priključi li se na statorski namot stroja trofazni izmjenični napon, taj napon stvori struju magnetiziranja (uzbude), koja stvori okretno magnetsko polje. U rotorskom namotu okretno polje inducira napon koji je veći ili manji od statorskog ovisno o broju zavoja.Ako rotor nije zakočen, počinje okretanje rotora, brzina vrtnje rotora n raste i približava se sinkronoj brzini nS okretnog magnetskog polja statora. Zaostajanje rotora za okretnim magnetskim poljem zove se klizanje s, asinkronih strojeva:

Ako rotor miruje: n=0, a s=1,

13 od 33

tada je frekvencija napona inducirana u rotoru f2 jednaka frekvenciji statora f1.Ako se rotor okreće u smjeru okretnog magnetskog polja i sve manje za njim zaostaje frekvencija napona u rotoru f2 pada proporcionalno klizanju f2=sf1 i u sinkronizmu ima vrijednost nula (f2=0)Tada je:

n=nS, a s=0.

Karakteristika:

Pitanje 5. 3.Objasni sastav i karakteristike brodskih kabela

i način polaganja na brodu

Osnovni sastav kabela:- vodič; izrađen je od visokokvalitetnog bakra, može biti jednožični i višežični.

Vodič s više žica je fleksibilniji. Broj žica u vodiču se definira s obzirom na presjek.

- izolacija vodiča; treba biti otporna na mehanička, kemijska, temperaturna i električna naprezanja. Neosjetljiva na starenje. Materijali od kojih se radi izolacija su: polivinilklorid (PVC/A, PVC/D, etilen-propilenska guma (EPR), ulančani polietilen (XLPE), silikonska guma (S 95)

- zaštitni plašt (omotač) može biti nemetalni (neopren) i metalni (olovo, bakrenog žičanog ili trakastog opleta), opleteni i neopleteni, može biti jedan ili više plašteva.

Klasifikacijski registri propisuju dopušteno strujno opterećenje ovisno o vrsti kabela, broju žila, vrsti izolacije, temperaturi okoline, način polaganja i vrsti pogona u kojem će kabel raditi. Električne veličine bitne za brodske kabele:

- radni napon- ispitni napon- otpor izolacije (M/km)- otpor vodiča

14 od 33

- pad napona- strujno opterećenje- induktivni otpor

Polaganju kabela posvećuje se velika pažnja. Trasa reba biti tako odabrana da kabeli nisu izloženi vlazi, ulju, gorivu, vodi, udaljena od izvora topline, da ne budu prikladne glodavcima a mora biti ravna i što pristupačnija. Kabeli s metalnim opletom mogu se polagati na konstrukcije od metala, kanalima zaštićenim od korozije, cijevima. Vodonepropusne i plinonepropusne prolaze kabela kao i prolaze kroz protupožarne pregrade treba zabrtviti. Krajevi kabela završavaju u razvodnim kutijama kabelskim stopicama, vijčanim spojevima osiguranim od odvrtanja, lemljenjem ili tlačenjem. Spajanje kabela izvodi se isključivo u razvodnim kutijama pomoču stezaljki. Radi lakšeg snalaženja kablovi se označuju.

Pitanje 6. 1. Objasni karakteristike trofazne izmjenične struje,

spajanje u zvijezdu i trokutMeđufazni i fazni naponLinijska i fazna struja

Spoj u zvijezdu Y ; Slika na ploči ..........

Spoj u trokut , Slika na ploči ............

Pitanje 6. 2. Objasni sastav, način rada i karakteristike olovnih i čeličnih akumulatora

i primjenu na brodu smještaj i spajanje

Primjena:

Akumulatori služe kao izvori električne energije za slučaj nužde, za napajanje pokretača motora s unutrašnjim izgaranjem, kao izvori energije u spoju s osovinskim generatorima, a mogu služiti na manjim jedinicama za napajanje brodske mreže za vrijeme mirovanja u luci. Na tankerima se upotrebljavaju prijenosne akumulatorske svjetiljke napona 2 ili 4 V.

Izvori el. energije za nuždu moraju biti smješteni izvan prostorija strojarnice i iznad glavne palube. Moraju imati dovoljan kapacitet da mogu neprekidno napajati predviđene potrošače kroz 35 sati. Za obalnu plovidbu dozvoljava se i manji kapacitet.

Ako brod raspolaže agregatom za nuždu, akumulatorska baterija služi dodatno kao rezervni izvor energije koji radi samo od trenutka ispada glavnih generatora do stavljanja u pogon agregata za nuždu. U tom slučaju moraju akumulatori napajati kroz pola sata rasvjetu za nuždu i električne zatvarače nepropusnih pregrada.

Teretni brodovi moraju osigurati baterijski pogon radio stanice. Manje plovne jedinice moraju imati akumulatorsku bateriju i za pokretanje glavnog stroja, koja mora imati toliko veliki kapacitet da je moguće pokrenuti motor i nakon jednonoćnog napajanja rasvjete. Brod mora imati i uređaj za punjenje baterija (pretvarači kod brodova s istosmjernom strujom), a kod trofaznog izmjeničnog sustava pomoću transformatora i ispravljača (u novije vrijeme poluvodičkih, koji su zamjenili selenske). Smještaj:

15 od 33

Posude brodskih akumulatora moraju biti od čvrstog negorivog materijala, građene tako da elektrolit ne može istjecati ni pri nagibu broda do 400.

Akumulatorske baterije snage punjenja iznad 1,5 kW moraju biti smještene u posebno ventiliranom prostoru sa najmanje 30 izmjena zraka na sat, zbog opasnosti eksplozije praskavog plina koji se stvara u prostoriji.

Rasvjetna tijela u prostoru za akumulatore moraju biti izvedena s posebnom zaštitom od eksplozivnih i zapaljivih plinova, a prekidač (sklopka) za palenje i gašenje mora biti izvan prostorije.

Na putničkim brodovima ugrađuju se posebne elektrana za nuždu, koja mora biti smještena u nadgrađu, a sastoji se od akumulatorske baterije i dizel generatora s automatskim pokretanjem.

Spajanje: serijski i paralelni spoj izvora (akumulatora) (slika na ploči)

Olovni akumulatori:osnovni dijelovi: elektrode, koje su izrađene od određenog broja ploča koje se

međusobno razlikuju samo po aktivnoj površini i načinu primjene. Jedna pozitivna ploča uvijek se nalazi između dvije negativne.

separatori, (ploče od izolacijskog matrijala) propusne za elektrolit smješteni su između raznopolnih ploča da se spriječi kratki spoj unutar akumulatora.

elektrolit, sastoji se od čiste sumporne kiseline koju sipamo u destiliranu vodu do koncentracije od 27 do 38%, odnosno gustoće 280 Baumea (Be) do 32,20 (Be) za napunjeni akumulator.

posude i poklopci akumulatora, izrađuju se od bitumena s nekim vlaknastim materijalom, a mogu se izrađivati i od ebonita (kvalitetniji). Između donjih krajeva ploča i dna akumulatorskih ploča mora biti dovoljno prostora da čestice aktivne mase ne čine kratki spoj između elektroda.

Način rada: u akumulatoru se odvijaju složeni elektrokemijski procesi koje možemo opisati kemijskom jednadžbom:

Prilikom pražnjenja na elektrodama nastaje olovni sulfat PbSO4 (i na pozitivnoj i na negativnoj), a koncentracija kiseline opada (smanjuje se gustoća), napon po članku ne smije pasti ispod 1,83 V. Pri punjenju iz olovnog sulfata na negativnoj elektrodi nastaje olovo Pb, a na pozitivnoj iz olovnog sulfata nastaje olovni oksid PbO2. To se očituje i na povećanju gustoće elektrolita. Pri punjenju strujom velike jakosti napon po članku nebi smio biti iznad 2,38 V. Provjeru napunjenosti akumulatora najčešće vršimo aerometrom.

Kapacitet (Ah) akumulatora određen je površinom ploča, temperaturom, smanjenjem koncentracije elektrolita prilikom pražnjenja. Specifični kapacitet olovnih akumulatora je u granicama do 26 Wh/kg.Stupanj korisnosti iznosi od 83 do 90%

Alkalijski akumulatoriU ovu grupu spadaju akumulatori kojima se elektrokemijski procesi odvijaju posredstvom alkalijskih otopina (čelični akumulatori koji mogu biti: nikal – željezo, nikal – kadmij, srebro – cink, nikal – cink)

16 od 33

Nikal – željezo akumulator pozitivnu elektrodu predstavlja nikalhidroksid, a negativnu željezni prah. Elektrolit je otopina kalijhidroksida u destiliranoj vodi u koncentraciji oko 21%. Gustoća elektrolita je 1,2 kg/dm3. Da se poveća kapacitet, trajnost i napon elektrolitu se dodaje 50 g litijhidroksida na litru elektrolita. Napon punjenja ovih akumulatora je 1,75 do 1,85 V.Stupanj korisnosti je manji od olovnih i iznosi oko 60%. Unutrašnji otpor ovih akumulatora je velik u odnosu na olovne. Pune se kad napon po članku padne na jedan volt.

Prednosti nad olovnim: elektrolit nije agresivan, izdrže veći broj pražnjenja i punjenja, neosjetljivi prema preopterećenju a isto tako nisu osjetljivi na punjenje te se ne mogu prepuniti (za razliku od olovnih kod kojih elektrolit zakuha i isparava voda), mehanički su puno otporniji, bolje podnose niže temperature.Nedostaci: manji napon po članku, manji stupanj korisnosti, manji specifični kapacitet, veća cijena, velik unutrašnji otpor.

Pitanje 6. 3.Navedi osnovna mjerna osjetila i

elemente automatike i područje primjene

Osjetnici su naprave koje služe za mjerenje stanja neke fizikalne veličine (tlaka, temperature, brzine i sl.) i za pretvaranje u neku drugu veličinu, koja, i na daljinu može izazvati uzbudu i alarm. Veličine koje osjetnici mogu osjetiti su: protok fluida, razina tekućine, buka, položaj, tlak, slanost, gustoća dima, brzina, temperatura, viskoznost, torzija, brojanje.Većina osjetnika nema odgovarajuću uzbudu, da bi izvršili promjenu veličine kod ventila, to obavljaju preko posrednika, koji pretvara izmjerenu veličinu osjetnika u električni, pneumatski ili neki drugi signal.

Kako je brod u tehničkom smislu vrlo složen sustav, sadrži velik broj mjernih uređaja za mjerenje raznih fizikalnih veličina.

U sustavu upravljanja (ručno ili automatski) mjerni elementi (osjetila) daju podatke za potrebnu promjenu (kuta zakreta analogni pretvornici su otporni, induktivni, kapacitivni; digitalni pretvornici su najčešće enkoderi (optički ili magnetski).

U energetskom se sustavu mjere tlakovi, temperature, brzina rotacije, vibracije, pomaci, protoci, razine itd.

U sustavu klimatizacije mjere se temperature, brzina strujanja, vlažnost.Većina uređaja slična je onim na kopnu, ali su neki specifični, kao navigacijski koji određuju smjer, brzinu i poziciju, dubinu uranjanja, kut nagiba i sl.

17 od 33

Pitanje 7. 1.Objasni što je strujni udar, kako do njega dolazi, mjere tehničke zaštite i

pružanje prve pomoći unesrećenom

Strujni udar nastaje kada se slučajno dodirne dio električnog uređaja ili trošila koji je pod naponom, ili kada uslijed kvara uređaja ili trošila pod napon dođu metalni dijelovi električnog uređaja koji normalno nisu pod naponom. Pri tome može nastupiti sljedeće djelovanje električne struje na organizam čovjeka:

- toplinsko; koje uzrokuje vanjske i unutarnje opekline- mehaničko; razaranje tkiva, iščašenja, kidanje mišića- kemijsko; rastvaranje krvi i drugih tekućina- biološko; treperenje srčanih komora, paraliza centra za disanje, paraliza rada srca.

Kod nesreće je važan put struje kroz organizam, ako je zahvaćeno srce tad je veća opasnost!!Frekvencija struje je bitan čimbenik opasnosti, pa je izmjenična struja opasnija (najopasnija pri frekvenciji od 40 do 60 Hz) od istosmjerne (3 do 4 puta).Jakost struje utječe na stupanj opasnosti:

- prag osjećaja 1mA (za izmjeničnu) 5 mA istosmjernu- od 10 do 15 mA struja pri kojoj dolazi do kontrakcije mišića- od 20 do 25 mA dolazi do otežanog disanja, a ako potraje nekoliko minuta može

nastupiti i smrt- do 50 mA donja granica smrtne opasnosti- 100 mA redovno nastupa smrt- prolaz jačih struja od 4 do 5 A koje teku do 10 sekundi izazivaju trenutnu

obamrlost ali ne i smrt.Trajanje prolaza struje kroz tijelo ima različite posljedice.

Zaštitne mjere od štetnih djelovanja električne strujeSprječavanje opasnosti od udara se provodi na tri načina:

- onemogućiti dodir čovjeka s bilo kojim dijelom električnog uređaja pod naponom,- ograničiti jakost struje kroz čovjekovo tijelo na bezopasan iznos- ograničiti vrijeme prolaza struje kroz tijelo

Zaštitne mjere:- zaštitno izoliranje- sigurnosni napon- zaštitno odvajanje- zaštitno uzemljenje (kod mreža s uzemljenim (trup broda) zvjezdištem)- sustav zaštitnog vodiča (samo u izoliranim trofaznim mr. u kojima ni jedna točka

mreže nije uzemljena) (zaštitni vod dobro uzemljiti)- zaštitni strujni spoj (zaštitna strujna sklopka)- zaštitni strujni spoj s odvajanjem

Nulovanje se na brodovima ne upotrebljavaPružanje prve pomoći

- upute za pružanje prve pomoći moraju biti istaknute na vidljivim mjestima- brzo pomoći unesrećenom, osloboditi ga od djelovanje el. struje,- ako ne diše i ne radi srce, početi sa oživljavanjem; umjetno disanje, vanjska

masaža srca,- nikako se ne smije oslobađati unesrećenog iz strujnog kruga bez strogih mjera

opreza, kako izbavitelj nebi i sam bio zahvaćen električnom strujom.

18 od 33

Pitanje 7. 2.Objasni sastav, način rada transformatora,

vrste i primjena na broduSastav:

- željezna jezgra; ima elektromagnetsku ulogu i mehaničku (nosi namot), sastavljena od obostrano izoliranih hladno valjanih transformatorskih limova debljine od 0,2 do 0,35 mm.

- namot; neprekinuti snop zavoja koji pripadaju strujnom krugu (primarni i sekundarni)

- ostali dijelovi i pribor (kotao, pripadni elementi za priključak, elementi zaštite, mehaničko učvršćenje, izolacija itd.)

Način rada: načelo međuindukcije; (idealni trafo)

Realni trafo: stupanj korisnosti:

Vrste transformatora:prema zadacima koje obavljaju imamo:

- generatorski ili blok tr. (u elektranama spajaju se između generatora i visokonaponske mreže

- mrežni tr. (transformiraju napon visokonaponske mreže (400 kV ili 220 kV) u napon distribucijske mreže (35 kV)

- distribucijski tr. (za napone 35 kV i niže)- mjerni tr. (za zaštitne uređaje i priključak mjernih instrmenata, strujni mjerni

transformatori i naponski mjerni transformatori). Strujni mjerni transformator nikad ne smije ostati u praznom hodu (na sekundarnoj strani uvijek mora imati trošilo)

- tarnsformatori za zavarivanje

Primjena na brodu:

Energetski tr. na brodu uvijek se koriste za smanjenje izmjeničnog napona. Dopuštena je primjena samo suhih tr., zrakom hlađenih do snage 4 MVA. Služe za napajanje rasvjete, upravljačkih strujnih krugova, punjenje baterija, za poluvodičke pretvarače, napajanje GPS sustava i sl. Čest je slučaj da su potrebna dva transformatora.

19 od 33

Pitanje 7. 3.Obrazloži potrebu i postupak kontrole i

mjerenje otpora izolacije na brodu

Radi sigurnosnih razloga izolaciju je potrebno kontrolirati i povremeno mjeriti otpor izolacije kabelske mreže i nekih brodskih električnih uređaja. Metoda mjerenja ima više:

- ako je mreža izvan pogona (nije pod naponom) koristi se mjerni napon do 500 V- u pogonu. - Mjernim uređajem očitavamo iznos izolacije, a svaki podbačaj daje u obliku

akustičnog ili optičkog signal.

Nazivni napon UN(V) Mjerni napon (V) Izolacijski otpor M (prije pogona)

Izolacijski otpor M (nakon pogona)

manje od 65 do 2UN 10 1,0više od 65 500 100 10

Pitanje 8. 1.Objasni karakteristike dizel-generatora, turbo-generatora

i osovinskog generatora na broduDizel-generatori

Pretvaraju energiju tekućeg goriva u električnu energiju. Sastoje se od dizel motora, električnog generatora (jednofaznog ili trofaznog), postolja, pomoćnih i upravljačkih uređaja. Danas se uglavnom koriste brzohodni dizel generatori s orjentacijom na veće brojeve okretaja. Opravdanje se nalazi u tome sto je trajnost sporohodnih i brzohodnih generatora približno ista a cijena brzohodnih je znatno manja. Velika prednost brzohodnih dizel generatora je u težini. Oni su znatno manje težine.

Pokretanje (upućivanje) dizel motora vrši se elektropokretačima ili ubacivanjem komprimiranog zraka u cilindre motora. Dizel motore karakterizira niski broj okretaja pa direktno pogone rotor generatora bez upotrebe reduktora (plinske turbine moraju imati reduktore za pogon rotore generatora, jer turbine imaju velik broj okretaja).Dizel motori ne zahtjevaju veliko održavanje i predstavljaju pouzdane strojeve za pogon generatora. Veličina dizel motora za pogon glavnih generatora kreće se od nekoliko stotina do više tisuća kilovata. Dizel motori defininiraju se prema snazi generatora odnosno bilanci električne energije broda.

Turbo-generatoriOvi generatori koriste se na brodovima (plovnim objektima) u slučajevima:

- kada plovni objekt ima proizvodnju pare u svrhu pogona turbina za propulziju pa se dio pare koristi za pokretanje rotora generatora za proizvodnje električne energije

- kada ima višak tehnološke pare koja se u turbo generatorima pretvara u električnu energiju

- kada se na brodu koristi toplina ispusnih plinova za stvaranje pare koja se onda preko turbogeneratora pretvara u električnu energiju. Ovaj način pokretanja turbogeneratora sve se češće naziva utilizacijski turbogeneratori. Oni proizvode

20 od 33

električnu energiju iskorištavanjem ispusnih plinova propulzivnih dizel motora tj: bez troška goriva.

Od ukupne energije goriva propulzijski dizel motori pretvaraju približno 40% u koristan rad, 34% toplinske energije odvodi se ispusnim plinovima i 26% otpada na rashladna sredstva i zračenja. Turbo generator koristeći energiju ispusnih plinova može dati električnu snagu koja iznosi 5% do 13% snage dizel motora. Prvi postotak (5%) odnosi se na suvremene sporohodne dvotaktne motore sa niskim temperaturama ispusnih plinova, a drugi postotak (13%) za srednjehodne četverotaktne sa visokim temperaturama ispusnih plinova. Rezultati pokazuju da se utilizacijski turbogeneratori mogu ekonomično primjeniti na brodovima s dizelskim propulzivnim motorima snage veće od 7 MW i da se instalacija amortizira u vremenu između dvije ili tri godine.

Osovinski generatoriTo su generatori koji za pogon koriste vrtnju glavnog propulzionog stroja. Sustav osovinskih generatora na brodu je odavno poznat i često se primjenjivao u vremenima kaga su se na brodu koristile centrale istosmjerne struje. Glavni problem pogona osovinskih generatora predstavlja nejednoliko gibanje (brzina vrtnje). Kod istosmjernih generatora taj problem je vezan samo uz održavanje konstantnog napona, a to se lako rješavalo uz pomoć regulatora napona.

Kod sinhronih generatora koji su danas većinom u primjeni nejednolika brzina pogonskog motora odražava se na održavanje konstantnog napona, ali mnogo više na održanje konstantne frekvencije. Ako se uzme u obzir izronjavanje i uronjavanje propelera kod nevremena onda problem održavanja konstantnog napona i frekvencije postaje još složeniji. Unatoč tim problemima ekonomsko–tehnička prednost osovinskih generatora danas ih čini sve interesantnijima na brodovima. Prednosti im proizilaze iz jeftinije proizvedene električne energije uslijed primjene teškog goriva (mazuta) u glavnim propulzivnim strojevima, umjesto lakog (dizel) goriva u dizel generatorima. To dovodi i do većeg stupnja iskorištenja propulzionih strojeva.

Na brodovima sa pokretnim propelama ugrađuju se standardni sinhroni generatori. Budući da je brzina vrtnje propelerske osovine približno konstantna i da propulzioni motori rotiraju u jednom smjeru i u plovidbi i u manevru, osovinski generatori u tim režimima napajaju mrežu konstantnim naponom i približno konstantnom frekvencijom.

Na brodovima sa propelerima sa čvrstim krilima (propelama) sa promjenjivom brzinom vrtnje upotrebljavaju se sinhroni generatori sa pogonom preko reduktora ili su montirani direktno na osovinski vod.

Oba načina koriste ispravljač koji pretvara napon promjenjive frekvencije u istosmjerni napon. Taj se istosmjerni napon pomoću tiristorskih pretvarača pretvara u trofaznu struju konstantnog napona i frekvencije.

21 od 33

Pitanje 8. 2.Glavna razvodna ploča (GRP) i ploča za nužnu

GRP središnje je mjesto na kojem su priključeni osnovni izvori električne energije. Ovdje se električna energija mjeri, kontrolira i direktno ili preko razdjelnika raspoređuje po trošilima i uređajima. Predstavlja elektroenergetski centar broda.

GRP kakva se najčešće koristi na suvremenim brodovima, izrađena je na principu modula, i najčešće sadrži:

- jedno ili više polja generatora- jedno ili više polja trošila (za napajanje važnih trošila izravno ili preko primarnih

razdjelnika i za povezivanje manje važnih trošila s glavnim napajanjem)- jedno ili više polja motorskih pokretača (uputnika za upuštanje motora).

Svako polje je zasebna cjelina i povezano vijcima u grupe prikladne za transport i ugradnju.Generatorska polja međusobno su odjeljena vertikalnim pregradama od negorivog materijala. sadrže čvrsto postavljene ili izvlačive prekidače, instrumente, prekostrujnu zaštitu, pokazne elemente sinkronizacije, instrumente za paralelno spajanje, osigurače i sl.GRP postavlja se što bliže generatoru i mora se nalaziti s generatorom u istoj vertikalnoj protupožarnoj zoni. Prolaz ispred i iza ploče propisuje klasifikacijsko društvo.

Pitanje 8. 3. Definiraj pojmove: upravljanje i regulacija i

navedi primjere primjene na brodu

Pod pojmom upravljanja (elektromotora) podrazujevaju se u osnovi dva postupka:- upravljanjem u otvorenom krugu povratne veze. Instrument daje «kormilaru» samo

putokaz kako treba upravljati brodom. Kormilar promatra mjerni instrument (kompas) stavlja u rad kormilo (uređaj za upravljanje), kormilo se pokreće (izvršni član) i brod plovi po novom kursu (upravljani pravci).

- upravljanjem u zatvorenom krugu povratne veze. Da bi krug znao koju vrijednost treba namjestiti, ona mu se zada. Jedan stupanj uspoređuje ju sa dobivenom vrijednošću koju daje mjerni pretvornik. Na temelju razlike stvara se izvršna veličina. Ona utječe na izvršni član tako da se na izlazu regulacijskog procesa postavi željena vrijednost

Regulacija je pojava kada se kontinuirano prikupljaju podaci o fizikalnoj veličini (veličini koju treba regulirati) i uspoređuju s drugom veličinom zbog međusobnog prilagođavanja. Pri tom je potrebno realizirati dva međusobno spojena procesa: uspoređivanje i izvršenje, stoga se to odvija u zatvorenom regulacijskom krugu.

Primjeri regulacije (ugađanje pravilnog odnosa među dijelovima, ili veličinama nekog stroja) na brodu:regulacija brzine (broja okretaja)regulacija napona generatora regulacija struje uzbude (generatora, elektromotora)regulacija temperature (namota, releja)regulacija tlaka

22 od 33

regulacija .........Pitanje 9. 1.

Objasni čemu služe razdjelnici i uputnici na brodu,te navedi izvedbe

Razdjelnici su sklopni uređaji izrađeni u obliku ormara, niša, ploča i ormarića u kojima su ugrađeni sklopni aparati i koji su smješteni po raznim mjestima na brodu, a služe za

napajanje više trošila iz grupe srodnih trošila npr:- razdjelnik za priključak s kopna- razdjelnik pomoćnih strojeva strojarnice- razdjelnik priteznih i teretnih vitala- razdjelnik navigacijskih svjetala- razdjelnik rasvjete pramčanih prostorija itd.

Veliki broj razdjelnika možemo podjeliti prema načinu napajanja: - primarni; direktno sa GRP- sekundarni; napajaju se iz primarnih, te napajaju udaljenija trošila

S obzirom na priključena trošila razdjelnici se dijele:- razdjelnike snage (elektromotori, klimatizacija, grijanje)- razdjelnike rasvjete

Sklopni aparati i naprave su električni uređaji koji služe za održavanje i prekidanje strujnih krugova. Njihov rad obuhvaća uklapanje, upravljanje i regulaciju. U ove uređaje spadaju:

- rastavljači su mehanički sklopni aparati koji služe za vidljivo otvaranje i zatvaranje strujnog kruga (najčešće bez opterećenja)

- sklopke su mehanički sklopni aparati s ručnim pokretanjem koji uklapa, izdrži i prekida struje u normalnim pogonskim uvjetima.

- preklopke su sklopke s dva ili više sklopnih položaja- sklopnici su mehanički sklopni aparati s elektromagnetskim pokretanjem i istim

funkcijama kao što ih ima sklopka.- prekidači su mehanički sklopni aparati s funkcijama kao što ih ima sklopka, a osim

toga mogu izdržati određeno kratko vrijeme i prekidati struje kratkog spoja.- osigurači; rastalni (talenjem prekida strujni krug kad struja premaši zadanu

vrijednost)- pokretač ili uputnik je naprava za pokretanje elektromotora ili drugih trošila i

omogućuje da npr: struja i moment vrtnje ostanu u propisanim granicama.- regulatori su naprave za održavanje pogonske veličine na konstantnoj vrijednosti- okidač je upravljački organ sklopnih aparata, koji pod utjecajem kontrolirane

električne veličine mehaničkim putem oslobađa njihove zaporne elemente te otvara ili zatvara kontakte aparata.

Uputnici na brodu služe za pokretanje (zalet) elektromotora.

Pitanje 9. 2. Nabroji najvažnije električne mjerne instrumente,

njihove oznake i način spajanja

- voltmetar (spajanje: paralelno) - ampermetar (spajanje: serijski)- wattmetar (spajanje: kombinacija)

23 od 33

- frekvencmetar (spajanje: paralelno)Pitanje 9. 3.

Navedi vrste ispravljača i pretvarača,način spajanja i primjenu na brodu

Vrste ispravljača: prema načinu vođenja električne energije:

- vakumski- živini- poluvodički

prema obliku ispravljanja:- poluvalni - punovalni

Poluvalni spoj: Punovalni spoj:

Trofazni ispravljački spoj:

Primjena na brodu: za ispravljanje izmjenične struje u istosmjernu, kojom možemo puniti baterije i napajati uređaje koji rade na istosmjerni napon.

Pretvarači služe kod pretvorbe istosmjerne struje u izmjeničnu, kad je to potrebno. Npr. kod osovinskih generatora ili kod napajanja u nuždi (uređaja koji rade na izmjenični napon), iz akumulatorskih baterija.

- statički frekvencijski pretvarači (izmjenični) prenose energiju između dvije mreže različitih frekvencija. Razlikuju se prema vrsti komutacije, vrsti poluvodičkih ventila, načinu uprvljanja ventilima i snazi.

Razlikuju se dva osnovna načina pretvorbe frekvencije i napona:- izravna pretvrba napon frekvencije f1 jednofazne ili trofazne primarne mreže

pretvara se u napon frekvencije f2 sekundarne jednofazne ili trofazne mreže. Izlazna frekvencija uvijek je manja od ulazne

24 od 33

- neizravna pretvorba obavlja energetsku pretvorbu u dva koraka. Izmjenični napon primarne mreže s frekvencijom f1 najprije se ispravlja u istosmjerni, koji se zatim pretvara u izmjnični napon sekundarne mreže s frekvencijom f2 i drugim iznosom amplitude. Zbog istosmjernog napona između ulaznog i izlaznog kruga ovi se pretvarači nazivaju pretvaračima s istosmjernim međukrugom.

Pitanje 10. 1.Nabroji najvažnije sklopne i zaštitne elemente,

namjena i primjena na brodu

Zaštitni sklopni elementi primjenjuju se za zaštitu niskonaponskih i srednjenaponskih električnih postrojenja. Tu spadaju razni osigurači i zaštitne sklopke.Osigurači:

- rastalni- tromi- brzi- ultrabrzi- bimetal (ne smiju se štititi pumpe za gašenje požara i motori kormilarskog uređaja,

jer da bi bimetal ponovo uključio strujni krug, mora se prije toga ohladiti, a to kod ovih uređaja nije dozvoljeno)

- elektromagnetski okidač (ima akumuliranu potencijalnu energiju u opruzi čija se napetost može regulirati. Prekoračenjem struje svitka elektromagneta nastaje pobudni pomak koji oslobađa oprugu i u vrlo kratko vrijeme otvara kontakte

Zaštitne sklopke:- zaštitna motorna sklopka (isključuje istovremeno sve tri faze)- podnaponski relej (okida kod preniskog napona)- prekostrujni relej (isklapa preveliku strujuprije nego što proradi toplin- naponska zaštitna sklopka

Na brodu se često provodi selektivna zaštita.

Pitanje 10. 2.Upućivanje u rad trofaznih asinkronih elektromotora

Izbor načina pokretanja ovisi o veličini motora, izvedbi kaveza, vrsti zaleta i svojstvima el. mreže

- izravno uklapanje; za elektromotore manje snage, a mogu se uklapati i motori većih snaga (100 i više kW) na krutu mrežu ili ako se napajaju iz vlastitog izvora te nemaju uticaja na trošila izvan vlastite mreže.

- Pokretanje asinkronih motora s pomoću regulacijskog otpornika u krugu rotora. Koristi se kod kolutnih motora. S pomoću pokretača uključuje se regulacijski otpornik, a zatim kako se broj okretaja povećava, omski otpor regulacijskog otpornika se smanjuje. (slika br. 270; folija)

- Pokretanje primjenom smanjenog napona koristi se najčešće kod pokretanja kaveznih asinkronih motora. Mrežni napon se može smanjiti na više načina:

25 od 33

a) preklapanje sklopke trokut – zvijezda (za motore male snage). Namoti statora priključeni su prilikom pokretanja na mrežu u spoju zvijezda, te se time postiže da je struja pokretanja tri puta manja nego kad bi motor bio spojen u spoj trokut.

b) smanjenje napona pomoću prigušnicac) pokretanje pomoću autotransformatora.

Pitanje 10. 3.Objasni princip rada, vrste i primjenu električnih grijača na brodu

Grijanje prostorija potrebno je gotovo na svim brodovima. Mogu se upotrijebiti različiti sustavi grijanja (parom, toplom vodom, tolim zrakom i električno grijanje).Električno grijanje je jednostavno, ali je utrošak energije znatan. Električna energija pretvara se u toplotnu u grijaćim tijelima po zakonu:

W=I2Rt (J)I – jakost struje u amperimaR- otpor vodiča u ohmima

t- vrijeme u sekundama

Utrošak energije je veći nego na kopnu. Standard za proračun pretpostavlja vanjsku temperaturu –150C, a u prostorijama +200C. Za zagrijavanje prostorija potrebno je približno:

- prostorije u direktnoj vezi sa palubom: 100 W/m3

- prostorije za boravak putnika i posade ispod palube: 80 W/m3

- stubišta, kupaonice i unutrašnje kabine: 50 W/m3

Grijaća tijela izgrađena su od elektrootpornog materijala (cekas, kantal i sl.) i ugrađena su unutar ravne ili savinute metalne cijevi, a međuprostor je ispunjen izolacijom, obično keramika. Izrađuju se i specijalno oblikovana grijaća tijela koja se mogu spojiti u grijaće baterije ugrađene u limena kućišta. Grijanje se koristi kod predgrijavanja goriva i maziva, električno zagrijavanje tankova goriva i maziva, električno grijanje imamo i u kuhinjama, praonicama, sušionicama, ambulantama, brijačnicama, dvoranama za hlađenje, itd.

26 od 33

Pitanje 11. 1.Spajanje istosmjernih generatora

u paralelni radParalelni rad istosmjernih generatora je takav rad kod kojeg su stezaljke istog polariteta spojene na sabirnicu zajedničke mreže istog polariteta. Napon praznog hoda svih paralelno spojenih generatora treba biti jednak naponu mreže.

Pri paralelnom radu važna je raspodjela opterećenja na generatore, radi toga generatori moraju imati što sličniju vanjsku karakteristiku. Da bi se izbjegla ova nastabilnost kod paralelnog rada koriste se i posebni načini međusobnog spajanja paralelno spojenih generatora, a to je:

- spoj s vodom za izjednačavanjem- križni spoj

Pitanje 11. 2.Mjerni instrumenti glavne razvodne ploče

- voltmetar- dvostruki voltmetar- ampermetar- frekvencmetar- wattmetar za P, S, Q- sinkroskop

Pitanje 11. 3. Olovni akumulatori

Vidi pitanje 6.2

27 od 33

Pitanje 12. 1.Uputnici elektromotora svrha i održavanje

Uputnici istosmjernih i kliznokolutnih asinkronih motora pri priključku na nazivni napon struja pokretanja najjednostavnije se ograničava uključivanjem otpora u rotorski krug, čime se djeluje na potezni moment. Otpor koji služi samo pri pokretanju motora naziva se rotorski uputnik ili rotorski pokretač.

Uputnici izmjeničnih motora:asinkroni kavezni motor:- izravno ukapčanje- preklopka zvijezda – trokut- transformator za pokretanje- trofazni statorski predotpor- prigušnica

trofazni kliznokolutni asinkroni motori:- uputnik s nazivnim momentom- uputnik s prekretnim momentom

sinkroni motori:- asinkrono pokretanje sinkronog motora (ovi motori imaju ugrađen prigušni

kavezni namot)- pokretanje pomoćnim zaletnim motorom (najstariji način pokretanja)- sinkrono pokretanje pomoću izvora promjenjive frekvencije

Pitanje 12. 2. Zaštita električnih strojeva

Zaštita obuhvaća djelatnost, postupke i stanje kojima se otklanja ili minimizira opasnost, stanje ugroženosti. Važnost područja zaštite potvrđuju mnogi međunarodni i nacionalni propisi. Razina zaštite ovisi o važnosti pogona i o štetnim posljedicama koje bi nastale njegovim isključenjem.Poremećaji koji utječu na rad pojedinih dijelova elektromotornog pogona mogu biti:

- vanjski (mreža, iznos i oblik napona, frekvencija, temperatura, vlažnost, vibracije, udarci)

- unutarnji (kratki spoj između zavoja, kratki spoj namota prema kućištu i prekid namota)

Zaštitu elektromotora ostvaruju elementi kojima je zadaća sačuvati motor od nedopuštenog zagrijavanja, zaštititi ga od šteta i ograničiti na najmanju mjeru vrijeme ispada iz pogona. Cijena i složenost zaštite uređaja razmjeran je cijeni i važnosti elektromotora. Za male motore to je jednostavna zaštita a za motore većih snaga složena zaštita. Smetnje elektromotora mogu doći od:

- radnog mehanizma (zaštita pomoću rastalnih osigurača, okidača, prekostrujne zaštite, bimetalna, temperaturna vremenski releji)

- od izvora napajanja - od utjecaja okoliša

28 od 33

Pitanje 12. 3. Automatski nadzor strojarnice

(vidi 3. 3.)

Pitanje 13. 1. Brodski transformatori

(vidi pitanje 7. 2.)

Pitanje 13. 2.Uključivanje izmjeničnih generatora u paralelni rad

(vidi pitanje 1. 2.)

Pitanje 13. 3.Čelični akumulatori (vidi pitanje 6. 2.)

Pitanje 14. 1.Konstruktivni dijelovi elektromotora

- stator- rotor- kolektor- četkice

Pitanje 14. 2. Osigurači i otpor kratkog spoja

Vrste osigurača:- rastalni; tromi, brzi, ultrabrzi- automatski; imaju termičku nadstrujnu zaštitu- niskonaponski rastalni osigurači velike prekidne moći najčešće s tromim

djelovanjem radi zaštite kabela i mreže od prejake struje.- bimetal, sastoji se od dvije međusobno spojene metalne trake s različitim faktorom

toplinskog rastezanja (primjenjuju se kod zaštite od preopterećenja)- elektromagnetski brzi okidač ima akumuliranu potencijalnu energiju u opruzi čija

se napetost može podešavati. - zaštitna motorna sklopka u kojoj je sadržana kombinacija bimetala i

elektromagnetskog okidača ima zadatak isključiti istovremeno sve tri faze, pa nema opasnosti od rada motora sa dvije faze.

- podnaponski relej- prekostrujni relej- naponska zaštitna sklopka

Otpor kratkog spoja: do kratkog spoja kod strojeva dolazi kada se dijelu namota uslijed visokih napona probije izolacija prema drugom namotu ili prema kućištu stroja ili kada se uslijed visokih temperatura ošteti izolacija prema drugom namotu ili kućištu stroja. Tada usljijed malog električnog otpora kroz stroj poteče velika jakost struje, koja je znatno veća od nazivnih vrijednosti. U svakom slučaju vrši se zaštita jednim ili više sustava zaštite pomoću osigurača.

29 od 33

Pitanja: 14. 3.; 19. 1.; 20. 2Napajanje broda u nuždi

Kao izvor el. energije za slučaj nužnosti koristi se dizel-generator ili aku batrerija tolike snage da je osigurano istovremeno napajanje svih trošila neophodnih za sigurnost plovidbe u slučaju nužnosti. Snaga dizel-generatora ovisi o veličini i namjeni broda, te o propisanom vremenu kroz koje se prema propisima moraju napajati. Za putničke brodove neograničenog područja plovidbe i ograničenog područja plovidbe mora tijekom 36 sati osigurati neprekidno istovremeno napajanje svih važnih trošila neophodnih za sigurnost broda i ljudi na njemu. Ta trošila su:

- rasvjeta za slučaj nužnosti koja obuhvaća; mjesta ukrcavanja u čamce za spašavanje, putokaze, tablice upozorenja,, izlaze iz prostorija, prolaze, stubišta, izlaze na otvorenu palubu, strojarnicu i prostorije gdje se nalazi glavni izvor el. energije, sve upravljačke pultove, glavnu razvodnu ploču, prostorije agregata za nužnost, mjesta za posluživanje protupožarnih i kaljužnih pumpi, mjesta gdje se nalaze uputnici motora ovih pumpi, prostorije zapovjedničkog mosta, kormilarskog stroja, radio i navigacijske kabine, kompasa, medicinske prostorije i sl.

- pozicijske svjetiljke, svjetiljke za signalizaciju poteškoća, svjetiljke za izbjegavanje sudara

- radio oprema i navigacijska oprema- sredstva unutarnje veze, sustav za obavještavanje i signalizaciju u slučaju nužnosti- sustav dojave požara i naprave za upravljanje protupožarnim vratima- kaljužne pumpe za nužnost i drugi sustavi ako ih zahtjeva Registar.

Na teretnim brodovima izvor energije za slučaj nužnosti treba osigurati neprekidno napajanje gotovo istih trošila, ali u kraćem vremenu.

- brod nosivosti 300 GT (neograničenog područja plovidbe, i ograničenog područja plovidbe I) 18 sati

- brodovi (nosivosti 300 GT) područja plovidbe II i III 12 sati- brodovi nosivosti manje od 300 GT (neograničenog područja plovidbe, i

ograničenog područja plovidbe I) 6 sati- brodovi područja plovidbe II i III 3 sata

Dizel-generator mora automatski startati pri nestanku napona na glavnoj ploči. Ako je izvor energije aku baterija mora bez nadopunjavanja napajati propisana trošila u predviđenom vremenu.

Spremnost rada izvora el. energije za slučaj nužnosti kao i automatsko pokretanje dizel-generatora treba se povremeno provjeravati. Voditi brigu o prostoriji u kojoj je dizel-generator (da bude grijana, prozračna). Dizel-generator mora imati četiri sustava pouzdanog pokretanja, od kojih svaki ima zalihu energije za najmanje tri uzastopna pokretanja. Sustavi su:

- električni pokretač s vlastitom baterijom i s ispravljačem za punjenje- zrak pod tlakom s vlastitim neovisnim spremnikom za zrak- hidraulični sustav- ručno pokretanje

Najčešće se kao izvor el. energije za nužnost primjenjuje trofazni sinhroni generator bez kliznih koluta i četkica pogonjen uglavnom brzohodnim dizelmotorima

30 od 33

Pitanje 15. 1.Primjena sklopki i zaštitnih elemenata

(vidi 10. 1.)Pitanje 15. 2.

Vrste generatora

- istosmjerni: nezavisne uzbude, poredni, serijski, kompaundni- izmjenični: sinkroni

Pitanje 15. 3. Održavanje električnih uređaja

Održavanje je organizirana djelatnost kojom se pomoću prikladnih metoda i postupaka ostvaruje i osigurava ispravnost pogona. Glavni zadaci održavanja električnih uređaja su:

- osiguranje neprekidnog pogona na potrebnoj razini kvalitete- pravovremeno uočavanje poremećaja i neispravnosti- što brže otklanjanje kvarova- sprječavanje prekovremenog trošenja čime se produžuje vijek ztrajanja pogona- održavanje potrebne razine zaštite.

Ovo se ostvaruje planiranim pregledima, ispitivanjima, provjerama i popravcima Treba raspolagati rezervnim dijelovima, evidentirati i analizirati radove.Osnovni karakter održavanja treba biti preventivni a ne interventni.Redoviti planirani pregledi i kontrola smanjuju ispade pogona. Kontroli podliježu sve one veličine i elementi koji mogu dati informaciju o stanju pogona izložene trošenju ili jačem naprezanju.Temperaturu pojedinih elemenata možemo utvrditi dodirom, vizualno ili mjerenjem.Stanje ležajeva procjenjuje se po zvuku, vibracijama i temperaturi.Površine kolektora, kliznih koluta i četkica moraju biti bez vidljivih ogrebotina, ispravna dodirna površina, sila pritiska i sl.Neispravni kontakti imaju hrapavu i oksidiranu površinu, pa iskre i prekomjerno se zagrijavaju. To je posljedica nečistoća, premalog pritiska, preopterećenja i sl.Ako baterija služi za napajanje upravljačkih i signalnih strujnih krugova treba kontrolirati stanje akumulatora mjerenjem napona u opterećenom stanju, mjerenjem gustoće elektrolita. Vremenom stari i izolacija, pa je potrebno vršiti kontrolu izolacije mjerenjem otpora.

Pitanje 16. 1.Zaštita generatora od povratne struje

Zaštita generatora uglavnom može biti:- od preopterećenja- od kratkog spoja- od povratne struje- od preniskog napona

Ova zaštita odnosi se na paralelan rad generatora. Zaštita od povratne struje (ili povratne snage) prilagođuje se pogonskom stroju i vrsti generatora. Kod istosmjernih generatora područje namještanja ove zažtite iznosi od 2 do 15% nazivne struje generatora. Kod izmjeničnih generatora područje namještanja zaštite iznosi od 2 do 6% nazivne snage

31 od 33

generatora ako je pogonski stroj turbina i 8 do 15% nazivne snage ako je pogonski stroj dizel motor.Pitanje 16. 2.

Punjenje, pražnjenje i primjena akumulatora(Vidi pitanje 6. 2.)

Pitanje 16. 3. Izolatori i njihove karakteristike

Izolacija dijelova pod naponom mora imati odgovarajuću električnu čvrstoću, otpornost na klizne struje, vlagu i ulja, te mora biti dovoljno mehanički čvrsta i odgovarajuće zaštićena. Temperatura izolacijskog materijala ne smije prelaziti granične vrijednosti temperature. Osobito treba paziti na spojna mjesta, jer se na tim mjestima može promjeniti prijelazni otpor, a time i temperatura. Vlažan zrak s primjesom soli nepovoljno utječe na izolacijski materijal. Brodovi koji plove tropskim predjelima namot mora biti izoliran tropskom izolacijom.

Izbor izolacije namota vrlo je važan radi sigurnosti, ali i zbog težine stroja. Bolja i skuplja klasa izolacije dopušta veću graničnu temperaturu, a to znači i veće preopterećenje stroja uz jednake uvjete. Otpor izolacije za brodsku opremu mora trajno zadržati otpor izolacije od najmanje 1500 ohma po voltu.

Izolacijski materijali su nevodljivi sa otpornosti od 108 Ωm. Kao izolacijski materijali koriste se anorganski materijali; keramika, steatit, za mehaničku čvrstoću izrađuju se i od prešanih izolacijskih materijala različitog sastava.Izolacijski materijali dijele se po normama IEC prema toplinskoj postojanosti na više klasa. Tablica prikazuje granične temperatura za pojedine klase izolacije i primjere materijala.

Klasa izolacije

Granična temperatura

u o C

Primjer materijala

Y 90 drvo, pamuk, svila, papir (eventualno impregnirani)A 105 pamuk, papir i sl. impregnirani uljnim lakovimaE 120 bakelit, telstolit, impregnirani sintetičkim lakomB 130 staklena vlakna, azbest, tinjac, impregnirani sintetičkim lakomF 155 kao gore, ali impregnirani smolama s povišenom toplinskom

otpornošćuH 180 kao gore, ali impregnirani silikonskim smolamaC Iznad 180 staklo, azbest, tinjac, porculan, kvarc, s neorganskim vezivom

Pitanje 17. 1.Potpuna automatizacija brodske elektrane

(vidi pitanje12. 3.)

Pitanje 17. 2.Glavna električna ploča, podjela na polja

32 od 33

(vidi pitanje 8. 2.)

Pitanje 17. 3.Vrste izvora električne energije

Na brodu se kao izvori el. energije upotrebljavaju:akumulatori (uglavnom se koriste kao izvori u slučaju nužde)istosmjerni generatori (koristili su se na starijim brodovima)izmjenični generatori (jednofazni i trofazni), na svim novim brodovima koriste se isključivo trofazni izmjenični generatori.

Pitanje 18. 1.Automatski nadzor strojarnice i

zaštita električnih strojeva i uređaja na brodu (vidi pitanje 12. 3. i 12. 2)

Pitanje 18. 2.Konstruktivni dijelovi generatora

- stator- rotor- uzbuda- kod istosmjernih kolektor i četkice

Pitanje 18. 3. Upućivane u rad trofaznih asinkronih elektromotora

(vidi pitanje 10.2.)Pitanje 19. 1.

Primjena generatora u nuždi (vidi pitanje 14. 3.)

Pitanje 19. 2.Sinkronizacija generatora

(vidi pitanje 1. 2.)Pitanje 19. 3.

Uputnici elektromotora (vidi pitanje 12. 1.)

Pitanje 20. 1.Vrste regulatora u primjeni na brodu

Vrste regulatora: - P regulator; proporcionalni regulator (odmah reagira na promjenu ulazne veličine,

izlazni signal proporcionalan je ulaznom signalu)

33 od 33

- I regulator; integrirajući regulator (na impulsnu ulaznu vrijednost na izlazu dobivamo linearno povećanje. Reagira sporo i vrlo rijetko se koristi sam). Uklanja grešku ustaljenog stanja

- PI regulator; proporcionalno-integrirajući regulator

- PD regulator: proporcionalno-diferencijalni regulator. D-regulator izaziva izlazni signal samo onda kad se ulazni signal mijenja. Ima vrlo brzu reakciju na promjenu.

- PID regulator; ujedinjuje sve prednosti osnovnih tipova regulatora. Reagira vrlo brzo i potpuno izregulira odstupanja. P komponenta daje brzinu odziva, D povećava brzinu odziva, I smanjuje grešku ustaljenog stanja

Pitanje 20. 2. Napajanje broda u nuždi

(vidi pitanje 14. 3.)

Pitanje 20. 3.Osigurači, vrste i primjena

Vrste:- rastalni; tromi, brzi, ultrabrzi- automatski; imaju termičku nadstrujnu zaštitu- niskonaponski rastalni osigurači velike prekidne moći najčešće s tromim

djelovanjem radi zaštite kabela i mreže od prejake struje.- bimetal, sastoji se od dvije međusobno spojene metalne trake s različitim faktorom

toplinskog rastezanja (primjenjuju se kod zaštite od preopterećenja)- elektromagnetski brzi okidač ima akumuliranu potencijalnu energiju u opruzi čija

se napetost može podešavati. - zaštitna motorna sklopka u kojoj je sadržana kombinacija bimetala i

elektromagnetskog okidača ima zadatak isključiti istovremeno sve tri faze, pa nema opasnosti od rada motora sa dvije faze.

- podnaponski relej- prekostrujni relej- naponska zaštitna sklopka