Životopis Nikole Tesle

Nikola Tesla – hrvatski izumitelj, elektrotehničar i fizičar rođen je 10. srpnja 1856. godine u Smiljanu. Potjče iz srpske obitelji. Njegov otac Milutin je bio pravoslavni svećenikn, a majka Georgina neobrazovana ali vrlo inteligentna žena. Slobodno vrijeme je volio provoditi s prijateljima ili u hvatanju ptica. U vrijeme puberteta volio se kartatati te je sav zarađeni novac uvijek poklanjao drugima. Pohađao je gimnaziju u Gospiću i Karlovcu te se nakon završetka dvije godine nije školovao. Njegovi roditelji htjeli su da postane svećenik kao njegov otac, ali se on tome protivio i upisao se na studij tehničkih zanosti u Grazu. A kasnije će studirati i u pragu.

Nakon što je završio studij zaposlio se u telefonskom društvu i prilkjučivao telefone po kućama. Četiri godine je radio kao inžinjer u Budimpeši te se nakon toga zaposlio u Continental Edison Company u Parizu te je 1884. izvan radnog vremena izumio okretno magnetsko polje i prvi motor na izmjeničnu

struju.

Godinu dana kasnije odlazi u SAD i postaje američki državljanin. U New York je došao sa četiri centa u džepu, proračunima za leteći stroj i preporukom Edisonova suradnika Charlesa Batchelora u kojoj je pisalo: "Gospodine Edison, poznajem dva velika čovjeka, jedan ste vi, a drugi je mladić koji stoji pred vama.". Nakon te preporuke Edison ga je zaposlio u svojoj tvrtki, ali se nikako nisu mogli složiti u načinu rada. U svibnju 1185. godine George Westinghouse (glavni čovjek u Westinghouse Electric Company) kupuje prava na Teslin patent višefaznog sustava naizmjenično pokretanog dinama, transformatora i motora. To je razlog sukoba između Edisonovog direktnog sustava i Tesla-Westinghouseovog izmjeničnog pristupa koji je na kraju i pobijedio. U New Yorku 1887. Tesla osniva vlasiti laboratorij u kojem će raditi sve do svoje smrti. U njemu je izumio elektromagnetski motor, a bavio se i ostalim izumima kao što su visokofrekventni elektricitet, sjenograf, svjetiljka s karbonskim dugmetom i različitim tipovima svjetla.

Osmislio je i Teslin navoj koji će postati indukcijski navoj najčešće korišten u radio tehnologiji. Dvije godine kasnije u Chicagu je održana svjetska izložba a Tesla je bio zadužen za osvijetljenje. Godine 1896. dobio je zadatak konstruirati pogon hidrocentrale na Niagarinim slapovima. Osim toga bavio se novim izumima kao što su bežični prijenos električne energije i

1

radijsko upravljanje letjelicama. Osmislio je i prve radare, radiokomunikaciju sa drugim planetama i iskorištavao solarnu energiju. U Colorado Springsu došao je do svog vjerojatno najvećeg otkrića – stacioniranih valova. Sa time je dokazao da je Zemlja može biti vodič i da može reagirati kao glabena viljuška na električne vibracije na određenoj frekvenciji.Tako je upalio 200 žarulja koje nisu bile povezane žicom na udaljenosti od 40 kilometara dok je svaka osvjetljavala 41 metar oko sebe. Ljudi su ga ismijavali jer je tvrdio da prima signale sa drugih planeta.

Vraća se u New York 1900. godine sa 150 tisuća dolara koje je dobio od američkog financijera J. Pierre Pont Morgana te započinje konstrukciju tornja koji bi bežično odašiljao signale. Tesla je dobio taj kapital tako što je 51 % prava na svoje patente na polju telefonije i telegrafije ustupio Morganu. Sa tim tornjem je htio slati slike, poruke, vremenske prognoze i burzovne izvještaje bez žice. Projekt je obustavljen zbog financija, problema sa radnom snagom i Morganovim odustajanjem. Tada je Tesla doživio najveći poraz, te se počinje baviti turbinama. Zbog nedostatka novca neke su njegove ideje ostale u bilježnicama i danas se još uvijek proučavaju.

1917. godine dobio je Edisonovu medalju – najveće priznanje Američkog instituta elektroinžinjera.

Za sebe je tvrdio da nije izumitelj već da samo otkriva stvari koje već postoje u prirodi. Svoju uspješnost pripisuje svojoj sposobnosti da virtualizira stvari, procese i događaje. Eksperimente bi prvo osmislio u glavi a zatim ih praktično odradio. Osim što je bio jako pametan bio je i visok (199 cm) te odlične tjelesne kondicije što dokazuje i događaj da je jedne zime u New Yorku

poskliznuvši se umjesto da padne napravio salto i dočekao na noge. Tada je imao 80 godina, a znao je govoriti 6 jezika.

Imao je jako malo bliskih prijatelja a neki od njih su bili pisci Robert Underwood Johnson, Mark Twain i Francis Marion Crawford. Financijski je bio nespretan i ekscentričan. Odbio je primiti Nobelovu nagradu iz fizike jer je mislio kako njegov suprimatelj Thomas Edison nije pravi znanstvenik. Zadnje godine svog života proveo je hraneći golubove i uglavnom od godišnjeg honorara iz domovine. Istovremeno je imao napredni zametak fobije i bio vrlo inteligentan znanstvenik. Ljudi su ga ismijavali zbog njegovih izjava da može razdijeliti Zemlju kao jabuku i da je izmislio smrtonosnu zraku koja može uništiti 10 tisuća aviona na udaljenosti od 400 kilometara. Bez obzira na sve Tesla se danas smatra genijem u području elektrotehnike. Njegova najveća zasluga je uvođenje izmjenične struje u široku

2

primjenu. Napravio oko tisuću izuma i patenata dok su najznačajniji trofazni sustav za prijenos električne snage, generator i transformator za struje visoke frekvencije a važnu je ulogu imao i u radio-tehnici. Međunarodna elektrokomisija je u čast stogodišnjice njegova rođenja njegovim imenom nazvala jedinicu elektromagnetske indukcije Tesla (T). Jedna tvornica žarulja u Češkoj nosi njegovo ime, dok u Hrvatskoj postoji tvrtka Nikola Tesla – Ericsson koja se bavi telefonijom. Enciklopedija Britannica svrstala ga je među 10 najvažnijih ljudi u svjetskoj povijesti. Nalazi se na popisu 100 Greatest Americans Discovery Chanella. Među prvih osam je dobio zvijezdu slavnih Hrvata u Hrvatskoj ulici slavnih na šetalištu Slatina u Opatiji 14. Ožujka 2006.

Umro je u New Yorku 7. siječnja 1943. u 87. godini svog života. Nakon smrti njegove bilježnice, diplome, počasti i laboratorijske bilješke su zapečačeni te su se jedno vrijeme nalazili kod njegovog rođaka Save Kosanovića da bi ih on kasnije dao gradu Beogradu u svrhu osnivanja muzeja Nikole Tesle.

Neki od Teslinih citata:

"Ne žalim što su drugi pokrali moje ideje. Žalim što nemaju svoje."

"Čovjek je rođen da radi, da trpi i da se bori; tko tako ne čini, mora propasti."

"Neka budućnost kaže istinu i sudi svakog prema njegovu djelu i dostignućima. Sadašnjost je

njihova; budućnost za koju sam stvarno radio, je moja."

Teslini eksperimenti

Rotirajuće jaje

Do otkrića okretnog magnetskog polja došao je Nikola Tesla u veljači 1882. godine u Budimpešti. Tako je riješio problem koji ga je dugo vremena zaokupljao - mogućnost izrade motora izmjenične struje, a samim tim i njenu široku primjenu. Koristeći se faznim pomakom kod dvofazne struje, "kašnjenjem" jedne faze za drugom, Tesla je proizveo elektromagnetsko polje čiji smjer sjevera nije konstantan nego se mijenja u jednom kružnom ciklusu – rotira. Ovo Teslino otkriće temelj je tehnike izmjeniènih struja koje i danas u njegovu sustavu proizvodnje, prijenosa i uporabe elektriène energije prevladavaju u svijetu. Pokusom s metalnim jajetom Tesla je na popularan način demonstrirao jedan od učinaka okretnoga magnetskog polja na Svjetskoj izložbi u Chicagu (1893), postavivši metalno jaje da se rotacijom uspravi na svoj vrh.

3

Na prstenastu jezgru izrađenu od niza međusobno izoliranih bakrenih limova namotana u četiri namotaja lakirane bakrene žice, s time da su dva i dva nasuprotna namotaja međusobno spojena. Vanjski promjer zavojnice je 65 cm, unutrašnji 40 cm, a visina 6 cm. Zavojnica je postavljena na drvenu podlogu ( 75x66x4 cm) na kojoj su četiri prikljuèna mjesta, koja se spajaju na dvofaznu izmjeničnu struju. Dvopolnom sklopkom uključuje se struja, a mogu se i zamjenjivati njene faze. Bilo koji metalni predmet (jaje, štapićasti magnet, kavezni rotor...) stavljen unutar zavojnice rotira pod djelovanjem okretnog magnetskog polja koje u njoj nastaje.

Prvi indukcijski elektromotor

Pomoću okretnoga magnetskog polja Tesla je 1883. godine napravio prvi motor izmjenične struje. Kod svog prvog motora Tesla se koristio rotorom u obliku pune kružne metalne ploče, no na crtežu je prikazana i izvedba rotora kao kružnog segmenta, čime je smanjena masa rotora i omogućen bolji rad motora.

Dvofazni generator/motor

Za proizvodnju dvofazne izmjenične struje kojom je stvarao svoje okretno magnetsko polje te njime pokretao motore dvofazne izmjenične struje Tesla se koristio generatorima poput ovoga. Istosmjerna struja iz vanjskog izvora stvara u statoru stroja stalno (nepromjenjivo) magnetsko polje, a u namotajima rotora koji u tijeku vrtnje generatora sijeku magnetske silnice toga polja induciraju se izmjenične struje (u svakom namotu po jedna). Kao rezultat toga što su namotaji rotora smješteni pod pravim kutom struja inducirana u drugom namotaju "kasnit" će za 90° za strujom induciranom u prvom namotaju - nastaje fazni pomak - dvofazna izmjenična struja. Stroj može raditi i kao elektromotor ako na njegov rotor preko kliznih prstenova i četkica dovodimo dvofaznu izmjeničnu struju.

Na postolju je jezgra od međusobno izoliranih limova u obliku slova "U" sa dva namotaja spojena na istosmjernu struju. Namotaji su motani u suprotnim smjerovima. Unutar ovako izrađenog statora smješten je na vodoravnoj osovini rotor oblika plosnatog valjka, koji na sebi nosi dva, međusobno električki nezavisna namotaja u kojima će doći do indukcije dvofazne struje s faznim pomakom od 90°. Ovu struju preko kliznih prstenova i bakrenih četkica odvodit ćemo s rotora do priljučaka na postolju stroja.

4

Trofazni elektromotor

Nakon izrade motora dvofazne izmjenične struje Tesla ubrzo izrađuje i prve trofazne motore. Trofazni elektromotori danas najviše služe za veće snage, a kod manjih snaga upotrebljavaju se motori jednofazne izmjenične struje.

Na statoru motora postavljeno je šest namotaja. Međusobno nasuprotni namotaji vezani su u parove i spojeni na trofaznu izmjeničnu struju koja u njima proizvodi okretno magnetsko polje. U središtu statora nalazi se osovina koja nosi rotor kavezne konstrukcije (promjer rotora: 40 cm). Okretno magnetsko polje nastalo u statoru proizvodi vrtnju rotora koja može (zamjenom faza) mijenjati svoj smjer.

Trofazni generator

Prve pokuse s izmjeničnim strujama Tesla je izvodio strojevima dvofazne izmjenične struje, pa su i u prvoj suvremenoj hidrocentrali izgrađenoj na slapovima Niagare bili ugrađeni dvofazni generatori, no ubrzo prelazi na sustav trofazne struje, te izrađuje prve trofazne generatore i motore. Kod ovog generatora struja se inducira u statorskim namotajima, pa ju je lakše odvoditi sa stroja. Stator nosi na sebi šest namotaja, po dva (nasuprotna) za svaku fazu. Rotor ima dva namota u kojima istosmjerna struja iz vanjskog izvora stvara stalno magnetsko polje. Vrtnjom rotora mehaničkom energijom dovedenom izvana ovo elektromagnetsko polje rotira i izaziva indukciju struje u statorskim namotajima. Teslin trofazni sustav izmjeničnih struja danas je gotovo isključivo u priozvodnji, prijenosu i uporabi električne energije.

Na statoru je postavljeno šest namotaja (kut između dva susjedna iznosi 60 stupnjeva), a dva i dva nasuprotna namotaja međusobno su povezana. Rotor nosi na sebi dva namota kroz koje prolazi istosmjerna struja koju izvana dovodimo na rotor preko četkica i kliznih prstenova na osovini oko koje se rotor okreće. Ova struja stvara u rotoru stalno elektromagnetsko polje, a vrtnja rotora, pa i tog polja, dovodi do indukcije trofazne izmjenične struje u statorskim namotajima. Struju odvodimo s generatora preko priključaka na postolju stroja.

5

Transformator

Svojom novom, do tada posve nepoznatom konstrukcijom posebnog tipa transformatora (danas poznatog u znanosti pod imenom Teslin transformator), Tesla je proizvodio struje vrlo visokog napona i vrlo visokih frekvencija. U svojim daljnjim izvedbama Tesla ostvaruje napone i jače od 10 000 000 volti, kao i frekvencije od stotine tisuća herca. Osobito su značajni njegovi pokusi u Colorado Springsu (1889/1900), o kojima je vodio Dnevnik istraživanja. Ovim pokusima i rješenjima do kojih je došao Tesla je udario temelje radiotehnike, rasvjete cijevima s razrijeđenim plinovima, telemehanike i puno drugih, novih oblasti elektrotehnike.

Ovaj model Teslina transformatora sastoji se od prigušnice, pogonskog transformatora (klasični transformator 220/3 000 V), dva uljna kondenzatora (svaki kapaciteta 0,1 mikrofarad), trostrukog iskrišta, te primarnog i sekundarnog namotaja Teslinog transformatora (bez metalne jezgre), a na vrh sekundara spojena je žarulja od 500 W. Napajanje se provodi strujom iz gradske mreže (220 V,50 Hz), a na sekundaru je napon od 100 000 V uz frekvenciju većdu od 200 000 Hz.

Brod na daljinsko upravljanje

U svom laboratorju u New Yorku Tesla je izrađivao različite strojeve i naprave kojima je daljinski upravljao bežičnim putem. To je ostvario postizanjem selektivne rezonancije; promjenom frekvencije odašiljača stupa se u vezu (rezonanciju) s posve određenim prijemnikom u napravi kojom se želi upravljati. Požar koji je zadesio njegov laboratorij uništio je sve do tada izrađene naprave, a i dokumentaciju o njima. Ipak, Tesla uskoro u novoizgrađenom laboratoriju nastavlja pokuse na tom području. Svoja otkrića pokazuje i javno u New Yorku modelom broda kojim daljinski upravlja bez žica. Ova Teslina djela temelj su do tada nepoznate grane tehnike – telemehanike.

U modelu broda pokretanog elektromotorom, nalaze se rezonantni namotaji određenih frekvencija, a operater podešava frekvenciju svog odašiljača na frekvenciju onog namotaja s kojim želi stupiti u rezonanciju. U tom namotaju javljaju se električni titraji i preko servo mehanizma aktivira se određeni elektrièni uređaj u modelu broda, što dovodi do njegova kretanja naprijed ili natrag, skretanja lijevo ili desno.

6

Izmjenična struja

Prije nego što je Tesla otkrio izmjeničnu struju koristila se istosmjerna struja (DC), čiji je glavni promicatelj bio Thomas Edison. Glavni nedostatak istosmjerne struje bio je taj što se nije mogla prenositi na velike udaljenosti zbog jako velikih gubitaka. Nije bilo moguće koristiti transformator jer indukcija zahtjeva promjenu. Maksimalna udaljenost na koju se moglo prenijeti proizvedenu istosmjernu struju bila je u krugu 3.5 kilometara. To je bilo jako neekonomično jer je trebalo jako puno malih elektrana da bi se dobila struja na nekoj većoj površini. Tesla je tu jako doprinio svojim promicanjem izmjenične struje i transformatora jer se tako struja mogla slati jako daleko, sa ne tako velikim gubicima. Tesla je struju iz izmjeničnog generatora donio do transformatora koji je digao napon i smanjio struju tako da snaga ostane ista. Još jedna velika prednost je to što nam zbog male struje ne trebaju vodiči velikog presjeka da bi prenijeli veliku snagu. Na drugoj strani dalekovoda također se nalazi transformator koji spušta napon i diže struju tako da u kućanstvu dobijemo napon od 220V.

Tesla se sa Edisonom nikako nije mogao dogovoriti oko uvođenja izmjenične struje u primjenu. Postoji članak War of Currents koji na engleskom opisuje Teslinu borbu s Edisonom.Također, George Westinghouse je kupio prava od Tesle kako bi komercijalizirao sistem izmjenične struje.

Na slici se vide gradska svjetla u pokretnoj slici. Izmjenična struja je razlog zašto linije nisu kontinuirane nego isprekidane.

Izmjenična struja mijenja vrijednost u određenom vremenskom intervalu. Perioda izmjenične struje je niz promjena koje se periodički ponavljaju. Najveća vrijednost koju izmjenična struja postigne za vrijeme jedne periode zove se maksimalna vrijednost. Broj perioda u jednoj sekundi zove se frekvencija izmjenične struje. Formula za izračunavalje

frekvencije:

T=1f

T – vrijeme trajanja jedne periode (s)f – frekvencija (Hz)Frekvencija napona gradske mreže u Europi iznosi 50 Hz, a u Americi 60 Hz.

7

Višefazni sustav izmjeničnih strujaTesla je također napravio i polifazni sustav gdje se istovremeno proizvodi više struja koje su međusobno pomaknute za 120 stupnjeva te dobiva se veća učinkovitost električnih generatora, odnosno uz istu veličinu i masu stroja može se dobiti veća snaga. Ovakvu primjenu vidimo u automobilima gdje se koristi mali trofazni sinkroni generator (alternator) koji proizvodi struju koja se onda ispravlja u istosmjernu.Još jedna prednost višefaznog sustava izmjeničnih struja je da se tako jednostavno može proizvesti okretno magnetsko polje, te se mogu praviti motori i generatori bez kolektora i čestica. Takvi motori su trajniji, pouzdaniji i učinkovitiji od kolektoskih strojeva.

Skin efekt

Kad govorimo o prolasku struje kroz neki vodič, nikada posebno ne naglašavamo da da je gustoća struje u bilo kojoj točki presjeka jednaka. Ali, to vrijedi jedino kada kroz vodič teče istosmjerna struja. Čak i kada teče izmjenična struja, niske frekvencije kroz tanki vodič ne vidimo razlike. Kada povećamo frekvenciju tek onda možemo zapaziti promjene. Električni otpor vodiča ovisi o frekvenciji struje koja prolazi kroz njega. Otpor vodiča duljine l i presjeka S dobivamo iz formule:

R=ρlS

gdje je ρ specifična otpornost materijala od kojeg je vodič izrađen. S obzirom da je specifična otpornost konstanta i da nemože ovisiti o frekvenciji, za promjenu otpora potrebna je promjena na vodiču. Budući da se otpor vodiča povećava s frekvencijom, njegov se efektivni presjek smanjuje. A ako smanjimo presjek to znači da gustoća struje više nije jednaka u svakoj točki presjeka. S porastom frekvencije struja se gubi u unutrašnjosti vodiča dok se istovremeno povećava na njegovoj površini. Kod jako velikih frekvencija struja se gotovo gubi na u unutrašnjosti te ostaje samo na površini

vodiča. Ovaj se efekt zato zove skin efekt (skin – koža, kora).

Zahvaljujući skin efektu naše tijelo može biti vodič. Na slici je prikazana žarulja koja preko ljudskog tijela dobiva struju iz Teslinog namotaja:

8

Dubina prodiranja nekih metala

Transformacija energije

Ljudima je oduvijek bila potrebna energija da bi obavljali razne poslove. Budući da su ljudi po prirodi ljeni, tražili su načine da netko drugi obalja poslove umjesto njih.

1. Mišićna energijaNa početku su radili sami, ali su onda skužili da mogu povećati učinak svoje energije raznim napravama koje omogućavaju izvođenje raznih poslova koristeći energiju više ljudi ili životinja.

2. Energija vode i vjetraPo cijelom svijetu se počinju se graditi vjetrenjače kako bi se iskoristila energija vjetra za okretanje npr. žrvanjskom kamena. Razvijaju se vodenice i mlinovi pokretani pomoću vode. Usavršavanje vodnih kola dovodi do konstrukcija prvih vodnih turbina u 19. Stoljeću.

3. Parni strojeviIzum parnog stroja doveo je do najveće revolucije u iskorištavanju energije.Iako je korisnost bila mala, bilo je potrebno samo par ljudi da se brinu o stroju koji proizvodi energiju.

4. Motori s unutarnjim izgaranjemIstraživanjem načina za iskorištavanje toplinske energije konstruirani su prvi motori s unutarnjim izgaranjem. Ovakvi motori našli su primjenu u tvornicama, automobilima, motorima, avionima i ostalim prometnim sredstvima.

5. Električna energija Danas je ovo najkorisniji oblik energije sa najmanje

gubitaka

6. Nuklearna energijaLjudi su otkrili kako iskoristiti energiju najmanje čestice na svijetu – atoma.

Nakon svega, opet tražimo načina kako da iskoristimo Sunce, vjetar i vodu kao obnovljive izvore energije.

9

Hidroelektrana

Hidroelektrične centrale ili hidroelektrane su električne centrale koje pomoću vodenih turbina pretvaraju potencijalnu energiju vode u kinetičku i mehaničku, koja se dalje koristi za obrtanje električnog generatora. Turbina se sastoji uglavnom od jednog provodnog dijela koji vodi daje dovoljno veliku brzinu i preko jednog obrtnog tačka oduzima energiju od vode.

HIDROELEKTRANE PREMA TIPOVIMA DIJELE SE NA:Protočne hidroelektrane – to su elektrane koje nemaju svoju akumulaciju, ili ako je imaju može se isprazniti za dva sata. Ova elektrana direktno koristi kinetičku energiju vode za pokretanje turbina. Ova elektrana je najjednostavnija za izradu, ali jako ovisi o trenutnom protoku vodeAkumulacijske hidroelektrane – ovo se klasične hidroelektrane s uobičajenim komponentama: akumulacija, brana, vodena komora, zahvat, gravitacijski dovod, zasunska komora, tlačni cjevovod, strojarnica, odvod vode. Reverzibilne hiroelektrane – ovo je verzija akumulacijske hidroelektrane sa dva jezera (glavno i pomoćno). Kad je velika potražnja za energijom one proizvode energije i šalju je direktno u mrežu, a kad je potražnja za energijom niska (po noći), onda pumpaju vodu u pomoćno jezero uzimajući energiju iz mreže i pripremaju se za sutrašnji rad.Postoje tri vrste turbina:Peltonova turbina – koristi se za padove preko 200 metara, energija vode se u provodnom dijelu potpuno pretvara u kinetičku i u obliku ovdenog mlaza pokreće lopatice turbine pretvarajući kinetičku energiju u mehaničku.Francisova turbina – koristi se za padove do 200 metara kod kojih provodni dio s lopaticama okružuje točak. U provodnom dijelu ovih turbina potencijalna se energija vode samo djelomično pretvara u kinetičku tako da s određenim nadpritiskom dospijeva u obrtno kolo (točak) i njemu predaje svoju energiju.

10

Kaplanova turbina – koristi se za niske padove, do 40 metara. Rade slično kao i Francisove turbine samo što imaju manji broj lopatica.

Termoelektrana

Termoelektrane su energetska postrojenja koje energiju dobivaju sagorijevanjem goriva, a glavna primjena i svrha termoenergetskih postrojenja je proizvodnja pare koja će pokretati turbinu, a potom i generator električne energije.

Osnovna namjena im je proizvodnja i transformacija primarnih oblika energije u koristan rad, koji se kasnije u obliku mehaničke energije dalje iskorištava za proizvodnju električne energije. Mehanička energija je proizvedena uz pomoć toplinskog stroja koji transformira toplinsku energiju. Imamo pretvaranje kemijske energije u toplinsku koja se pak različitim procesima predaje nekom radnom mediju. Radni medij pak služi kao prijenosnik te energije, često izgaranjem goriva, u energiju vrtnje.

Podjela termoelektrana prema vrsti pokretača:

-Plinsko-turbinsko postrojenje-Parno-turbinsko postrojenje-Kombinirano postrojenje

Dijelovi termoenergetskog postrojenja: generator pare, turbina, generator električne energije, kondenzator, kondenzatorska pumpa, napojna pumpa, rashladni toranj te spremnik napojne vode te pregrijači pare, međupregrijači, ekonomajzeri i sl. (kao sastavni dio generatora pare).

Utjecaj termoelektrana na okoliš:

Termoelektrana na ugljen od 500 MW prosječno godišnje proizvede:- 3.700 000 tona ugljičnog dioksida (CO2), glavni uzrok globalnog zagrijavanja.- 10.000 tona sumpornog dioksida (SO2) sitne čestice duboko prodiru u pluča. Sumporni dioksid uzročnik je  kiselih kiša koje oštečuju šume, jezera i zgrade.-10.000 tona dušičnih oksida (NOx) za usporedbu,  toliku količinu ispusti  pola miliona automobila. Dušični oksidi su odgovorni za

11

nastajanje smoga, a mogu progoriti plučno tkivo i prouzročiti raspiratorne bolesti.- 500 tona sitnih čestica nošene zrakom  mogu uzrokovati kronični bronhitis i pogoršanje zdravstvenog stanja kod asmatičara.- 700 tona ugljičnog monoksida koji uzrokuje glavobolju i probleme kod srčanih bolesnika.- 200 tona kancerogenog hidrokarbonata- 80 kg žive. Riba iz jezera veličine 10 hektara, bila bi opasna za jelo ako bi se u jezero prosulo žive osamdeseti dio žličice za kavu.- 100 kg arsena. Arsen će izazvati rak kod jednog od 100 ljudi  koji piju vodu u kojoj se nalazi samo 50 nanograma arsena po litri.- 50 kilograma olova, 2 kg kadmija, druge toksične teške metale i radioaktivne izotope uranskog niza.

Uz sve ovo navedeno, treba još spomenuti da ovakvom proizvodnjom električne energije nastaju  velike količine pepela koje treba negdje zbrinuti, jer pepel je također opasan.  

Benzinski motor

Godine 1876. Nicolaus August Otto je ostvario proces u motorima s unutarnjim izgaranjem kojeg danas nazivamo Otto proces. Taj je proces odredio današnje procese u benzinskim motorima. Zanimljivo je da se tada goriva smjesa stvarala izvan cilindra, pri temperaturama sličnim temperaturi okoline. Upotrebljavaju se plinovita i lako hlapljiva goriva, danas uglavnom benzin. Danas je moguće i stvaranje smjese u cilindru. Goriva smjesa se ubacuje u cilindar pri atmosferskom tlaku (ili blizu), komprimira se i zatim pali. Budući da je u cilindru smjesa goriva

i zraka omjer kompresije ne smije biti prevelik kako ne bi došlo do samozapaljenja smjese. Paljenje se vrši pomoću iskre koju baca svjećica u određenom trenutku. Omjer kompresije se kreće od 6:1 do 10:1, u specijalnim slučajevima 15:1 (kod izvedbi na plin). Smjesu goriva i zraka komprimira klip te se ona pali iskrom svjećice u slučaju benzinskog (Otto) motora, dok kod motora na plinsko ulje (Diesel) paljenje goriva omogućava visoka temperatura sabijenog zraka. Kada je smjesa izgorjela, nastali se plinovi odvode kroz ispušni sustav.Govori li se o automobilima, najćešće ćemo čuti za pojam četverotaktnog motora. Radi se, o pogonskim strojevima koji predhodno navedeno obavljaju u četiri faze koje nazivamo taktovima. Pojedinačno, radne faze četverotaktnog motora nazivamo: usisnim, kompresijskim, ekspanzijskim i ispušnim taktom.

12

Teoretski dijagram Otto procesa:

Opis dijagrama:

1 - Početak kompresije Zapremina jednaka zapremini cilindra)1-2 - Adijabatska kompresija2 - Paljenje smjese svjećicom2-3 - Izgaranje po izohori (zapremina jednaka zapremini kompresije)3 - Kraj izgaranja, početak ekspanzije3-4 - Adijabatska ekspanzija4 - Kraj ekspanzije, početak ispuha4-1 - Izohorni ispuh1-1'-1- Izmjena medija u cilindru

Taktovi benzinskog motora:

1. UsisKlip se kreće prema donjoj mrtvoj točci stvarajuči potlak i kroz otvoreni usisni ventil ulazi smjesa goriva i zraka

2. SabijanjeKlip se kreće prema gornjoj mrtvoj točci stvarajući visoki tlak smjese goriva i zraka i kada se nalazi u gornjoj mrtvoj točci sviječica iskrom pali smjesu. Ventili su zatvoreni

3. ExpanzijaNakon paljenja smjese smjesa explodira i gura klip prema donjoj mrtvoj točci. Ventili su zatvoreni.

4. IspuhIspušni ventil se otvara i klip se kreće prema gornjoj mrtvoj točci gurajući ispušne plinove u ispušni kanal

13

Glavni dijelovi benzinskog motora:

1. Bregasta osovina - Pokreće ventile u određenom trenutku 2. Sviječica - Zapaljuje smjesu goriva i zraka pri pri samom kraju sabijanja 3. Usisni Ventil - Kod usisa ima ulogu propuštanja smjese goriva i zraka u cilindar 4. Ispušni ventil - Kod ispuha ima ulogu propuštanja ispušnih plinova van cilindra 5. Usisni kanal - Dovodi smjesu goriva i zraka do usisnog ventila 6. Ispušni kanal - Odvodi ispušne plinove u ispušnu cijev 7. Klip - Pretvara toplinsku energiju u kinetičku 8. Karike - Imaju ulogu brtvljenja između stijenke klipa i stijenke cilindra (kompresione) te

podmazivanja (uljne) 9. Klipnjača - Služi za prijenos kinetičke energije sa klipa na radilicu 10. Radilica - Služi za za prijenos recipročnih pravocrtnih gibanja klipova u kružno

14

Dizel motor

Dizel motor je također motor s unutarnjim izgaranjem, samo što za razliku od benzinskog motora koristi dizel kao pogonsko gorivo i radi na principu Dieselovog ciklusa. Izumio ga je njemački inženjer Rudolf Diesel 1892. Godine.Zanimljivo je to što dizelski motor ne koristi svjećice, nego se u cilindru komprimira čisti zrak, koji postiže toliku temperaturu da se nakon ubrizgavanja goriva u cilindar gorivo samozapaljuje. U dizelskom motoru su tlakovi i temperature veći, kao i stupanj iskorištenja.Svaka mlaznica uštrca u cilindar točno odmjerenu količinu goriva koje dovodi pumpa pod visokim pritiskom koju pokreće motor. Količinu uštrcanog goriva, a to znači i snagu motora u određenom trenutku podešava vozač papučicom akceleratora (gasa).PREDNOSTI DIZEL MOTORA:-bolja iskorištenost goriva (a time i manji troškovi),

dulji vijek trajanja i niži troškovi održavanja.

NEDOSTATCI DIZEL MOTORA:-skuplja izrada, veća težina, nešto bučniji prazan hod, neprijatan miris ispuha i sporija ubrzanja.Kod dizelskih motora potreban je puno veći omjer kompresije (22:1) nego kod benzinaca da bi se zrak mogao dovoljno ugrijati da se gorive može zapaliti.

Radni proces dizelskog motora:

ČETIRI TAKTA U DIZEL MOTORU1. Usisni takt: čisti zrak se usisava u cilindar.2. Kompresijski takt: prije nego što klip dođe u gornju mrtvu točku, mlaznica uštrca gorivo i ono se zapali.

15

3. Radni takt: plinovi koji se šire pritisnu klip prema dolje.4. Ispušni takt: klip u gibanju prema gore istiskuje plinove u ispuh.

Teoretski dijagram Diesel procesa:

Opis dijagrama:

1-1' :klip se giba ka GMT, tjerajući zaostale ispušne plinove van cilindra1'-1 :klip se giba od GMT ka DMT, stvarajući podtlak u cilindru, koji omogućava usisavanje zraka u cilindar1-2  :adijabatska kompresija zraka u cilindru koja traje sve do GMT2  :ubrizgavanje goriva u cilindar2-3  :izgaranje goriva u cilindru po izobari, klip se giba ka DMT3-4  :adijabatska ekspanzija plinova u cilindru4-1  :ispuh pri izohori

16