21. Jun, 2018.
Hasan Helja

Hasan Helja


Čovek je biće prakse!

Sumirajući moje dugogodišnje konstruktorsko stvaralaštvo i radno iskustvo često se vratim proverenim šemama nekoliko pretvarača ( invertera ) napona 12 V (DC) na 230 V (AC), o kojima sam pisao na ovom portalu. Obično se radilo o uređajima male snage koji su bez startera napajali odgovarajuću neonku, a služe uglavnom za osvetlenje. Za njih se može čak upotrebiti neonka se izgorelim vlaknom, samo da nije oštećena. Zanimljivo je da gradnja takvih pretvarača, pojavom različitih i sve jeftinijih svetlećih dioda, više nije aktuelna. Pod ovim ne podrazumevam invertere koji će poslužiti za pumpe, TV, laptop i za još neke uređaje koji zahtevaju naizmenični napon vrednosti 230 V. Za takve uređaje se ne isplati konstrukcija, jer se mogu naći fabrički  uređaji po dosta povoljnim cenama.

Poredeći konstrukciju napajanja za dve različite vrste svetlosti, pomenutu neonku koja radi pomoću pretvarača i LED osvetlenje koje obično radi na 12 V jednosmernog napona, putem proverenog eksperimentisanja došao sam do saznanja da se više isplati LED svetlo iz više razloga. Možda najvažniji razlog je odsustvo mrežnog napona koji je opasan po život, makar se radilo o struji koja je dobijena preko pretvarača napona. U tom slučaju jedino nam je potreban dobar ispravljač sa stabilnim  naponom ( 12 V ) i jačinom struje preko 2 A, mada jedna LED-šipka dužine 60 cm troši svega 0,7 A struje što je prilično ekonomično. Ukoliko želimo savremeno trajnije rešenje, koje može poslužiti u slučaju nestanka električne struje, praktično je da u sistem napajanja ugradimo odgovarajući akumulator kapaciteta od 7 do 12 Ah koji će se stalno dopunjavati slabom strujom kontrolisanog napona ( 12,7 – 14,8 V ). Posebnim konstrukcijskim rešenjem uređaja ( vidi sliku ispod naslova ) omogućio sam da LED svetlo mogu koristiti u normalnoj situaciji, kada je prisutan mrežni napon, ali i u slučaju nestanka struje, što u gradu nije česta pojava. Ovakvo tehničko rešenje više odgovara seoskim uslovima života u zimskom periodu, kada su česti prekidi i kvarovi mrežnog napona, što zbog nevremena, oštećenja dalekovoda i elementarnih nepogoda.

Automatsko uključivanje u slučaju nestanka struje može se efikasno rešiti jednim relejnim prekidačem koji se napaja preko ispravljača iz mreže koji struju iz akumulatora usmerava preko aktivnog kontakta i time nam olakšava lakše snalaženje u mraku kada smo zatečeni zbog nedostupnog izvora svetlosti. Kod ovakvog praktičnog rešenja najveću pažnju treba posvetiti pravilnom punjenju akumulatora pošto je on stalno uključen na ispravljač koji ne dozvoljava njegovo prepunjavanje i oštećenje ćelija. U svakom slučaju, nije praktično koristiti velike olovne akumulatore, što zbog isparavanja, utoliko više zbog potrebe nabavke ispravljača nešto veće snage, što je skuplja varijanta. Akumulatori manjeg kapaciteta se mogu naći u pakovanju zatvorenog kućišta, bez potrebe dolivanja elektrolita i nekog posebnog održavanja, a njihovo pravilno ( dimenzionisano ) punjenje čini ih upotrebljivim od tri do pet godina. Svaki običan ispravljač može se preraditi na automatsko punjenje koje će produžiti vek trajanja Acu baterije.

Zaključimo da su sve prisutnije LED svetiljke, koje rade na 12 V jednosmernog napona preko ispravljača, ili baterije, ekonomičnije za osvetlenje zbog manje potrošnje struje, veće lične bezbednosti od mogućeg strujog udara, ali i posebnih rešenja rezervnog napajanja u slučaju nestanka struje u mreži. Mada to nije česta pojava, veliko je zadovoljstvo, kako laika, tako i konstruktora, kada se svetlo automatski pali i kada ne treba tražiti sveću, ili bateriju da bismo se snašli u mraku. Ovakvo rešenje se može upotrebiti za neke posebne uslove boravka u vikendici, kamp-prikolici, ili u prirodi, kada nam je potrebno svetlo manje snage. Potrošnja LED sijalica u nizu je veoma ekonomična i bolje rešenje od neonke.

 

Vek trajanja automobilskog akumulatora zavisi od njegove vrste (proizvođača), ali i od načina upotrebe u toku eksploatacije, tako da se za pojedine baterije daje garancija do dve godine uz precizno propisane uslove pravilnog korišćenja. Najveći broj problema sa automobilskim akumulatorom nastaje zbog neadekvatnog korišćenja, pa se nekim vlasnicima automobila dešava da akumulator menjaju jednom godišnje, dok kod drugih traje od pet do šest godina. Nepisano pravilo “što skuplje, to bolje” treba zameniti sa “kupite akumulator koji je adekvatan tipu vozila!”

Kod izbora prilikom zamene akumulatora mnogi se odlučuju za akumulator većeg kapaciteta (Ah) od propisanog, misleći da će tako rezerva snage biti veća, čime se opterećuje elektronika za kontrolu struje i napona punjenja. To je jednako loše kao kad je kupljen akumulator manjeg kapaciteta. Kapacitet akumulatora za automobil određuje se zavisno od alternatora i regulacije punjenja, tako da moramo poštovati propise o broju Ah i A, ali ujedno voditi računa o broju i snazi potrošača u automobilu.

Praksa potvrđuje da napon akumulatora od 10,5 V pokazuje duboku ispražnjenost, dok pun akumulator ima napon 12,72 V. Napon od 12,6 V znači da akumulator radi sa 85 % kapaciteta, na 12,4 V sa 65 % i na 12,25 V sa 40 % kapaciteta. Kod olovnih akumulatora obe elektrode se oblažu olovnim sulfatom PbSO4. Prilikom punjenja Acu baterije dolazi do složenih elektrohemijskih procesa sa elektrolitom (razređena sumporna kiselina), na negativnoj elektrodi olovni sulfat prelazi u olovni dioksid (PbO2), a na pozitivnoj elektrodi stvara se čisto olovo (Pb). Istovremeno, povećava se koncentracija sumporne kiseline (H2SO4). Pri pražnjenju odvija se suprotan proces sa naponom do 2 V na jednom paru ćelija.

Smatra se da je potrebno dopunjavanje akumulatora ukoliko mu je napon ispod 12,4 V, a kontrolu bi trebalo vršiti najmanje jednom mesečno. U normalnom radu akumulator postepeno gubi vodu iz elektrolita. Zbog toga je, pored kontrole napona, potrebno povremeno proveriti nivo elektrolita koji mora prekrivati ploče akumulatora do 10 mm iznad njih. U slučaju potrebe dosipanja tečnosti dodaje se samo destilovana voda  jer kiselina (H2SO4) ne isparava. Gubljenje vode smanjeno je kod akumulatora savremenije konstrukcije koji “ne zahtevaju održavanje”, no nakon dužeg vremena treba i takve akumulatore proveriti i dopuniti.

Poznato je da se tokom rada motora akumulator puni preko alternatora (13,9 V – 14,7 V) od čije ispravnosti zavisi koliko će akumulator služiti, tako da povremeno treba kontrolisati napon punjenja koji nikako ne bi trebao da prelazi 14,8 V. Dopunjavanje ispravnog akumulatora drugim izvorima jednosmernog napona (punjačima) nije potrebno, izuzev ako se akumulator ispraznio do kritične granice zbog nekog opterećenja (veliki broj potrošača, posebno velika snaga audio pojačala), ili zbog dužeg stajanja na niskim temperaturama, kada nismo u mogućnosti da startujemo motor. Važno je napomenuti da se akumulator priključuje (isključuje) na ispravljač dok on nije uključen u mrežni napon. Razlog je što se prilikom spajanja krokodil štipaljki obično javlja iskrenje, što može dovesti do eksplozije. Stalno dopunjavanje akumulatora spoljašnjim izvorom struje nije preporučljivo, pošto u normalnim uslovima akumulator punimo preko alternatora automobila koji će ga posle nekoliko minuta rada u “praznom hodu” osvežiti i omogućiti dalje nesmetano dopunjavanje prilikom vožnje.

Treba imati u vidu da kod većine savremenih automobila ima uređaja koji troše struju akumulatora i u stanju mirovanja (pogledati sliku).  Tako npr. stalno uključeni GPS vuče struju od 5 mA, alarm 10 mA, svaki podizač prozora po 5 mA, sistem za ubrizgavanje goriva 5 mA, digitalni sat 3 mA, analogni sat 7 mA, a radio sa kodom 3 mA. Sve se to dešava kada automobil ne radi, što znači da prekoračenje struje svih potrošača preko 50 mA dovodi do pražnjenja akumulatora. U tom slučaju ugrađuju se hibridni akumulatori bez održavanja i sa malim gubitkom vode (2 g po Ah).  Ukoliko je izvodljivo, neke od potrošača možemo isključiti posebnim prekidačima, ili relejima koji se aktiviraju posle startovanja motora. U ovako složene radnje se ne smemo upuštati bez stručne pomoći, ili posebne dogradnje uštede struje koju vrše ovlašćeni servisi. Ukoliko to nije izvodljivo potrebno je češće paliti automobil, ili vršiti dopunjavanje tako što ćemo za vreme punjenja obavezno skinuti kleme sa akumulatora jer napon preko 14,8 V može oštetiti elektroniku automobila, što se posebno odnosi na računar koji kontroliše rad automobila. Kod punjenja hibridnih, i drugih hermetički zatvorenih akumulatora, najbolje je koristiti automatske punjače koji ne dozvoljavaju njihovo prepunjavanje, odnosno isključuju punjenje kod dostignutog vršnog napona (14,8 V). Takvi punjači “prepoznaju” vrstu akumulatora i automatski podešavaju struju punjenja i gornji dozvoljeni napon. Punjenje preko navedene granice dovodi do oštećenja ćelija.

Prilikom startovanja motora, po pravilu, treba isključiti sve veće potrošače: farove, grejanje prednjeg i zadnjeg stakla, klimu, ventilatore, radio prijemnik sa pojačalom. Preterano opterećenje akumulatora prilikom startovanja mu šteti i skraćuje vek trajanja. Mnogi zaboravljaju da se prilikom pokretanja alnasera iz akumulatora povuče veoma jaka struja, jer se radi o elektropokretaču velike snage. Ako niste u blizini servisa proverite punjenje akumulatora u radu jednostavnim trikom. Uključite što više potrošača i duga svetla. Potom dodajte i oduzimajte “gas” i posmatrajte. Ako se intenzitet svetla drastično smanjuje i pojačava, pri povećanju broja obrtaja motora, morate da proverite alternator i punjenje, kao i akumulator.

Potrebno je znati kako sačuvati akumulator i produžiti mu radni vek: stalno držati preporučeni nivo elektrolita dosipajući, ako treba, samo destilovanu vodu, kleme akumulatora uvek držati čiste i pritegnute, kućište akumulatora i sam akumulator uvek držati čisto, nikada ne dozvoliti da se akumulator isprazni ispod 10,5 V, održavati i redovno proveravati električnu instalaciju vozila i voditi računa o ukupnoj snazi potrošača i o kapacitetu akumulatora. Kod hermetički zatvorenih akumulatora problemi se mogu registrovati prilikom punjenja, ili kod pražnjenja, ali je dovoljno da se napon kontroliše u radnom režimu i u režimu mirovanja koji treba da se kreće u navedenim granicama. Ovakve akumulatore treba dopuniti svaka tri do četiri meseca odgovarajućim punjačem, što znači da se i oni održavaju.

Na kraju recimo da stari, istrošeni akumulatori spadaju u opasan otpad, zbog olova, kiseline, polietilena i polipropilena - sastojaka plastičnog kućišta akumulatora. Zbog toga se akumulator bilo koje vrste i kapaciteta ne odlaže kao običan otpad. Kod nas postoje sertifikovane fabrike koje koriste za reciklažu i do 97 % akumulatora. Zato, ako nabavljate novi akumulator, najbolje je da stari odnesete u servis, ili prodavnicu. Mnogi proizvođači daju do 10 % popusta za kupovinu novog ukoliko ste odgovorno svoj stari akumulator predali na reciklažu.

 

Elektronski otpad, ubrzanim razvojem novih tehnologija, postaje sve veći problem, jer se još uvek ne može odlagati na propisan način. Pošto sam o  problemima odlaganja elektronskog otpada pisao ranije na ovom portalu, u ovom članku ću se pozabaviti temom kako ispravne delove pokvarenog UPS-a korisno upotrebiti za rekonstrukciju nekog drugog upotrebljivog uređaja za domaćinstvo.

Kod dugogodišnje upotrebe UPS uređaja najpre nastaju problemi sa akumulatorskom baterijom čiji je radni vek trajanja ograničen. Obično se radi o periodu do tri godine, što zavisi od vrste i kvaliteta baterije, ali i stanja elektronike koja je puni u toku eksploatacije. Kada primete da ni elektronici nema spasa, mnogi takav uređaj odbacuju kao otpad, ne razmišljajući da kod UPS-a gotovo nikada ne strada transformator i većina pasivnih, ali i aktivnih komponenti. Njih treba pažljivo skinuti i ispitati ispravnost, što se, inače, radi i kod odlaganja otpada kod registrovanih organizacija koje se na propisan način bave tim poslom.

Kutiju UPS uređaja, zajedno sa transformatorom, sam na najbolji način iskoristio za konstrukciju višenamenskog ispravljača sa regulacijom napona i jačine električne struje. U ovoj složenoj konstrukciji iskoristio sam dva odvojena izvoda sekundara transformatora, pošto jedan od njih daje 12 V, a drugi 18 V. Za oba izvoda, posle ispravljanja sa dva posebna Grec spoja, uradio sam preciznu elektroniku regulacije napona bez slabljenja jačine struje, ali sa dodatnom mogućnosti da se reguliše i jačina struje zbog specifičnih kriterija kod punjenja Ni-Cd akumulatora. Maksimalni ispravljeni jednosmerni naponi na dva odvojena izvoda iznose 17 V i 25 V. Prilikom korišćenja jačih struja može se desiti grejanje nekih komponenti, što je ublaženo dodavanjem kompjuterskog ventilatora (kulera) čija se brzina okretanja reguliše putem ugrađenog senzora na hladnjaku. Ova konstrukcija ima posebnu vrednost zbog elektronike za regulaciju napona, kao i rešenja da se sve komande i signalizacija izvedu na prednjem delu uređaja.

Pošto se radi o složenom multifunkcionalnom ispravljaču, da ne bismo stalno kontrolisali napone na izlazima, najbolje je ugraditi precizan digitalni voltmetar, koji se jednim preklopnikom može koristiti za oba izlaza. Jednostavnije praktično rešenje je da na prednjoj strani kutije označimo napone kod preklopnika i jačinu struje kod potenciometra ( pogledati sliku ispod naslova ). Sva elektronika smeštena je u plastičnu kutiju UPS-a u kome je na njegovom ranijem mestu ostao jedino transformator snage 500 W. Zadnji deo kutije iskorišćen je za prekidač naizmeničnog napona 230 V, 2 A, te za dva izlaza jednosmernog napona sa odgovarajućim presecima kablova koji su dimenzionisani prema merenim jačinama struje sa maksimalnim opterećenjem izabranog potrošača, ili prema kapacitetu akumulatora koji se nakon pražnjenja puni odgovarajućim naponom.

Na kraju se postavlja neminovno racionalno pitanje, šta smo dobili ovom konstrukcijom? Pre svega, pametno smo iskoristili elektronski otpad jer se sa minimalnim ulaganjem dobio višenamenski ispravljač i punjač akumulatora sa preciznom regulacijom napona i jačine struje. Dalje, možda najvažnije, proverili smo teoriju u praksi, Omov zakon i Kirhofova pravila za složena strujna kola i korisno upotrebili slobodno vreme, ukoliko ga imamo. Najveća nagrada za bilo kog konstruktora je praktična upotrebljivost uređaja u kabinetu, laboratoriji, ili u domaćinstvu. Ne treba zaboraviti ni uštedu novca, jer kvalitetniji fabrički ispravljači prilično koštaju i teže se opravljaju u slučaju kvarova, a ako se odlučimo za kupovinu polovnih uređaja, onda možemo imati veću štetu nego korist!

 

PokloniIOtpadSkloni