1. Uvod

Od 1800. godine, kada je Alesandro Volta napravio prvu bateriju, principi na kojima se zasniva ovaj izvor energije ostali su gotovo netaknuti. Uprkos neprekidnom unapreenju materijala i tehnologije izrade baterija, sve je jasnije da se moraju nai novi principi skladitenja elektrine energije, pa se irom svijeta u istraivanja ove vrste ulae puno novca i napora, i ve smo sada svjedoci nekoliko potencijalnih rjeenja koja bi mogla klasine baterije da poalju u istoriju.Danas su na raspolaganju superkondenzatori kapaciteta do nekoliko hiljada farada, a najea primjena im je trenutno u hibridnim vozilima i vozilima na elektrini pogon, gdje slue za akumuliranje energije pri rekuperativnom koenju kada je potrebno preuzeti veu koliinu energije u kratkom vremenskom intervalu, jer se mnogo bre pune nego baterije.Akumulator elektrinom energijom napaja elektropokreta, ime se omoguava pokretanje motora i distribucija elektrine energije korisnicima (kada motor miruje). Akumulator je glavni element kruga napajanja vozila koji tijekom vonje, kada motor radi, skladiti elektrinu energiju i izdaje ju kada je to potrebno. Akumulator ima dvije glavne uloge: elektropokretau dostavlja potrebnu struju za pokretanje motora, napaja svu elektrinu opremu vozila, kao to je osvjetljenje, autoradio ili alarm. Kada se koriste neke od elektrinih ureaja (radio, osvjetljenje...) kada motor miruje, akumulator koristi uskladitenu energiju. Kod predugog koritenja te energije, ona se brzo iscrpljuje. Akumulator je osjetljiv na vruinu,na mraz, na mirovanje, na stanje kruga za punjenje.Elektro pokreta je ureaj na motornom vozilu kojim pokreemo motor vozila. Napajaje se vri iz akumulatora. Ta radnja je ujedno i najvee optereenje akumulatora te e se lo akumulator otkriti po nemogunosti startanja motora. Struje potrebne za startanje su veoma velike i kreu se od 50-ak ampera kod malih motora pa do 200- injak ampera kod velikih motora. Elektro pokreta je elektro motor koji na sebi ima i ureaj za uzubljivanje na zamajac. Naredbu za startanje dobije kad voza kljuem zatvori strujni krug ureaja za uzubljivanje. To je elektro magnet koji uvlaenjem jezgre ukljuuje sklopku glavnog napajanja elektropokretaa i istodobno uzubljuje zupanik elektropokretaa u zupanik zamajca. Generatori su elektrini ureaji koji proizvode elektrinu struju odreenih karakteristika. Na motornim vozilima oni opskrbljuju potroae elektrinom energijom i dopunjavaju akumulator. Pokree ga motor preko klinastog remena. Razlikujemo istosmjerni i izmjenini generator. Istosmjerni generatori (dinamo) se danas rjee koriste. To su generatori snage od 300 do 500 W. Sastoje se od: rotora, statora, etkica i kuita. Proizvode istosmjernu elektrinu energiju tako da induciranu elektrinu struju u namotima rotora, koja je izmjenina, skidaju etkice i tako nastane istosmjerna. Izmjenini generatori (alternator) se danas ee koriste zbog potrebe vee struje i zbog njegove osobine da puni pri niem broju okretaja rotora. Sastoji se od: kuita, rotora, etkica i ispravljake jedinice. Ispravlja se sastoji od dioda koje proputaju struju samo u jednom smjeru. I ovi generatori proizvode izmjeninu elektrinu struju. 2. Akumulator svrha, princip rada

2.1. ta je to startna baterija (akumulator)?Startna baterija (akumulator) je elektrohemijski izvor energije koji oslobaa elektrinu energiju na kontrolisan nain. Sve vrste akumulatora sadre pozitivne i negativne ploe koje su uronjene u elektrolit unutar kuita. Akumulatori su preteno olovo-kiselinski, to znai da su pozitivne i negativne ploe napravljene od olovnih jedinjenja koje se nalaze u elektrolitu od razblaene sumporne kiseline. Svaka olovno-kiselinska startna baterija sastoji se od 6 elija koje su povezane u serijsku vezu, to u konanici daje napon od 12,6 volti.

Slika 1. Primjer akumulatora

Olovno-kiselinski akumulatori spadaju u grupu sekundarnih baterija, to znai da se nakon pranjenja mogu ponovo napuniti. Primarne baterije se mogu prazniti samo jedanput, nakon ega se moraju baciti; primer ovih baterija su baterije za rune lampe i radio.

2.2. Razvoj akumulatoraStalno poveanje zahtjeva prema akumulatorima u pogledu kapaciteta, smanjenja teine, poveanju radnog vijeka uslovljeni poveanjem broja potroaa i potronje elektrine energije u vozilu potakli su intenzivan razvoj baterijskih tehnologija.Olovno-kiselinske akumulatore u zavisnosti od tehnologije moemo klasifikovati na:- Potopljene, odnosno Mokre akumulatore,a)akumulatori koji zahtjevaju odravanje;b)akumulatori koji ne zahtjevaju odravanje;-Ventilom regulisane akumulatore (VRLA):a) akumulatori izraeni u AGM (Absorbed Glass Mat) tehnologiji;b) akumulatori izraeni u Gel tehnologiji.Najnovija dostignua je upotreba 0,1 procenata kalcijuma u olovnoj leguri za davanje vrstoe; ovo dovodi do smanjenja zagaenja kiseline i znaajno smanjuje gubitak vode tako da se dobija akumulator bez odravanja, tj. tokom radnog veka akumulatora nije potrebno dodavati vodu.Ovakvi akumulatori se mogu vrlo lako prepoznati po tome to su potpuno zatvoreni, tj. nema karakteristinih poklopaca elija na gornjoj strani akumulatora.

Slika 2. Primjer zatvorenog akumulatoraKod AGM izmeu ploa nalazi se staklena vuna. Staklena vuna ima ulogu spuve koja je natopljena sa elektrolitom i slui kao elektrini separator elektroda. Debljina staklene vune odreuje stepen apsorpcije elektolita. Za razliku od tradicionalnih mokrih olovnih akumulatora, AGM akumulatori ne moraju stajati uspravno.

2.3. Kapacitet akumulatora iradni vijekKapacitet akumulatora obino se definie ampersatima (Ah). Ampersat (Ah) definie kapacitet baterije, tj. definie koliko vremena jedna baterija moe odavati odreenu jakost struje. Kapacitet baterije nije konstantna vrijednost ve zavisi od temperature i nivoa napunjenosti akumulatora. Sa vremenom upotrebe kapacitet akumulatora opada, tj. to je akumulator vie puta napunjen i ispranjen njegov kapacitet se smanjuje u odnosu na novi.Na radni vijek akumulatora utie vie faktora. Akumulatori koji su prepunjavani ili nedovoljno punjeni imaju znatno krai radni vijek. Akumulatori nisu predviene da se potpuno prazne i u tom sluaju alumulator biva nepovratno oteen. Ove situacije se dosta esto deavaju kada svijetla na vozilu ostanu upaljena i slino.Koncentracija elektrolita se mijenja sa nivoom napunjenosti akumulatora pa tako:- potpuno napunjen akumulator (gustina elektrolita 1,28 kg/l): taka smrzavanja - 68C;- djelomino napunjen akumulator (gustina elektrolita 1,16 - 1,20): taka smrzavanja -27 do -17C;- ispranjen akumulator (gustina elektrolita 1,04 - 1,12): taka smrzavanja -11 do -3C.

2.4. Kako produitiradni vijek akumulatora?

Nepotrebno pranjenje akumulatora samo nepotrebno skrauje njen radni vijek. Pokazalo se da duboki ciklusi bre skrauju ivotni vijek akumulatora od pliih ciklusa. Akumulator koji se ne prazni redovito "do kraja" dat e tijekom svog ivota vie elektrine energije.Dodatna opasnost u dubokom pranjenju akumulatora je u tome to akumulatori imaju specificiranu donju granicu napona. Ako se akumulator isprazni ispod te granice, vrlo je izvjesno da e doi do trajnog gubitka dijela kapaciteta.Sulfatizacija je sastavni dio rada akumulatora i deava se kada se akumulator prazni. Kada se akumulator ponovo puni, olovo sulfat se ponovo pretvara u aktivni materijal. Ako se akumulator ne koristi odreeni vremenski period, olovni sulfati mijenjaju svoj oblik i ne mogu se transformisati u aktivni materijal prilikom ponovnog punjenja, pa akumulator gubi svoje poetne performance.Sve ovo ukazuje na to da bi se produio radni vijek akumulatora potrebno je voditi rauna da se akumulator nikada ne isprazni do kraja, da se ne koriste duboki ciklusi i da se ne prepunjavaju. Ovi sluajevi esto se deavaju usljed neispravnog alternatora (nedovoljno punjenje, visok izlazni napon) i velikih potroaa koji ostanu upaljeni due vrijeme, a distribucija elektrine energije je obustavljena (upaljena svjetla za osvjetljavanje puta).Kod novijih vozila prema uputama proizvoaa akumulatora napon punjenja akumulatora treba da se kree u granicama od 14,2 do 14,4 volta, dok se kod starijih vozila napon punjenja kree od 13,8 do 14,2 volta.Olovni akumulatori predstavljaju opasan otpad i moraju se adekvatno zbrinuti. Stare akumulatore nikada ne bacati, ve odlagati na mjesta predviena u tu svrhu, jer se oni potpuno recikliraju.Akumulator (kakav danas poznajemo) izum je Francuza Gastona Plantea nastao jo 1859. godine. No, iako su do tada ve postojale razliite izvedbe izvora struje, Plante se sjetio uroniti olovne elektrode u elektrolit (razrijeenu kiselinu) stvorivi tako "kiseli akumulator" koji se mogao puniti. Tako je jo sredinom prolog stoljea nastala baterija kakvu, iako podosta modificiranu, koristimo i u dananjim automobilima.

Slika 3. Shematski prikaz jedininog elementa (lanka) akumulatora. Nazivni napon ~ 2V

Akumulator je ureaj koji slui za prozvodnju elektrine energije neposrednim pretvaranjem hemijske energije u elektrinu a fizikalno se temelji na principu rada galvanskog lanka (baterije) koji se u najjednostavnijem obliku sastoji od 2 elektrode i elektrolita (elektrolit je otopina, odnosno vodi). Akumulator spada u sekundarne galvanske lanke, tj. one u kojima su promjene reverzibilne, to znai da se postupcima punjenja akumulator vraa u poetno stanje i tako ponovno ini sposobnim za davanje struje. Elektrode u akumulatoru su spuvasta olovna ploa (elementarno olovo sive boje, negativna elektroda) i reetka s olovnim dioksidom (tamno smea pozitivna elektroda), dok je elektrolit razrijeena sumporna kiselina (33% kiseline i 67% destilirane vode). Na temelju razlike potencijala izmeu te dvije elektrode dolazi do toka struje meu njima. Osnovni element akumulatora je lanak (tzv. "elija") (dvije elektrode u elektrolitu meusobno odvojene pregradom) iji je nazivni napon 2V i kojih ima vie, a meusobno su spojeni serijski. Tako su napravljeni akumulatori koji sa 6 lanaka daju napon od 12V, no danas se koriste i oni od 6, pa i 24V. Kada se na akumulator prikljui potroa (elektroureaji u automobilu) elektrode od olovnog dioksida se nabijaju pozitivno, a one od elementarnog olova negativno. Elektrina struja tada poinje tei s negativnih ploa, preko strujnog kruga kroz potroae, na pozitivne ploe i natrag u kiselinu. Hemijskom reakcijom se na povrinu obiju elektroda izluuje olovni sulfat, pri emu se sumporna kiselina vee s ploama, a elektrolit se pretvara u vodu. Kada se aktivna tvar obiju elektroda u potpunosti pretvori u olovni sulfat akumulator je prazan, tj. vie ne moe davati struju. Prilikom punjenja akumulatora elektrinom strujom dogaa se upravo obrnuta reakcija pri kojoj se olovni sulfat razgrauje na elementarno olovo i olovni dioksid, a oslobaa se i sumporna kiselina. No, ovaj proces nije vjean. S vremenom se na povrinama elektroda u lancima poinje hvatati kora olovnog sulfata te akumulator postepeno postaje neupotrebljiv, odnosno, nije ga vie mogue napuniti.

Slika 4. Osnovni dijelovi olovnog akumulatora

2.5. Kako odabrati adekvatan akumulator?Zlatno pravilo je da se stari akumulator treba zamijeniti sa akumulatorom istih karakteristika. Ovdje se prije svega misli na kapacitet akumulatora. Tvorniki ugraeni akumulatori su odabrani prema stvarnim potrebama odreenog vozila, kao i prema karakteristikama alternatora. Ugradnja akumulatora manjeg kapaciteta od prvobitnog uzrokovat e smanjenje radnog vijeka akumulatora, jer akumulator nee biti u mogunosti da opskrbi sve potroae u vozilu elektrinom energijom, to e uzrokovati njegovo dublje pranjenje. Ugradnja akumulatora veeg kapaciteta od prvobitnog uticat e na to da alternator nee biti u mogunosti da napuni akumulator i samim tim e biti skraen radni vijek akumulatora.Kupujete li akumulator prvo to e vas pitati je koliki kapacitet elite. Dakle, osim napona na koji (naravno) treba paziti (iako je danas 12V uvrijeeno, pa se to niti ne spominje), znaajan je i kapacitet. Radi se u stvari o tome koliko struje moe pohraniti neki akumulator, odnosno koliko dugo moemo odreenu jakost struje "izvlaiti" iz njega. Vjerojatno ste, ne jednom, uli za Ampersate, ili ste na nekom akumulatoru vidjeli oznaku Ah iza koje je stajala neka brojka. Upravo to je oznaka kapaciteta, a 50 Ah u stvari znai kako (teorijski) taj akumulator moe davati struju jakosti 1A (Amper) tijekom 50 sati. No, iako u teoriji akumulator od 50 Ah moemo prazniti dva dana i dvije noi dok njegov napon ne padne ispod minimalnog (potrebnog za rad elektroureaja u automobilu), njegov stvarni kapacitet znatno ovisi o temperaturi. Tako se pri -20C kapacitet uobiajenog automobilskog akumulatora moe smanjiti i do 50%. Uzmemo li pri tome u obzir da elektropokreta motora upravo pri niskim temperaturama troi znatno vie struje postaje jasno kako je tijekom zime akumulator u veoj opasnosti od pranjenja, te da hladan motor treba paliti pokreui ga u kratkim (po nekoliko sekundi) periodima rada elektropokretaa.

2.6. Elektrohemijski princip akumulatoraKod tzv. olovnih akumulatora obje elektrode se oblau olovnim sulfatom PbSO4. Prilikom punjenja slijedom sloenih elektrohemijskih reakcija s elektrolitom (razrijeena sumporna kiselina u prikladnoj koncentraciji), na negativnoj elektrodi (anodi) olovni sulfat prelazi u olovni dioksid (PbO2) a na pozitivnoj elektrodi (katodi) stvara se isto olovo. Istovremeno, poveava se koncentracija sumporne kiseline (H2SO4). Pri pranjenju se odvija suprotan proces, stvarajui napon na elektrodama visine oko 2 V. Proces punjenja i pranjenja moe se prikazati izrazom:

Kapacitet akumulatora izraava se u Ah (ampersatima). U naelu, umnoak vremena pranjenja akumulatora sa prosjenom jakou struje pranjenja, trebao bi biti jednak kapacitetu akumulatora. Meutim, u stvarnosti kapacitet znaajno ovisi o urednosti reima pranjenja i punjenja. Akumulator ne smije ostati bez elektrolita, olovni akumulator se ne smije prazniti ispod 1,8 V ili dugo stajati van uporabe bez dopunjavanja i ne smije se podvrgnuti suvie jakim strujnim udarima. to se akumulator prazni ili puni jaom strujom, bit e mu manji kapacitet (dakle krae e odravati dovoljan napon). Kapacitet akumulatora smanjuje se i kod niskih temperatura, zbog ega su ei problemi s akumulatorom na vozilima u zimskim mjesecima.U normalnom radu akumulator postepeno gubi vodu iz elektrolita. Stoga povremeno treba provjeriti nivo elektrolita, koji mora prekrivati ploe akumulatora za cca 10 mm. Pri tome po potrebi treba dodavati samo (po mogunosti destiliranu) vodu, a ne kiselinu, jer se kiselina ne gubi hlapljenjem. Gubljenje vode smanjeno je kod akumulatora koji su deklarirani kao akumulatori koji ne zahtijevaju odravanje, no nakon dueg vremena valja i takve provjeriti.

Punjenje akumulatoraPrilikom punjenja, pozitivni pol ispravljaa za punjenje spajamo na pozitivni pol akumulatora! Struja punjenja akumulatora u A ne treba prelaziti 1 / 10 kapaciteta u Ah, u protivnom neemo dobiti pun kapacitet akumulatora. Dijagram prikazuje rast napona pri punjenju, odnosno pad napona elija pri pranjenju u zavisnosti od vremena. Reim punjenja bi trebao tei s priblino jednakom strujom, to znai da tokom punjenja treba regulirati napon ispravljaa. Nastavak punjenja iza zavretka procesa beskorisno pojaava razlaganje vode na vodik i kisik uz pojaano grijanje akumulatora. Umjereno grijanje akumulatora prilikom punjenja je normalno.

Slika 5. Dijagram rasta napona pri punjenju odnosno pada napona elija pri pranjenju

Prilikom punjenja, elektrolizom se na jednoj elektrodi izluuje kisik, a na drugoj vodik, a smjesa tih plinova (tzv. "praskavi plin") je eksplozivna. Zbog toga se punione za vei broj akumulatora ili za akumulatore velikog kapaciteta (za elektro-viljukare i druga industrijska vozila) izvode strogo prema tehnikim propisima, u dovoljno prozraenim prostorijama s elektroinstalacijama u protueksplozivnoj (tzv. S) izvedbi.Najee su u upotrebi olovni akumulatori, koji daju napon od 2 V po eliji. Budui da vozila imaju instalaciju za napon 12 V, to se u akumulator ugrauje est serijski povezanih elija, pa se njihovi naponi zbrajaju. Postoje i druge vrste akumulatora, poznate pod imenom alkalni akumulatori (nikal - kadmij ili nikal - eljezo s kalijevom luinom kao elektrolitom), no rjee se koriste zbog nieg napona elija (cca 1,2 V).Konano svojevrsni akumulatori su i tzv. aku-baterije (obino nikal-kadmijeve), u formatu standardnih baterija, koje su takoer punjive. Radni napon im je 1,8 V. Trajnost akumulatora, odnosno broj moguih punjenja prije osjetnog gubitka kapaciteta je ipak ograniena, i kod olovnih akumulatora iznosi svojih 3 - 4 godine, a kod akubaterija i manje (2 godine). I trajnost u velikoj mjeri zavisi o ispravnom odravanju i reimu punjenja i pranjenja. "Obine" baterije koje nisu predviene za punjenje, ne smiju se puniti, jer je tako dobiveni "dodatni" kapacitet mali a prilikom punjenja obine baterije mogu eksplodirati.

3. Alternator uloga u vozilu i princip rada

3.1. Princip rada alternatora

Alternator kao proizvoa elekrine struje naao je primjenu mnogo kasnije od diname. Njegov koeficijent korisnog dejstva vei je nego kod dinamomaine jer i pod najmanjim obrtajima motora proizvodi elektrinu struju i u odnosu na dinamomainu laki je i manji. Alternator je proizvoa naizmjenine struje koja se pomou dioda pretvara u jednosmjernu. Diode omoguavaju proputanje proizvedene struje samo u jednom smjeru. Kod alternatora struja se za potrosae na automobilu ili motoru dobija sa namotaja.

Slika 6. Presjek alternatora

Kuiste alternatora sastoji se iz dva dijela koji su meusobno spojeni zavrtnjima. U sredinjem dijelu nalazi se jezgro rotora, a oko njih su namotaji. U neposrednoj blizini rotora nalazi se jezgro statora okruenih namotajima. Na krune prstenove nalijeu etkice privrene pomou nosaa. Alternator je laki za odravanje s obzirom da nema kolektor, jer tu ulogu kod njega obavljaju diode. Zahvaljujui tome to su diode male i alternator je u cjelini manji od dinamomaine. Zbog konstruktivnih prednosti alternatora proizvedenu struju ne treba posebno regulisati jer se jaina struje automatski regulie preko dioda pa zato treba regulisati samo veliinu napona.Funkcija alternatora je da proizvodi struju za potroae na automobilu i da obavlja punjenje akumulatora. Generator naizmjenine struje (ili alternator) ima induktivne navoje u kojima se stvara elektrina energija, na mirujuem prstenu, statoru. Usred statora se okree rotor, okruen kandastim polovima.Rotor je elektromagnet s jednim uzbudnim navojem, koji se okree, i iji krajevi su prikljueni na odvojene klizne prstene. etkice na kliznim prstenima dovode elektrinu struju rotorskom namotaju. Pri tome se stvara magnetno polje sa sjevernim (N) i junim (S) polom.

Ako se sada magnetno polje pomjera (u ovom sluaju okree) pored induktivnog namotaja, u namotaju se stvara elektrini napon. to je vie magneta koji u odreenom vremenu prolaze pored ovog namotaja (ovdje pored vie statorskih namotaja), vei je ostvaren napon. Ako je rotor vie puta podjeljen, uinak je jednak, kao da se okree vie magneta.Meu ostalim, prednost alternatora je i u tome da nema kolektora kao kod dinama, koji uzrokuje probleme sa varnienjem. Pobudna struja koju kod alternatora dovode etkice na klizne prstene rotora je tako mala, da varnienje ne prouzrokuje probleme.U alternatoru se u odnosu na statorske namotaje naizmjenino pomjeraju sjeverni i juni pol rotora, i stvara se naizmjenini napon. Zbog akumulatora je automobilu potrebna jednosmjerna struja. Stoga struju iz alternatora treba diodama ili drugim usmjerivaima pretvoriti u jednosmjernu. Alternator je naao put do automobila tek poslje otkria silicijumskih dioda i tranzistora, koji su zamijenili ranije velike usmjerivae i regulatore napona. Alternator automatski podeava predavanje svoje snage i potreban mu je samo jedan regulator napona. Usmjerivai preuzimaju i ulogu prekidaa za povratnu struju. Upotrebom tranzistora regulatori su postali tako maleni, da se mogu ugraditi u sam alternator.

3.2. Uloga alternatora u voziluAlternator je trofazni generator naizmjenine struje. Da bi se takvom strujom mogao puniti akumulator, koji je izvor i spremite jednosmjerne struje, naizmeninu struju treba "ispraviti". To obavljaju diode, za svaku fazu po dvije. Te glavne diode su smjetene na jednu plou, najee od aluminijuma, zbog hlaenja, i ta ploa se naziva diodna ploa. Mogu biti i dvije ploe, a onda se te dve ploe nazivaju diodni most. Osim dioda koje su smjetene unutar alternatora, alternator je opremljen i regulatorom napona (regler). Njegova funkcija je da ograniava struju punjenja koju alternator proizvodi, a sve u svrhu zatite akumulatora i svih drugih potroaa od prenapona. Regler konstantno mjeri napon akumulatora i u skladu sa tim naponom regulie pobudu rotora alternatora. Pobudom (magnetisanjem) polova rotora pojaava se ili smanjuje magnetno polje, a samim tim i proizvedena struja, kako naponski (V) tako i strujno (A). Prvu pobudu alternator dobija preko kontrolne lampice punjenja, a kad motor (i rotor alternatora) postigne odgovarajui broj obrtaja koji je potreban za proizvodnju struje, pobudu preuzima regler koji se tada napaja iz namotaja statora preko jo tri diode. Struja punjenja zavisi od napona i napunjenosti akumulatora i broja obrtaja rotora, dok je napon uvijek u odreenim granicama, najee od 13,8 - 14,2 V. Ako je akumulator prazan, onda to regler "osjeti" i daje rotoru punu pobudu da bi to prije napunio akumulator. Takva puna pobuda stvara jako magnetno polje, to je optereenje za radilicu motora, to se moe odraziti kao pad broja obrtaja radilice i nemiran rad motora ili ak i gaenje motora na ler-gasu. Kod motora sa elektronskom kontrolom rada, broj obrtaja se automatski poveava da nadvlada optereenje alternatora. Svako optereenje radilice, tj nadvladavanje tog optereenja se plaa poveanom potronjom goriva.Kao to se vidi iz priloenog, stator alternatora ima tri zavojnice u kojima se indukuje NAIZMJENINA struja - dakle alternator je u svom prvom stepenu generator NAIZMJENINOG TROFAZNOG napona od oko 120V (kada bi rotor konstantno dobijao 12V tj. bio bi max. namagnetisan).

Slika 7. Presjek kuita alternatora

Zato tri zavojnice?

Radi tzv. peglanja napona - svaki ciklus ima jedan vrh ili peek a sa tri zavojnice su ti vrhovi ispeglaniji. Bilo bi idealno da je jo vie zavojnica, ali bi to naravno previe zakomplikovalo konstrukciju alternatora. Da bi se u zavojnici indukovala struja, kraj nje mora prolaziti magnet - u ovom sluaju je to elektromagnet rotora koji dobija struju preko etkica reglera.

REGLER je istovremeno spojen i na stator i na rotor alternatora. To je elektronski sklop koji je fabriki podeen da regulie napon alternatora na nekih 14-15V, a to radi po principu mjerenja napona statora. Ako napon statora pada, istovremeno pojaava napon u rotoru koji postaje jae namagnetisan i poveava napon i struju u statoru. Ako napon raste, smanjuje napon rotora i odrava napon u granicama za koje je raen. To najvie dolazi do izraaja kod promjene broja okretaja motora, a sa time i broja okretaja samog alternatora.Moramo imati u vidu da sam alternator ima nekoliko puta manju remenicu od remenice radilice preko koje se pogoni, pa je zato i broj obrtaja alternatora nekoliko puta vei od broja obrtaja motora.Dakle imamo trofazni naizmjenini napon na izvodima statora. Ti izvodi su spojeni na 3 puta po dvije ispravljake diode na diodnom mostu, gdje se trofazni naizmjenini napon pretvara u "jednofaznu" istosmjernu struju od nekih 14 V potrebnu za rad ureaja u autu.Alternatori se razlikuju po maximalnoj struju koju mogu dati pod punim optereenjem - u ovom sluaju je to 85A na 14V. Naravno postoje jai i slabiji alternatori, zavisno od modela auta i koliini ureaja u autu.

3.3. Najei kvarovi alternatoraKada se okrene kontakt-klju, a motor se jo ne pokrene, mora sijalica u obliku akumulatora na instrument tabli da zasvijetli. Poslje pokretanja motora, alternator se pobuuje. Tada se sijalica gasi, to je znak da je alternator proradio i da daje struju. Ako se sijalica ne ugasi poslje paljenja motora, ili se upali u toku vonje, neto nije u redu sa alternatorom, i prestaje da daje struju. Ako se lampica ne ugasi ni pri veem broju obrtaja motora, to je znak da postoji smetnja ili u alternatoru ili u regleru.Najei kvarovi alternatora su istroene etkice - svijetli lampica u obliku akumulatora na instrument tabli, auto sve tee pali dok na kraju nee uopte da upali, jer bez proizvodnje struje iz alternatora, sva struja se crpi iz akumulatora.Drugi rijei kvar je pregorijevanje dioda ili jedne od njih. Najee se to dogaa usljed prejake potronje struje, koju alternator na moe isporuiti (npr. jaka muzika) ili usljed praine koja sprijeava hlaenje dioda. U tom sluaju opet se ne puni akumulator i svijetli ili treperi lampica na instrument tabli.Trei najei kvar je zujanje leajeva, najee prednjeg koji je naoptereeniji jer preuzima silu nategnutog klinastog remena preko remenice, ili zbog vode i vlage koje znaju ui u leajeve usljed oteenih semeringa leaja.etvrti mogui kvar je zujanje remenice. Najee se uje prilikom paljenja, pa se taj zvuk kasnije izgubi. Nastaje najee usljed istroenosti remenice, posebno remenice sa gumom, dok kod remenice sa kvailom se to rijee deava.Najrjei kvarovi su pregorjevanje zavojnice statora ili jo rjee rotora, to je opet posljedica prevelikog optereenja.Generator ili u argonu alternator se sastoji od sljedeih dijelova:

1. Stator2 Rotor3. Diodni most4. Regulator napona s etkicama5. Prednji i zadnji poklopac6. Leajeva (vanjskog i unutranjeg)7. Kuite8. Remenica

4. Dinama uloga na vozilu i princip rada

Elektrini generator opskrbljuje strujom sve elektrine ureaje automobila i puni akumulator - spremnik elektrine energije za vrijeme kad motor ne radi. Generator je mala elektrana koju pokree motor; kad motor ne radi, elektrinu energiju daje akumulator. Akumulator moe opskrbljivati brojne potroae od kojih je nekima potrebno mnogo struje samo krae vrijeme.

Elektrini generator moe biti dinamo - generator istosmjerne struje ili alternator - generator izmjenine struje. Danas veina automobila ima generatore izmjenine struje, dakle alternatore; oni su jai i ve pri najmanjem broju okreta daju dovoljno struje za punjenje akumulatora.Budui da je za punjenje akumulatora potrebna istosmjerna struja, svi alternatori imaju jo i usmjeriva koji pretvara izmjeninu struju u istosmjernu.Sve vrste generatora proizvode elektrinu energiju okretanjem rotora. U dinamima su navoji, u kojima se stvara elektrina struja, namotani na rotor i okreu se s njim. U alternatorima navoji, u kojima se stvara struja, miruju i namotani na stator okruuju rotor.Oduzimanje struje s rotora koji se okree stvara tekoe, a isto tako nije jednostavno ni hlaenje sistema koji se brzo okree, u kojem su velike struje. Zato je granica kapaciteta automobilskog dinama negdje kod struje 50 ampera i 7000 okreta u minuti. Da bi dinamo davao dovoljno struje za punjenje akumulatora, mora se okretati s najmanje 1000 okreta u minuti. Zbog toga dinamo u praznom hodu motora (ispod 800 okreta u minuti) ne puni akumulator.

Svih tih problema nema kod alternatora, jer kod njega miruje namot u kojem se stvara elektrina energija. I problemi u vezi s hlaenjem su znatno manji. Tako alternator moe davati struje jaine iznad 50 ampera i podnijeti vie od 10000 okreta u minuti.

4.1. Rad generatora istosmjerne struje (diname)Generator istosmjerne struje ili dinamo je sastavljen od valjkastog poklopca pola, u kojem su jedan nasuprot drugome dva elektromagneta (stator). Izmeu elektromagneta se vrti rotor, kotva s namotom.Krajevi svih rotorskih namota vode k paru kolektorskih lamela po kojima skliu dvije ugljene etkice. Rotor pokree klinasti remen s motora. Kada kroz namote obaju elektromagneta statora (uzbudni namot) prolazi slaba elektrina struja, stvara se magnetsko polje.

U tom magnetskom polju se okree rotor i u rotorovom namotu se inducira napon koji oduzimaju etkice na kolektoru. Jedna etkica uvijek dobiva pozitivni, a druga negativni napon. Kada je na etkice prikljuen potroa, onda tee istosmjerna struja. Veliina elektrinog napona, koji proizvodi dinamo, ovisi o brzini rotora i jaini magnetskog polja koja opet ovisi o jaini struje u uzbudnom namotu.Kada dinamo mora predavati mnogo struje (npr. za pogon velikih potroaa), motoru oduzme esto vie od 1 KS.Zato to se dinamo mnogo zagrijava kad je pod velikim optereenjem, na remenici postoje lopatice koje usmjeravaju zrak za hlaenje kroz dinamo.Za vrijeme pokretanja rotora dolazi do presjecanja magnetnog polja. U polovima statora postoji odreena permentna struja koja izaziva namagnetisanje razliitih polova, sjeverni N i juni S. Meu polovima se stvara magnetno polje koje je definisano magnetnim silama. Okretanjem rotora, izmeu statora dolazi do presjecanja magnetnog polja to izaziva naizmjenine struje u namotajima rotora. Ova struja je dalje dovodi do kolektora koji se nalazi na krajevima rotora. Nedostatak dinamomaine je u tome to ne proizvodi struju pri manjem broju obrtaja pri emu je akumulator osteen, pa mu se zato smanjuje vijek trajanja. Praktina dinamomaina je izbaena iz upotrebe.

Slika 8. Presjek generatora istosmjerne struje (diname): 1) osovina rotora, 2) kuglicni lezaj, 3) prednji poklopac, 4) stator, 5) polovi statora, 6) rotor, 7) prikljuchci strujnog kola, 8) spiralna opruga cetkica, 9) nosac cetkice, 10) provodnik cetkice, 11) cetkica, 12) kolektor

Osnovni dijelovi su : stator sa polovima rotor sa namotajima kolektor etkice Stator se izrauje od livenog gvoza. Polovi statora se nalaze privreni sa unutranje strane statora odgovarajuim zavrtnjima. Jezgro polova sastoji se od lamela livenog gvoza. Oko jezgra se nalaze odgovarajui namotaji.Rotor je dio koji se okree izmeu polova statora, a nalijei se u osovini koja se okree u kotrljajuim leajevima. Rotor je izraen u obliku valjka od lamela livenog gvoza koje su meusobno izolovane. Izmeu lamela nalaze se kanali u kojima su namotaji provodnika.

Kolektor je dio rotora i zadatak mu je da sakupi proizvedenu struju. Sastoji se od bakarnih lamela meusobno izolovanih i izolovanih u odnosu na osovinu rotora. etkice su dio dinamomaine koje nalijeu na kolektor. Preko njih se odvodi struja s tim to jedna etkica odvodi pozitivnu a druga negativnu struju. Izrauje se od preparirane ugljene mase pomijeane sa odreenom koliinom bakarne praine. Mogui kvarovi dinamomaine su: probijanje izolacije na namotaje statora probijanje izolacije na namotaje rotora istronost etkica uslijed tronje etkica zapuavaju seali kolektora ugljenom prainom pa je poremeena izolovanoste lamela kolektora i onemogueno je pretvaranje naizmjenine struje u jednosmjernu.

5. Nova alternativna rijeenja

Jo davne 1973. godine kod prve naftne krize, Zapad je vrlo ozbiljno shvatio prijetnju da e se energija iz fosilnih goriva sve bre iscrpljivati i jednog dana potpuno nestati. Danas se suoavamo s treom krizom nafte i krajnje je neizvjesno hoe li se ta kriza dalje produbljivati. Meutim, sasvim je izvjesno da e cijena energije iz fosilnih izvora biti sve vea. Na cijenu nafte e utjecati i mnogi drugi razlozi kao na primjer: politiki, strah proizvoaa nafte od gubitka privilegiranog poloaja i mnogi drugi. Prema tome, danas nam je nafta skuplja nego ikad prije, no iz perspektive 2020. a moda i mnogo prije, ini se da e dananja cijena nafte izgledati vrlo prihvatljivom.Iz navedenih razloga u razvijenom svijetu u posljednjih se dvadesetak godina ulau veliki novci i napori u razvoju alternativnih pogona. Uinjeni su veliki pomaci u razvoju novih tehnologija koje omoguavaju razvoj alternativnih pogona vozila: novi elektrini strojevi (motori s permanentnim magnetima), novi spremnici energije (nove vrste baterija, elektromehaniki spremnici), upravljaka elektronika, pretvornici hemijske energije u elektrinu energiju (gorive elije), pa sve do novih tehnologija koje omoguavaju proizvodnju vodika na samom vozilu. U nekoliko posljednjih godina na cestama se nalaze mnoga vozila s alternativnim pogonima, neka od njih su u eksperimentalnoj fazi, a neka su u normalnoj eksploataciji, ovisno o primijenjenim tehnologijama, dok su brojna vozila su u eksperimentalnoj fazi s ambicijama da uu u operativnu upotrebu u vrlo kratkom roku.

5.1. Elektrina vozila (EV)Elektrini automobil se pokree elektrini motor umjesto benzinski motor. Elektrini motor dobija energiju iz kontrolera, koji regulie koliinu energije uz pomo papuice gasa. Elektrini auto koristi energiju iz baterija koje se pune iz vaeg domainstva elektrine energije. Za razliku od hibridnhi automobila - koji je dao dodatnu snagu od benzina i koristi bateriju i motor za poboljanje uinka-elektrini automobil pokree iskljuivo elektricitet. (24x12Vol baterija,140-190 km domet,126 km/h,0-60km/h za 18sec, punjenje traje 5h, ekvivalent cijene 2,12 l/100km, akumulatori se troe visoki trokovi zamjene).Potpuno elektrina vozila ili EV kako emo u daljem tekstu koristiti ovaj termin su vozila koja za svoje kretanje koriste elektrinu energiju uskladitenu u baterijama akumulatora ili je dobijaju iz gorivnih elija. Pogonski dio vozila sainjavaju sljedei podsistemi: akumulatori, pretvara energetske elektronike, elektrini motor i u najveem broju sluajeva mehaniki sistem za prenos snage. Elektrini motor je jedina instalisana elektrina maina u vunompodsistemu vozila i njegova snaga je jednaka snazi potrebnoj za vuu. ematski prikaz EV sasvim njegovim podsistemima dat je na slici 9. Na toj slici su tankim linijama prikazane informacione i upravljake veze pojedinih podsistema, dok debele linije oznaavaju energetske veze u sistemu. Strelice oznaavaju smjer kretanja informacija, odnosno elektrine energije.Ovakva vozila ne isputaju nikakve izduvne gasove te se klasifikuju kao ZEV Zero Emission Vehicles. Ovo znai da su ona ekoloki prihvatljiva uz pretpostavku da se paljivo rukuje akumulatorima jer pojedini tipovi akumulatora sadre veoma otrovne materije. Nedostatak EV su njihove relativno loe vozne karakteristike. Tu se prvenstveno misli na mali radijus kretanja, na relativno slaba ubrzanja i male konane brzine zbog velike teine akumulatora. U sluaju velikog broja vozila velika masa akumulatora i lo raspored teine uslovljavaju i loe ponaanje vozila u krivinama.

Slika 9. Blok ema EV

Kako je to ve napomenuto, ogranien radijus kretanja moe da zadovolji potrebe u najveem broju sluajeva. Ovo se posebno odnosi na flote vozila gradskih slubi pa se u tim slubama najee i javljaju EV. Razvoj i ira primena EV u direktnoj su vezi sa izgradnjom infrastrukture za dopunjavanje baterija kao i sa razvojem efikasnijih baterija koji treba da doprinesu poveanju autonomije i boljim voznim karakteristikama ovih vozila.

5.2. Hibridna elektrina vozila (HEV)HEV spadaju u vozila sa niskom emisijom tetnih gasova (LEV Emission Vehicles Low) jer pogonski sistem sainjava i neki od toplotnih motora, a ne samo elektrini motor. Kompletan pogonski sistem sainjavaju: toplotni motor, elektrini generator, elektrini motor, energetski pretvara i akumulatorske baterije koje slue za podmirivanje vrne snage ili iskljuivo elektrini pogon pri polasku vozila i u gradskim centrima. Smisao postojanja HEV se nalazi u injenici da ova vozila nemaju problema sa radijusom kretanja jer koriste hemijsko gorivo za pogon toplotnog motora i istovremeno su ekoloki istija i efikasnija u odnosu na klasina vozila jer koriste pogodnosti elektrinog pogonskog sistema. Snaga instalisanih toplotnih i elektrinih maina je vea od potrebne vune snage i sam sistem je neuporedivo sloeniji od EV i vozila sa SUS motorom.Plug-in hibridni automobil je slina konvencionalnom hibridno vozilu jer koristiti benzinski motor, kao i elektrini motor. Meutim, Plug-in Hybrid koristi vee baterije koje se mogu puniti spajanjem na zajednikom domainstvu elektrine energije.Plug-in hibridi mogu biti pogodni za dugo-udaljenosti od nekoliko kilometara do ak 40 kilometara, bez koritenja benzina. Toyota Plug-in hibridno vozilo (PHV) predstavlja najbolje od oba svijeta, kombinirajui prednosti elektrine i hibridne tehnologije za predstavljanje sljedeeg velikog koraka u naim nastojanjima za kreiranje ultimativnog eko automobila. Ova tehnologija se trenutno sprema za trite, prolazei testove provjere u Europi, kao i u SAD-u i Japanu.Na kojem principu radi PHV? Plug-In hibridno vozilo (PHV) je potpuno hibridno vozilo opremljeno baterijom koja se moe ponovno puniti spajanjem utinice u izvor elektrine energije. PHV radi na principu elektrinog vozila bez emisije tetnih plinova na krae udaljenosti, te kao klasino hibridno vozilo na due udaljenosti.Njegova je prednost ta to kada se baterija isprazni, ne morate se brinuti o traenju utinice za ponovno punjenje. Vozilo e se automatski prebaciti u hibridni nain rada i odvesti vas svuda, ba poput klasinog hibridnog vozila.

5.3. Koncept hibridno-elektrinog pogona vozila, njegova opa uloga i koristi

Ideja o hibridno-elektrinom pogonu temelji se na maksimiziranju energetske uinkovitosti goriva. Drugim rijeima to znai da se iz iste koliine goriva izvue maksimalna koliina korisne energije. Gdje ta energija nestaje u klasinom pogonu? Nestaje pretvarajui se u toplinu u svim komponentama pogona od rezervoara za gorivo do pogonskih kotaa vozila, a najvie u samom motoru s unutarnjim izgaranjem koji pretvara hemijsku energiju goriva u koristan rad. Uzroci tome su brojni, ali jedan od najveih je to motor radi u vrlo irokom dijapazonu brojeva okretaja i optereenja i pritom radi s razliitim stepenima korisnosti. Na dijagramu na slici 10. prikazana je relativna potronja goriva tipinog motora s unutarnjim izgaranjem. Ako se, na primjer, iz tog motora izvue 100 kWh energije iz podruja najmanje potronje goriva, utroit e se 22 litre goriva, a ako se ista ta energija izvue iz podruja rada motora na niskom optereenju, utroit e se do dva ili ak i tri puta vie goriva.

Slika 10. Dijagram relativne potronje goriva tipinog motora s unutranjim izgaranjem

Ako bi se motor mogao drati na reimima minimalne potronje, a to znai na optereenju od vie od 50% i na brojevima okretaja oko maksimalnog momenta, onda bi se mogla utedjeti znatna koliina goriva za istu korisnu energiju. U klasinom pogonu, odnosno u pogonskom lancu motor-transmisija-kotai to nije mogue. Automatskim mjenjaima jo se moe u odreenoj mjeri kontrolirati podruje rada motora po broju okretaja, no optereenje motora ovisi o uvjetima vonje, brzini vozila, ubrzanjima, usponu, vrsti podloge itd. Potrebno je, dakle, odvojiti motor od fizike veze s pogonskim kotaima i uspostaviti sasvim drukija struktura pogonskog sistema, da bi se ostvarila potpuna kontrola reima rada motora po broju okretaja i optereenju.

5.4. Temeljne postavke za strukturiranje hibridno-elektrinog pogonaPolazite za strukturiranje novog pogona je, dakle, da se motor odvoji od pogonskih kotaa i trenutanih potreba vozila za energijom, odnosno snagom. Ubacivanjem elektrinog pogona izmeu motora s unutarnjim izgaranjem (motor SUI) i kotaa, kako je pokazano na slici 10, ostvaruje se slijedee: iz motora SUI se izvlai energija na reimu maksimalne uinkovitosti oko podruja maksimalnog momenta. Kotai dobivaju onoliko energije (snage) koliko je vozilu potrebno za odravanje reima vonje, prema zahtjevima vozaa i drugim uslovima vonje. Viak energije izvuene iz motora sprema se u spremnik energije, a ako su zahtjevi vozila vei, dodaje se energija iz spremnika. Elektrinim pogonom omoguava se da se i energija koenja vozila ne rasipa u toplinu, nego vraa u spremnik. tovie, moguno je da se u spremnik energije doda i energija iz drugih izvora, na primjer iz elektrine mree ili ak iz drugog vozila koje ima hibridno-elektrini pogon. Hibridno-elektrini pogon je pogon koji se koristi energijom motora s unutarnjim izgaranjem, pa i energijom iz drugih izvora, i usmjerava njezin protok ovisno o potrebama vozila.

Slika 11. Koncept hibridno-elektrinog pogona vozila

Koristi od takvog naina upravljanja energijom su takve da se iz raspoloivog goriva izvlai maksimalna koliina energije, a da to nije na raun smanjenja performansi vozila. tovie, performanse vozila mogu se ak i poveati pri istoj instaliranoj snazi. To se ostvaruje na slijedei nain: 1. Eliminacijom praznog hoda motora. Kada vozilo stoji, motor SUI nije u pogonu jer je vozilo spremno za pokret elektrinim pogonom. Sva energija koju bi inae motor utroio odravajui vlastiti pogon je uteena.2. Prikupljanjem energije koenja. Veliku koliinu energije vozilo troi za ubrzavanje. Nakon ubrzavanja, najee slijedi i koenje. Ako je to uestalo kao u dinaminoj vonji, onda je ta energija uglavnom spaljena u konicama. Hibridno-elektrini sistem omoguava da se najvei dio te energije vrati u sistem i koristi se ponovno. Korist od toga je i manje optereenje konica.3. Smanjenjem snage motora. Za postizanje projektiranih performansi vozilo u prosjeku treba mnogo manje snage nego to je maksimalna snaga motora. Snaga u sutini predstavlja protok energije u jedinici vremena. Najvea snaga vozilu treba kod ubrzavanja ili svladavanja uspona. Tada je dakle protok energije najvei. Hibridno-elektrini pogon ima najmanje dva pogonska agregata, motor SUI i elektromotor. Udruivanjem oba agregata moe se vozilu isporuiti zbroj njihovih snaga. Prema tome, vozilo moe imati motor SUI znatno manje snage nego u klasinom pogonu, a da ukupna raspoloiva snaga, a to znai i performanse, bude ak i vea. Manji motor SUI ima i manje gubitke, tako da je korist viestruka: manja potronja, manji gabariti i masa, vee performanse. 4. Odravanjem reima rada motora SUI na najviem stepenu korisnosti. Kombinacijom rada motora SUI i elektromotora, pogonski sistem maksimizira stepen korisnog djelovanja motora, koristei se elektropogonom za distribuciju potrebne energije vozilu i drei reim motora na minimalnoj potronji za proizvodnju elektrine energije. Koliko e se i koje od tih potencijalnih mogunosti hibridno-elektrinog pogona iskoristiti ovisit e o strukturi hibridnog pogona. Nadalje, tu mora biti i sistem nadzora i upravljanja energijom, koji e u skladu s potrebama vozila, aktivirati pojedine komponente sistema pogona i drati ih na odgovarajuim reimima rada. Nita manje vana od utede energije je i zatita prirode. tovie, zatita prirode na lokalnoj i globalnoj razini je imperativ koji se beskompromisno provodi sve otrijom zakonskom regulativom. To najvie pogaa vozila openito jer su ona i najvei zagaivai kako urbanih sredina tako i na globalnoj razini u stvaranju efekta staklenika i globalnog zatopljenja. injenica da se hibridno-elektrinim pogonom smanjuje potronja goriva za iste energetske uinke, samim tim se smanjuje i tetan utjecaj na okoli. No tu ima i drugih uinaka koji osobito pogoduju gradskoj vonji i zatiti zdravlja ljudi u urbanim sredinama. Hibridno-elektrini pogon u gradskoj vonji u naelu omoguava vonju na elektrini pogon ime se potpuno eliminiraju ispuni plinovi i buka.U primjeni na vozilima postoje dvije osnovne vrste hibridno-elektrinog pogona: serijski i paralelni. Ovdje e biti objanjene temeljne znaajke ta dva tipa pogona. No u primjeni su i razne kombinacije, a mogunosti za nove kombinacije ovise samo o inventivnosti projektanata.

5.5. Serijski hibridno-elektrini pogonStruktura serijskog hibridno-elektrinog pogona prikazana je na slici 12. Motor SUI pokree generator koji proizvodi elektrinu energiju za pogon vozila i punjenje baterija. Elektromotor se koristi generiranom energijom i pogoni vozilo. Taj sistem se naziva serijskim jer su motor SUI i elektromotor u seriji. Serijski hibrid moe se koristiti motorom SUI manje snage koji e raditi s boljim stepenom korisnosti i isporuivati energiju elektromotoru i puniti baterije. Elektrini strojevi - generator i motor su iste strukture i reverzibilni, mogu raditi kao generatori i motori. Ovisno o znaajkama elektromotora i njegovih sposobnosti da radi u irem dijapazonu promjene broja okretaja pri konstantnoj snazi, u strukturi pogona se moe nai i mjenja brzina s dva ili vie stupnjeva. Takav pogonski sistem se najvie primjenjivao za pogon brodova, no sada se primjenjuje i na vozilima. Njegova prednost je to je motor SUI odvojen od kotaa vozila, tako da je vea sloboda u rasporedu komponenata, napose elektromotora kojih moe biti vie - smjeteni u kotae vozila ili po pogonskim osovinama.Serijski hibrid moe raditi kao isti elektrini pogon - s iskljuenim motorom SUI - sve dok u baterijama ima energije. S obzirom na to da elektromotor sam pogoni vozilo energijom koju je generirao motor SUI, ta dva agregata ine priblino istu koliinu rada (energije). To je mana tih hibrida jer se ukupna koliina isporuene energije iz motora SUI transformira u elektrinu, pa ponovno u mehaniki rad, pri emu se znatna koliina energije gubi u toj transformaciji.

Slika 12. Osnovna struktura serijskog hibridno-elektrinog pogona. Motor SUI je odvojen od pogonskih kotaa, a elektrini pogon prenosi cjelokupnu pogonsku snagu

5.6. Paralelni hibridno-elektrini pogonStruktura paralelnog hibridno-elektrinog pogona je prikazana na slici 13. Kod paralelnog hibrida, motor SUI pogoni vozilo, a elektromotor koristei se energijom iz baterija dodaje snagu kada je to potrebno, ovisno o uvjetima vonje. Taj sistem se naziva paralelnim jer je protok energije prema kotaima paralelan od motora SUI i elektromotora. Baterije se pune kada zahtjev vozila za snagom nije veliki, te elektromotor u ulozi generatora proizvodi elektrinu energiju. Taj sistem ima jednostavniju strukturu, no s obzirom na to da ima samo jedan elektrini stroj ne moe se simultano puniti baterije i dopunjavati pogon vozila. Ako se elektromotor kod tog sistema odvoji od motora SUI kvailom, tada i taj sistem moe funkcionirati kao isti elektrini pogon u granicama raspoloive energije u baterijama i snage elektromotora.

Slika 13. Paralelni hibridno-elektrini pogon je karakteristian po tome to elektromotor asistira pogon kada je potrebna vea snaga ili vei okretni moment

Paralelni hibrid koristi se, dakle, motorom SUI kao glavnim pogonskim agregatom, dok elektromotor samo asistira kada je potrebna vea snaga - pri ubrzavanju vozila ili svladavanju uspona. Stoga motor SUI obavlja mnogo vei rad nego elektromotor. Takav sistem moe ostvariti veu utedu goriva na otvorenoj cesti kada motor SUI moe raditi na optimalnom reimu.

Oba sistema, serijski i paralelni, imaju svojih prednosti i nedostataka. Ovisno o svrsi, ima vrlo uspjenih rjeenja i jednih i drugih. No u praksi se primjenjuju i razne kombinacije oba sistema. Jedna od najuspjenijih takvih kombinacija je serijsko/paralelni hibrid koji je razvila japanska tvrtka Toyota (THS Toyota Hybrid System), a ugraen je u osobni automobil Toyota Prius. Taj vrlo vjeto kombinirani hibridni pogon ostvaruje iznimno velike utede goriva (u gradskoj vonji i vie od 50%) tako da je osobni automobil Toyota Prius jedan od najperformantnijih i najuspjenijih hibrida. Stoga nimalo ne iznenauje injenica da je taj automobil jedan od najprodavanijih hibrida u Japanu i SAD-u. No, Toyota Prius osim hibridno-elektrinog pogona ima i benzinski motor posebne izvedbe, temeljen na Atkinsonovom ciklusu izgaranja koji omoguava vei stepen toplinskog iskoritenja.

Zakljuak

Sve vea naftna kriza i nedostatak energije primorava proizvoae vozila za civilni i masovni transport da se okrenu alternativnim rjeenjima kao to su autonomna elektrina vozila koja kao primarni izvor energije koriste elektrine baterije koje mogu da se pune prikljuenjem na lokalnu mreu, a ve sada se istrauje upotreba superkondenzatora, solarnih elija, gorivnih elija i energija komprimovanog vazduha pomou kojih bi se dobijala elektrina energija potrebna za napajanje pogonskog elektrinog ili mehanikog motora, kao krajnje rjeenje za to bolje iskoritenje postojeih energetskih resursa i veu energetsku efikasnost.Razlog za dominaciju motora sa unutranjim sagorjevanjem (SUS) u auto industriji u odnosu na elektrine motore lei u ekonomskom interesu multinacionalnih naftnih kompanija koje su puno uloile u istraivanja naftnih resursa i postojeu naftnu infrastrukturu (naftovodi, rafinerije, hemijska industrija...) i nastoje da te resurse maksimalno iskoriste, bez obzira to tetni izduvni gasovi zagauju ivotnu sredinu, stvaraju efekat staklene bate, mijenjaju klimu, biljni i ivotinjski svijet.U posljednje vrijeme proizvode se tedljivija vozila sa smanjenim stepenom emisije izduvnih gasova koja mogu da koriste i biogoriva dobijena iz bio mase kao to je biodizel dobijen iz uljane repice, etanol, metanol itd. ali ni to nije dovoljno jer glavni doprinos zagaenju ivotne sredine nastaje u procesu proizvodnje, jer je koliina potrebnog materijala za izradu jednog vozila, odnosno koliina elektrine energije potrebne za elektrolizu bakra, aluminijuma, gvoa itd. daleko vea od ukupne energije koju vozilo potroi u toku svog radnog vijeka. Znaajan doprinos smanjenju utroene energije u procesu proizvodnje moe se postii reciklaom starih vozila. Kao prelazno rjeenje nude se hibridna elektrina vozila koja koriste SUS motor (benzinski ili dizel) i elektrini AC motor najee u paralelnoj sprezi zbog vee korisne snage, s tim da se pri manjim brzinama (gradska vonja) i u fazama polaska koristi najvie elektrini motor, a pri veim brzinama se paralelno elektrinom ukljuuje i SUS motor koji ujedno i dopunjuje baterije. Kod ovih vozila se pri koenju koristi rekuperacija, tako da se dio energije koenja (jedan dio odlazi na gubitke u motoru i pretvarau) vraa u baterije, gdje isti AC motor radi u generatorskom reimu rada. Hibridna vozila ostvaruju utede od 30 - 40 % u potronji goriva u odnosu na konvencionalna vozila iste snage koja koriste samo SUS motor.Procenat EV koji se prodaje na dananjem tritu zanemarljivo je mali. Sudei po tome vrijeme EV tek dolazi. Meutim, svi veliki svjetski proizvoai automobila imaju svoj elektrini program. U ovom trenutku se elektrina vozila uglavnom prodaju kao slubena vozila raznih servisnih i dostavnih gradskih slubi. Tome se mogu dodati i elektrini skuteri i laka elektrina dostavna vozila, a nikako se ne smije zaboraviti na hibridna elektrina vozila. Sva dogaanja prethodnih godina u vezi sa razvojem i projektovanjem EV su znak da je vrijeme da ona postanu svakodnevnica. Iako prisutna na tritu, u medijima i na internetu ova vozila jo nisu izborila mjesto koje im pripada. Po svemu sudei nee se jo dugo ekati na to.S A D R A J

1. Uvod .............................................................................................................................. 22. Akumulator svrha, princip rada ............................................................................. 32.1. ta je to startna baterija (akumulator)? ................................................................. 32.2. Razvoj akumulatora ............................................................................................... 32.3. Kapacitet akumulatora i radni vijek ....................................................................... 42.4. Kako produiti radni vijek akumulatora? ............................................................... 52.5. Kako odabrati adekvatan akumulator? ................................................................... 72.6. Elektrohemijski princip akumulatora ..................................................................... 83. Alternator uloga u vozilu i princip rada .............................................................. 103.1. Princip rada alternatora ........................................................................................ 103.2. Uloga alternatora u vozilu .................................................................................... 113.3. Najei kvarovi alternatora ................................................................................. 134. Dinama uloga na vozilu i princip rada ................................................................. 154.1. Rad generatora istosmjerne struje (diname) ......................................................... 155. Nova alternativna rijeenja ...................................................................................... 185.1. Elektrina vozila (EV) ......................................................................................... 185.2. Hibridna elektrina vozila (HEV) ........................................................................ 195.3. Koncept hibridno-elektrinog pogona vozila ....................................................... 205.4. Temeljne postavke za strukturiranje hibridno-elektrinog pogona ...................... 215.5. Serijski hibridno-elektrini pogon ....................................................................... 235.6. Paralelni hibridno-elektrini pogon ..................................................................... 23 6. Zakljuak ................................................................................................................... 25Sadraj ....................................................................................................................... 26Literatura ................................................................................................................... 27

Literatura

www.bihamk.ba Startne baterije akumulatori www.wikipedia.com Akumulatori www.renault-forum.com Alternatori Uloga industrijskog dizajna u promociji hibridnih putnikih vozila Vladimir Vojinovi - Elektrina vozila, Elektrotehniki fakultet, Beograd www.prometna-zona.com Elektrini pokretai www.prometna-zona.com Generator i alternator Mladen Gean Elektrika i elektrini ureaji, Tehnika kola, Moravice www.toyota.com - Plug-in hybrid combining electric and hybrid technology Dejan Raca, Savremene elektrine maine za primjenu u hibridnim i elektrinim vozilima, Novi Sad, 2001.~ 26 ~