Srednja strukovna škola Školska godina:

Silvije Strahimir Kranjčević 2014./2015.

MATURSKI RAD

Tema: Rasvjeta implusnom sklopkom

Učenik: Mentor:

Luka Granić Kristijan Kuliš

1. Uvod

Svjetlost je elektromagnatsko zračenje koje nadražuje ljutsko oko i time izaziva u organizmu

osjet vida i doživljaj boje. Ustanovljeno je da izvori svjetlosti zrače, pored vidljivih, i druge

elektromagnetske valove takvih valnih dužina koje su za čovjeka nevidljivi. Većina

svjetlosnih izvora (kao i sunce), pored vidljivog svjetlosnog zračenja, emitira i nevidljivo

ultraljubičasto i infracrveno. Prema elektromagnetskoj i kvantnoj teoriji svjetlosne zrake su

ustvari elektromagnetski valovi valne duljine od 380 nm do 760 nm (1m=1000000000nm).

Sunčeva svjetlost je bijele boje, a to je složena svjetlost sastavljena iz više elektromagnetskih

valova različite valne dužine. Koristeći se staklenom prizmom Isak Njutn je prvi razlozio

bijelu svjetlost na sastavne osnovne boje i to tako što je tanki snop svjetlosti propustito se

kroz staklenu prizmu. Zbog različitog indeksa prelamanja svjetlosti pojedinih valnih dužina,

koje obrazuju bijelu sunčevu svjetlost, javlja se na zastoru iza prizme spektar od sedam

osnovnih boja: crvena, naranđasta, žuta, zelena, plava, modra i ljubičasta a koje se mogu

uočiti u dugi. Frekvencija svjetlosti tj. valnih dužina, pri prolazu iz jedne udrugu sredinu

(zrak-staklo) se ne mijenja. Brzina svjetlosnih valova u vakumu je ista za sve valne dužine. U

drugim sredinama je brzina svjetlosnih valova veća za valove veće valne dužine pa će i indeks

preloma crvene svjetlosti kroz stalkenu prizmu biti manji nego za ljubičastu svjetlost.

Skolopke služe za zatvaranje i otvaranje strujnih krugova. Pri tome jedne sklopke mogu

uklapati i prekidati u naponskom stanju samo male struje npr. struje praznog hoda

transformatora, druge sklopke struje normalnog pogonskog stanja, treće sklopke struje

abnormalnog stanja pogona, npr.kratkog spoja.

2. Električni izvori svjetlosti

Za osvijetljenje prostorija i otvorenih prostora upotrebljavaju se sljedeći električni izvori

svjetlosti: žarulje, flourescentne cijevi, živine sijalice, natrijeve sijalice i metalhalogene

sijalice.

2.1 Žarulje

Žarulje su svi izvori svjetlosti koji ostvaruju svjetlo zagrijavanjem metalne spirale do visoke

tepmerature. One predstavljaju najviše upotrebljivani izvor svjetlosti. Prvi pokušaji da se

toplinsko djelovanje električne struje iskoristi i za stvaranje svjetlosti su bili u prvoj polovici

19 stoljeća (el. lučnica), dok u drugoj polovici stoljeća konstruirana je i električna žarulja.

Prva upotrebljiva žarulja sa volframovom niti patentirana je 1906. godine, a od 1910. godine

njemačka firma Osram ove žarulje počinje serijski proizvoditi.

Žarna nit se može posmatrati kao crno tijelo, a kada se ono zagrije počinje da emitira

elektromagnetske valove. Vidljivi svjetlosni zraci su samo jedan dio od ukupne energije koju

emitira zagrijano crno tijelo. Konstrukcija žarulje s volframovom niti se sastoji od žarne

spirale izražene od spiralizirane volframske žice (1) poduprte tankim nosačima od

molibdenske žice (2) učvršćenim na stakleni stalak (3). Za dovod struje služe dvije metalne

elektrode (4), koje su unutar balona od nikla, u staklu od legure, a izvan balona od bakra.

Stakleni stalak drži žarni sustav i obje elektrode a preko njega se vrši vakumiranje žarulje i

punjenje s internim plinom. Podnožje (5) služi za pričvršćivanje i električko povezivanje sa

grlom u svijetiljci. Iz staklenog balona (6) ispumpan je zrak, a ispunjen je sa plinom (argon

86% i azot 14%). Na staklenom balonu ispisana je snaga i radni napon žarulje.

2.2 Živine sijalice

Visokotlačne živine sijalice se sastoje od unutarnje kvarce cijevi (1), zvane žižal, koja je

ispunjena argonom i točno određenom količinom žive u obliku kapljica. Ova cijev smještena

je u unutrašnjost većeg staklenog balona (5) koji je iznutra presvućen flouroscentnim slojem

(6). Veći stakleni balon ispunjen je argonom i azotom pod visokim pritiskom. Kada se živina

sijalica priljuči na mrežni napon 230V dolazi najprije do tinjavog izbijanja kroz osnovno

punjenje (argon) između glavne (2) i pomoćne elektrode (3). Usljed ovakvog izbijanja proteče

struja, razvija se visoka temperatura i povećanje tlaka u unutrašnjoj kvarcnoj cijevi (1). Ubrzo

se tinjavo izbijanje proširi na obje elektrode i cijev se pali. Živa sve više isparava i tlak u

žižku sve više raste. Isparena živa sada postaje nosilac pražnjenja, stvara se luk između

glavnih elektroda i žižak počinje svijetliti intezivno.

2.3 Flourescentne cijevi

Flourescentne cijevi su živine sijalice niskog tlaka izrađene u obliku dugačke staklene cijevi

na čijim krajevima se nalaze elektrode. Sa unutrašnje strane staklena cijev je presvučena

tankim slojem flourescentnog praha, iz cijevi je izvučen zrak i ispunjena je argonom malom

količinom, od par miligrama žive. Princip rada je takav što prolaskom struje kroz plin dolazi

do sudara elektrona, koji putuju sa užarene katode, s atomima žive. Pri tome sudaru atom žive

zrači nevidljive kratkovalne ultraljubičaste zrake. Sloj foluroscentnog premaza pratvara te

zrake u zračenje u vidljivom dijelu spektra.

2.4 Visokotlačne metalhalogene sijalice i natrijeve sijalice

Visokotlačne metalhalogene sijalice se priključuju preko prigušnice a pale se pomoću

tiristorskog upaljača. Shema spoja VTF sijalica je ista kao i kod natrijevis viskokotlačnih

sijalica. upotrebljavaju se za osvijetljenje sportskih dvorana, stadiona, parkova, trgova i sl.

Natrijeve sijalice rade na principu električnog izboja (pražnjenja) u parama natrija. S obzirom

na visinu tlaka natijevih para, razlikujemo viskokotlačne i niskotlačne sijalice.

Niskotlačne natrijeve sijalice (NaNPI) se sastoje od tanke cijevi u obliku slova U, izrađene od

specijalnog stakla otpornog na vruće pare natrijuma. Ova cijev je snabdjevene poprečnim

užljebnjenjima, radi spriječavanja oticanja tekućeg natrijuma, i na krajevima su utaljene

elektrode. Ove sijalice daju svijetlost izrazito žute boje uslijed čega nije moguće

raspoznavanje boja. Prednosti ovih sijalica su mali bljesak, velika svjetlosna iskoristivost,

dobro prodiranje žute boje kroz maglu, prašinu i pare. Upotrebljavaju se za vanjsku rasvijetu

autoputeva, raskrsnica, gradilišta i sl.

Visokotlačne natijeve sijalice (VTNa) rade na principu električnog pražnjenja kroz natijevu

paru visokog tlaka na višim pogonskim temperaturama. Ove sijalice se proizvode u tri

izvedbe: u obliku cijevi(prozirne), obliku elipsoida(s flourescentnim slojem) i obliku elipsoida

(prozirna).

3. Instalacijske sklopke

Sklopke koje upotrebljavamo u stanovima, školama, poslovnim prostorijama, industrijskim

pogonima i sl. nazivamo instalacijskim sklopkama. Ove sklopke se izrađuju za napone do

maksimalno 500 V, ali i za struje od 6,10,16 i 25A. Njihov rad se temelji na prekidanju i

ukapčanju određenih trošila. Izrađuju se u raznim izvedbama, a možemo ih sortirati u

nekoliko grupa.

Na osnovu toga možemo ih podijeliti na sljedeće grupe:

Instalacijske sklopke

Rastavljači i rastavne sklopke

Teretne sklopke

Prekidači

Sklopnici (kolektori) zvijezda – trokut

Motorske zaštitne skolpke

Upravljačke sklopke

Prema načinu ugradnje mogu biti nad žbukom, pod žbukom, ugrađene na radnim aparatima i

specijalne namijene.

Prema načinu rukovanja razlikujemo sljedeće sklopke:

Obrtne (okretne)

Pregibne

Mikro

Potezne

Taster – sklopke

Implusne sklopke (Strujni implus)

Automatske instalacijske sklopke (stubišni automati)

3.1 Implusni sklopke (implusni automat)

Implusni automat (implusna sklopka) je uređaj koji omogućuje da se sa više mjesta može

upaliti i ugasiti jedna sijalica. Koristi se u stubišnim hodnicima, predsobljima i sl. Sijalice se

pali i gase pritiskom na prekidač. Jednim pritiskom na prekidač sijalica se pali, a narednim

pritiskom se gasi. Implusni automati su konstruirani na bazi bistabilnog multivibratora. Shema

spajanja implusnog automata i tri prekidača data je na sljedećoj slici. U ovom primjeru su

spojena tri prekidača mada se može spojiti proizvoljan broj prekidača.

Stubišni automat se spaja na potpuno isti način kao implusni automat. Za razliku od

implusnog automata, stubišni automat nakon određenog vremena automatski ugasi rasvijetu.

4. Rasvijeta implusnom sklopkom

Shema spajanja implusnog automata sa tri prekidača

Shema spajanja stubišnog automata sa tri prekidača

Tradicionalan način izvođenja i upravljanjem osvijetljenjem u kućnim i poslovnim prostorima

danas ima praktičnu i kvalitetnu alternativu. Kontrolirati osvijetljenje, u izvođenjima sa većim

brojem prekidača, posebno kad su međusobno udaljeni, oduvijek je bilo komplicirano i

poskupljivalo je montažu. Prvi i zadnji prekidač u nizu zahtijevali su tri žice, dok je za ostale

međuprekidače bilo potrebno sprevesti bar 4 žice. U ovakvim slučajevima korištenje

implusnog releja ima mnoge prednosti. Prije svega proktirani susvav je mnogo jednostavniji,

lako se može naknadno proširiti, a samo izvođenje je jeftinije.

Korištenjem 2-žilnog pushbutton prekidača za kontrolu namotaja centralnog implusnog releja,

koji upravlja osvijetljenjem, izuzetno pojednostavaljuje ožičenje, koje bi u klasičnoj

realizaciji povezivalo jednopoložajne, dvopoložajne i središnje prekidače. Dvožilni krug, od

prekidača do releja, za komandu reda releja, lako se može proširiti, na željeni broj kontrolnih

lokacija sa prekidačima, a pri tome se koriste i tanji provodnici (0,5mm“2) jer prenose samo

komandnu struju ka namotajima releja (tipično 20-600mA). Kolo za napajanje sijalica mora

biti dovoljnog strujnog kapaciteta, sa tim da je mnogo manje nego kod klasičnog izvođenja,

budući da se kablovi vode samo od releja do svjetlosnih izvora.

5. Sigurnost i instalacija implusnih sklopki (relejni automata)

Ako je neophodno, posebno iz sigurnosnih razloga, u komandom krugu može se postaviti

transformator, koji omogućava korištenje nižih napona od napona mreže – implusni releji se

izrađuju u nekoliko varijanti AC ili DC napona. Ni jedno drugo izvođenje osvijetljenja ne

omogućuje ovaj stupanj sigurnosti koji je posljedica razdvojenosti komandnog kruga od

napajanja osvijetljenja, a da se pri tome ne naruši jednostavnost sustava.

Pored već opisane tehničke prednosti ovog sustava, komandni relej se može postaviti u

klasičnoj razvodnoj kutiji, pričvrstiti ili postaviti na 35mm montažnu šinu.

Prekidačka funkcija definira u kojem koraku sekvence se otvara ili zatvara strujni krug releja,

i koji je broj koraka u sekvenci prije nego što je ona sama počne ponavljati. Broj na četvrtoj

poziciji označava prekidačku funkciju.

Kod prekidačke funkcije:

1 pol - prekidačka funkcija xx.x1 sa dva koraka i omogućuje On/Off kontrolu sa jedne

svjetlosne zone,

2 pola - omogućuju nezavisnu kontrolu dvije svjetlosne zone. Sama sekvenca je

definirana izabranim kodom prekidača

5.1 Jedna zona On/Off kontrola – korištenje jednog releja (funkcija 1)

Uspoređivanje oba sustava, čak i u najjednostavnijoj varijanti, pokazuje prednosti relejnog

sustava. Kod relejnog sustava, potrebna su samo dva provodnika za komandno krug i to

manjeg presjeka (0,5mm). Kod tradicionalnog sustava provodnici moraju da budu

dimenzionirani za veća opterećenja, a samih provodnika ima mnogo više. Sa ekonomske

strane relejni sustav je jeftiniji, ne samo zbog cijene provodnika, već i kraćeg vremena

montaže. Relejni sustav je lako modificirati i proširiti.

5.2 Dvije zone On/Off kontrole – korištenje jednog releja (funkcija 6)

Za složenije primjere, kao što je ovaj, prednosti relejnog sustava je očigledna. Tipična ušteda u ožičenju je i do 40%. U konkretnom primjeru, implementirana je 3-koračna sekvencijalna kontrola nad dva nezavisna svjetlona kruga, ili svijetlosne zone, sa samo jednim relejem sa dva nezavisna kontakta. Sukcesivno aktiviranje bilo kojeg prekidača mijenja shemu osvijetljenja kroz sve tri permutacije.

6. Zaključak

U ovom radu smo se upoznali sa vrstom rasvijete, načinu električnog osvijetljenja. Opisali smo pricip rada žarulja, živini sijalica, flouroscentnih cijevi i natrijevi sijalica. Za svaku od ovih vrsta smo opisali sami sastav sijalica, te njihov princip rada.

U drugom dijelu rada, napravio sam jednu vrstu podijela instalacijskih sklopki, te implusne sklopke. Opisao sam rad implusne sklopke, koja se ujedno naziva i bistabilni multivibrator. Ova vrsta sklopki je veoma slična radu stubišnog automata, jedina razlika je u tome, što stubišni automat nakon nekog vremena sam isključi rasvijetu.

Na kraju sam opisao jedan primjer rasvijete implusnom sklopkom, ili drugim nazivom implusni automat (bistabilni relej). Ovaj automat radi na principu kad upalimo rasvijetu na jednom prekidaču, ona će svijetliti sve dok je ne ugasimo na nekom od sljedećih prekidača. Ovakva instalacija rasvijete je mnogo jednostavnija i prektičnija od standardne instalacije. Osim što je jednostavnija, ovakva rasvijeta je i mnogo isplativija od standardne preko vodiča.

Literatura

http://mehatronika.gomodesign.rs/relejno-kontrolisan-sistem-osvetljenja/ http://hr.wikipedia.org/wiki/Umjetni_izvori_svjetla Milo Miskovic – Elektricne instalacije i osvijetljenje

Sadržaj

1. Uvod....................................................................................................................................2

2. Električni izvori svjetlosti....................................................................................................3

2.1 Žarulje..........................................................................................................................3

2.2 Živine sijalice...............................................................................................................4

2.3 Flourescentne cijevi......................................................................................................5

2.4 Visokotlačne metalhalogene sijalice i natrijeve sijalice...............................................6

3. Instalacijske sklopke............................................................................................................7

3.1 Implusni sklopke (implusni automat)...........................................................................8

4. Rasvijeta implusnom sklopkom...........................................................................................9

5. Sigurnost i instalacija implusnih sklopki (relejni automata).............................................10

5.1 Jedna zona On/Off kontrola – korištenje jednog releja (funkcija 1)..........................11

5.2 Dvije zone On/Off kontrole – korištenje jednog releja (funkcija 6)..........................12

6. Zaključak...........................................................................................................................13

Literatura...................................................................................................................................14