PRO Pohony

OPIS Engineering k.s., Selská 64, CZ 614 00 Brno tel. +420 543 330 055–7 | | fax +420 543 242 653 skype: opis.engineering e-mail: opis@opis.cz | http://opis.cz OPIS Engineering s.r.o. Lúčná 476, SK 032 02 Závažná Poruba tel. +421 903 390 520 | tel./fax +421 445 547 234 skype: opissk | e-mail: opis@opis.sk | http://www.opis.sk 2012 OdbOrný magazín O elektrických strOjích rOčník 2/2012 cena 55,- kč / 2,40 eur 1

Bratří Čapků 722 547 30 NÁCHOD Tel.: +420 491 446 195 Fax: +420 491 423 946 E-mail: marketing@atas.cz http://www.atas.cz Založeno 1928 Společnost ATAS elektromotory Náchod a.s., je firma s dlouholetou tradicí. Podnik zajišťuje vývoj a výrobu výrobků, zejména elektromotorů. ATAS nabízí také výrobu střižných nástrojů pro výrobu elektrotechnických plechů do Ø 150 mm, výrobu forem pro tlakové lití Al a jeho slitin a výrobu forem pro lisování dílů z plastických hmot.

3PRO elektRické stROje a POhOny1/2012 nOvinky a zajímavOsti 4 Výrobní program firmy ATAS elektromotory Náchod a.s. 5 Společnost CAG Electric Machinery 6 Elektromechanický lineární aktuátor elektrOmOtOry 7 Převodovkové elektromotory tažné koně ve strojírenství 9 Elektromotory RAVEO 10 Zvyšování spolehlivosti asynchronních motorů včetně poháněných strojů 14 Generální opravy a revize elektromotorů, transformátorů a elektromagnetů sPOUŠtĚče 17 Spouštěče INDUSTART krOkOvÉ mOtOry 16 Návrh pohonu s krokovým motorem mĚniče a regUlátOry 18 Přehled frekvenčních měničů TECO a jejich využití v praxi 20 Decentrální měniče NORD až do 22 kW POhOny v PrůmyslU 21 Posuzování bezpečnosti a provádění údržby u provozovaných technologických linek PřiPOmeňme si 26 Principy elektromotorů technOlOgická řeŠení 28 Špecifické technológie elektronicky riadených tlmičov 34 Bezpečnostní funkce systémů měničů Sinamics G120 a G120D 36 Příklady použití frekvenčních měničů TECO při využití integrovaného automatu PLC Obsah z aktuálního čísla PrO elektrické stroje a pohony OPIS Engineering k.s., Selská 64, CZ 614 00 Brnotel. +420 543 330 055–7 | | fax +420 543 242 653 skype: opis.engineering e-mail: opis@opis.cz | http://opis.cz OPIS Engineering s.r.o. Lúčná 476, SK 032 02 Závažná Porubatel. +421 903 390 520 | tel./fax +421 445 547 234 skype: opissk | e-mail: opis@opis.sk | http://www.opis.sk 2012 ODBORNÝ MAGAZÍN O ELEKTRICKÝCH STROJÍCH ROČNÍK 2/2012 CENA 55,- Kč / 2,40 Eur 1 20

4 PRO elektRické stROje a POhOny 1/2012 nOvinky a zajímavOsti výrobní program firmy atas elektromotory náchod a.s. S polečnost ATAS elektromotory Náchod a.s. je výrobcem elek- tromotorů s mnohaletou tradicí. Výrobní sortiment plně odpo- vídá současným požadavkům trhu. Mezi nejpočetnější výrobky se řadí skupina asynchronních motorů od těch nejjednodušších – motorů se stíněným polem používaných převážně pro pohon různých ventilátorů, přes motory s trvale připo- jeným kondenzátorem až k motorům třífázovým do výkonu 750 W. V oblasti komutátorových motorů jsou vyráběny jak motory s vi- nutým buzením do výkonu 500 W, tak i stejnosměrné motory s perna- mentními magnety, které byly v po- sledních letech rozšířeny o  řady P2X a P2Z pro výkony až 1500 W. Dalším segmentem výrobků společnosti jsou ventilátory. Mnozí jistě znají axiální ventilátory Meza- xial, které se používají v průmyslo- vé sféře pro odvětrávání menších průmyslových prostorů, chlazení rozvaděčů a jiných elektrických zařízení. Nabízíme také radiální venti- látory Ratas. Pro výrobce kotlů jsou určeny odtahové ventilátory, které s pomocí elektroniky řídí odtah spalin tak, aby bylo dosaženo poža- dovaného výkonu. K osvědčeným výrobkům společnosti ATAS patří převodové mo- tory vybavené šnekovými jednostupňovými, popřípadě dvoustup- ňovými převodovkami vlastní výroby. Pro širokou oblast průmyslové automatizace je určena řada elek- tronicky komutovaných motorů G62U s vestavěnou elektronikou, vy- značujících se vysokým komfortem uživatelské obsluhy, snadným řízením, výhodným poměrem cena/výkon, vysokou životností a užit- nými vlastnostmi, které se blíží servomotorům. U těchto motorů se předpokládají aplikace pro jednoúčelové stroje, obráběcí a vypalova- cí stroje, tiskařské stroje, stroje pro potravinářský průmysl, pro balící techniku, přístroje pro laboratorní techniku a medicínu. Nelze také opomenout výrobu střižných nástrojů na výrobu elekt- rotechnických plechů do průměru 150 mm, výrobu forem pro tlakové lití Al a jeho slitin a výrobu forem pro lisování dílů z plastických hmot. Část výrobního programu je dlouhodobě zaměřena na technicky náročné výrobky oborů medicíny, letectví a obrany. Celou naší nabídku můžete využít jak ve standardním provedení, tak také s úpravami podle našich možností. ATAS elektromotory Náchod a.s. je držitelem certifikátu ČSN EN ISO 9000:2001.

5PRO elektRické stROje a POhOny1/2012 společnost cag electric machinery kvalita je u nás na prvním místě Společnost CAG Electric Machinery staví na technologickém pokroku a zvyšování kvality elektromotorů. V ohledu vývoje uskutečnila spo- lečnost CAG velké množství pionýrských činů, které jsou v současnos- ti hybnou silou v inovacích oborového průmyslu. O úspěchu tohoto směru svědčí nejen velký zájem evropských zákazníků, ale i výsledky testů potvrzující vysokou kvalitu výrobků. Ve  vlastním vývojovém středisku se CAG koncentruje na vývoj moderních motorů řady IE2, IE3 a IE4. vývojové centrum Aby nové modely co nejlépe splňovaly požadavky evropského trhu, umístila společnost CAG vývojové středisko do České republiky. Zde se tým zkušených inženýrů koncentruje, na kompletní vývoj elektro- motorů určených pro evropské zákazníky. Zaměřením značky CAG na EU získal design nový význam. Proto bylo vývojové centrum rozšířeno i o samostatné designové oddělení, kde pod vedením profesionálů vznikají nové modely pro evropské trhy. výrobní závody cag Česká Republika Elektromotory CAG jsou vyráběny a montovány ve dvou závodech. Stroje o výkonech 30 až 900 kW jsou montovány nedaleko města Prahy. Čína Druhý závod je umístěn nedaleko města Shanghai-CLR kde je umístě- na kompletní výroba motorů od 0,04 do 30 kW. Prodejní servis Výrobky společnosti CAG Electric Machinery je možné zakoupit jak pří- mo u výrobce, tak i u jeho autorizovaných prodejců na celém území EU. Uvádění do provozu Na základě dlouholetých zkušeností jsou naši technici schopni poskytnout co možná nejefektivnější péči o Vaše stroje. Mezi nejdůle- žitější patří, uvádění strojů do provozu. Pojištění odpovědnosti za škodu v průmyslu Jako pojistku pro všechny naše odběratele máme uzavřeno pojiš- tění odpovědnosti za škodu z výkonu podnikatelské činnosti již v zá- kladním rozsahu, které poskytuje velmi široké krytí. Bez nutnosti při- pojištění kryje škody na  věci (vzniklé poškozením, zničením nebo pohřešováním) a na zdraví (např. úrazem nebo nemocí). Poprodejní servis Prodloužená záruka: S výjimkou případu, které jsou vyloučeny nebo omezeny záručními podmínkami, se na  všechny součásti nového stroje Kaijieli poskytuje záruka po dobu 48 měsíců. Pri dodržení servis- ních intervalů doporučených výrobcem se doba záruky může ještě prodloužit. Záruka mobility Jestliže budete pravidelně provádět záruční servis, podle servisní- ho plánu, platí Záruka mobility po celou dobu platnosti záruky. Se Zá- rukou mobility nikdy nezůstanou vaše stroje stát bez pomoci. Všech- ny služby v rámci Záruky mobility Vám poskytneme zdarma. S touto službou garantujeme zahájení servisních úkonu do 24 hodin od na- hlášení závady. Servis Naše servisní služby jsou zajišťovány po  celou dobu životnosti strojů. Cílem těchto služeb je především zabránit nežádoucím a ne- nadálým odstávkám a tak pomoci k dosažení jejich optimálního vyu- žití. Díky diagnostické technice jsme schopni s předstihem odhalit ná- znaky opotřebení strojů a doporučit řešení vašeho problému. V našich servisních místech, která jsou rovnoměrně rozmístěny na celém úze- mí České republiky, jsme schopni provádět vše, od  běžné údržby a drobných oprav až po generální opravu jednotlivých komponentu. Disponujeme také dostatečným počtem polních mechaniků, kteří jsou schopni provést opravu přímo na místě za pomoci specializova- ných servisních vozidel. Náhradní díly Trvalou výkonnost, kvalitu a bezpečnost Vašeho stroje Vám zajistí pouze originální náhradní díly schválené a dlouhodobě kontrolované výrobcem. Proto pro Vás zajišťujeme kompletní skladovou zásobu nejčastěji používaných dílů. Dodávky jsme schopni zajistit do 24 hod od objednávky. CAG Electric Machinery s.r.o. Klučovská 232, 282 01 Český Brod Tel.: 321 672 174, Fax: 321 672 774 E-mail: info@cagem.eu www.cagem.eu nOvinky a zajímavOsti

6 PRO elektRické stROje a POhOny 1/2012 elektromechanický lineární aktuátor L ineární aktuátor LA byl vyvinut jako akční člen vytvářející tlač- nou nebo tažnou sílu vůči vztažnému bodu. Princip aktuátoru vychází z  převodu rotačního pohybu na  lineární. Aktuátor představuje samostatné a samonosné těleso k němuž se dále připo- juje převodovka s motorem případně samostatný motor. Dle volby pohonného ústrojí a tělesa aktuátoru lze dosáhnout požadované axiální síly (statické i dynamické) a požadované rychlosti. Lze získat i další využitelné funkce a vlastnosti • proměnný průběh rychlosti a síly • detekce dosažené síly, omezení síly • polohovatelnost, vysokou přesnost • zjednodušenou obsluhu připojené zátěže, servis Ve snaze vyhovět co nejvíce požadavkům zákazníka a redukování dodatečných nákladů je možné definovat připojovací rozměry vý- stupní příruby, provedení volného konce pístnice, potřebný zdvih, vy- víjenou sílu a rychlost. Aktuátor lze dále doplnit snímači referenčních případně krajních poloh. Vlastnosti • žádné úniky oleje a vzduchu v netěsnostech • nižší hlučnost • možnost regulace pohybu • vysoká tuhost i při vysokých zátěžích a rychlostech • vyšší energetická účinnost, nižší tepelné ztráty • nižší provozní náklady a nároky na údržbu • snížené riziko úrazu redukováním nebezpečných prvků • synchronizovaný chod více aktuátorů, rozložení sil na zátěži Standardní provedení čep s otvorem Standardní provedení vnější závit Standardní provedení vnitřní závit Nestandardní provedení dle přání zákazníka Oblast použití • alternativní náhrada hydraulických a pneumatických válců • realizace lisařských operací • ohýbačky • protlačovací stroje • balící stroje • manipulace, atd. Varianty provedení volného konce pístnice nOvinky a zajímavOsti

7PRO elektRické stROje a POhOny1/2012 Převodovkové elektromotory tažné koně ve strojírenství P řevodovky byly koncipovány jako náhrada za transmisní řeme- ny a  postupně se staly prvním krokem k  decentralizované elektrické pohonné technice. I když se tak stalo asi před sto lety, převodovka zůstává stále špičkovou technologii v oblasti poho- nů. Co je snad dnes více k dispozici, je jejich rozmanitost, která nemá v minulosti srovnání. Díky integrované modularitě, vysoké dynamice a přesnosti se o ní hovoří stejně jako o energii pro řízení obrovských výkonů. Jejich budoucnost vypadá stále velmi růžově a v kombinaci s elektrickým motorem se převodovky vzhledem k široké oblasti po- užití a absence jakékoliv jiné ekonomické alternativy, staly nepostra- datelnými tažnými koňmi ve strojírenství. Ve své podstatě máme k dispozici dva základní druhy převodovek podle typu ozubených kol: axiální a úhlové. Svým dlouhodobým vývojem a výrobou se prosadily a pokrývají více než 90 % poptávky trhu (z hlediska jednotek s nízkým a středním výkonovém co do rozsahu 50 kW ). Axiální převodovky jsou ovládány čelními koly a mají koaxiální uspořádání vůči motoru. Druhé místo však patří šnekovým převodovkám. Ty mají své stálé výsadní postave- ní v úhlových jednotkách, ale pomalu se dostávají do popředí i kuže- lové převodovky. Nedaleko za nimi jsou převodovky planetové. Z hlediska produkce se dá říci, že dnes již každý výrobce vyvinul svůj vlastní modulární systém, který umožňuje použití převodovkové hřídele a několik dalších dílů pro nejrůznější typy pohonů. V podstatě jde o snahu vyrobit pohon s univerzální přírubou či, adaptérem se zá- kladním vybavením pro různé typy převodovek. Není to jen otázka snižování nákladů, ale i snaha nepřijít o zákazní- ka, který požaduje mechanický výkon, redukci rychlosti otáček a pře- nos krouticího momentu pro každý typ převodovky a to v co nejkrat- ší možné dodací době a kdekoli na světě. Na počátku vývoje to byla čelní převodovka s jedním nebo více stupni čelního ozubení v kombinaci s třífázovým motorem bez adap- téru, která nahradila hnací řemeny a přispěla tak k netušené svobodě ve strojírenství. Vynález převodovky spolu se zvýšenou produktivitou práce byl první krokem k decentralizované technologii pohonu. Další trendy se ubírají směrem k stále menší, silnější a lehčí soustavě při stej- né celkové instalované užitečnosti. Vyšší výkon se dosahuje přede- vším díky zlepšení metod výpočtu ozubení a použitím kvalitnějších ložisek a moderních materiálů. Jak již bylo vzpomenuto planetové převodovky, jako druhé převo- dovky axiálního typu se obvykle používají pouze v její nízko náklado- vé verzi pro jejich vysokou dynamiku, protože představují relativně vysoké výrobní náklady, které jsou přijatelné v rozsahu malých výko- nů průmyslových elektromotorů. Nicméně náklady a výnosy jsou tu dobře zúročeny již u výstupních momentů od 1000 Nm, kde stan- dardní verze planetových elektropřevodovek již činí podstatný podíl ve výběru pohonů. Nejen z tohoto důvodu jsou velmi populární, ale i pro další výhody, jako je směr rotace odpovídající motoru a pro extrémně vysoký výkon výstupní straně a přijatelné axiální síly. Také mají vysokou účinnost a vel- mi dobrou vlastnost – reverzní operace což dává planetovým elektro- převodovkám jisté předpoklady pro jejich investici do budoucna. Mezi úhlovými převodovkami zaujímá vedoucí postavení šneková převodovka. Skládá se s klasické kombinace ocelového šroubu a bron- zového kola. Tento typ převodovky ve spojení s elektromotorem plní ve své nejjednodušší verzi svoji službu, ať již s gumovým pásem na po- kladnách v supermarketu nebo jako doplněk jednotky se satelitními ozubenými koly v uzavřených systémech. Poměr nákladů a výhod, které spočívají v malých montážních rozměrech je prakticky nepora- zitelný a to i přes relativně nízkou účinnost, která se pohybuje kolem 50 % oproti planetovým převodovkám, které mají účinnost 95%.Obr. 1 elektrOmOtOry

8 PRO elektRické stROje a POhOny 1/2012 V úsilí pro jejich vývoj jsou výrobní technologie redukovány pře- devším na bronzové kolo (prstenec kola) a ocelový šroub. Ty v podsta- tě vedou co k největší eliminaci bronzu. Cílem je využití nízko náklad- ných materiálů, které jsou zároveň nejlépe odolné proti opotřebení, nebo dokonce bez opotřebení s vyšší výrobní produktivitou. Pokusy s  ocelí na  ocel, při ponechaní šnekového soukolí, stejně jako kola kompletně vyrobeného z oceli, nebyly doposud konzistentně úspěš- né, a ani se rozhodně nestaly otázkou výběru vhodných maziv. Druhá možnost úhlové převodovky jsou převodovky s kuželovými koly. Oproti šnekovým převodovkám dosahují vyšší účinnost (až 90 %) a jejich další výhodou je i jejich reverzní chod. Při vysoké kvalitě výro- by také snižuji vůli kol tak, že dynamika provozu zajišťuje přesné pra- covní cykly. Existuje mnoho variací převodovek s účinnosti od 50 % u šnekové- ho soukolí až po 90 % účinnost s kuželovým převodem, kde je neustá- lá snaha využít výhody jedněch a vyhnout se nevýhodám těch, které se objevují u obou typů převodovek (obr. 1.) Často jsou popisovány jako řada převodovek s kuželočelními převody a jsou kombinací růz- ných systémů (např. kuželové nebo hypoidní ), které se používají v zá- vislosti na velikosti instalované aplikaci. Stejně jako jsou klasické druhy převodovek, tak existují i některé speciální převodovky vyvinuté s malým tržním podílem, které však v Evropě představují prodej s nulovým nebo minimálním ziskem. Fyzika se nedá obejít, a tak tvůrci převodovek stále bojují za opti- mální řešení, například jak zvýšit výkon v závislosti na provozní teplotě apod. I zde lze však jen stěží očekávat nějaké revoluční změny. Zlepše- ní bude dosaženo jen v malých krocích. V neposlední řadě je to život- nost nové generace motoru, která je často delší než 20 let. O tom všem nás přesvědčuje nové sériové uvedení převodovek vzhledem k vysokým investičním nákladům. Nesmíme zapomenout ani na mechanické převodovky s proměn- nými otáčkami (variátory). Navzdory všem technologickým pokro- kům, zejména frekvenčním měničům, servozesilovačům a  dalších konvertorům, udržují si mechanické převodovky s proměnlivou rych- lostí i nadále svůj podíl na trhu. Dokonce i s nimi se technický pokrok nezastavil. To můžeme vidět i u nedávno nové série Bonfiglioli V. (obr. 4). V  řešení, bylo registrováno několik patentů, které byly vyvinuty ve spolupráci s dodavateli. Jedná se o významné prodloužení provoz- ní doby. Stejně jako noviny v době internetu, i ony zůstávají význam- ným prvkem na trhu s převodovkami. Na vstupní straně převodovky se v průmyslových aplikacích prosa- dil elektromotor na střídavý proud jako standardní pohon nebo lépe – Jaroslav Čada OPIS Engineering k.s. http://opis.cz Obr. 2 Obr. 3 Obr. 4 standardní součást převodovky. Stejnosměrné motory se tu používají pouze ve zvláštních případech. Energeticky úsporné motory, které jsou dokonce finančně podporovány v některých oblastech – především v severní Americe se nyní prosadily i v Evropě. Ekonomika provozu dnes zaujímá přední místo i když výroba ji zatím v mnoha případech odklá- dá. Takže ekologická bilance tzv. motoru se zvýšenou účinností není vždy pozitivní. Jako elektropřevodovka, musí být v každém případě vy- užívána pro svou vysokou účinnost v nepřetržitém provozu. Vývoj střídavých elektromotorů s vyšší dynamikou, zejména v sou- činnosti s elektronickým ovladačem není u elektropřevodovek však bezproblémový. V kombinaci s frekvenčním měničem, kdy jde o řešení s vestavě- ným frekvenčním měničem do svorkovnice (piggy back converter) což odpovídá pojmu elektropřevodovky jako pokračování spojení za účelem decentralizace elektrického pohonu, a to i větší integraci kte- rá předpokládá tepelnou ochranu nebo chlazení i napájecí elektroni- ku se stává ústředním předmětem jednání. S další elektronickou inte- grací konvertoru pro řízení přes MODBUS controller a logická řízení jež mají řídit rychlost i krouticí moment se stávají předmětem nové gene- race motorů. Síla převodovek se tak postupně tváří jako jistá inteligence u nové decentralizované technologie pohonu. S dalším vývojem použitých materiálů, výpočetních a výrobních metod, budou motory ve spojení s převodovkami i nadále udržovat, a dokonce i zlepšovat své postave- ní v soutěži s hydraulickými nebo pneumatickými pohony. elektrOmOtOry

9PRO elektRické stROje a POhOny1/2012 elektrOmOtOry elektromotory raveO asynchronní motory Nejčastěji využívanými pohony pro průmyslové aplikace. Díky jedno- duché konstrukci, robustnímu provedení a dobré ceně se dnes často používají pro nejrůznější aplikace. Ve spojení s inteligentními měniči je možno je použít i pro poloho- vací aplikace což v minulosti bylo spíše doménou servomotorů. V na- ší nabídce najdete všechny velikosti motorů od 56–355. stejnosměrné motory Stejnosměrné motory se napájí stejnosměrným napětím a jsou velmi používané pohony díky svému jednoduchému řízení, bezpečnému napájení a také relativně vysoké účinnosti. V naší nabídce naleznete mnoho typů stejnosměrných motorů od  různých výrobců. Stejno- směrné motory lze rozdělit na kartáčové a bezkartáčové provedení. K jednotlivým stejnosměrným motorům nabízíme i kompletní škálu převodovek a řízení. servomotory Servomotory jsou zejména používané pro polohovací aplikace. U těchto motorů se dá velmi dobře řídit přesná poloha natočení, mo- ment i rychlost. Servomotory mají velmi plochou křivku výkonu v zá- vislosti na otáčkách. V naší nabídce najdete ekonomické servomotory i servomotory pro nejnáročnější aplikace. krokové motory Krokové motory se vyznačují malými rozměry s jednoduchým říze- ním. Stačí zaslat informaci o počtu, frekvenci pulsů a směru otáčení a motor najede na požadovanou polohu. Tyto motory jsou výhodné pro aplikace kde je třeba velkého rozběhového momentu. Oproti servomotorům je u těchto motorů křivka výkonu závislá na rychlosti. lineární motory Technologicky nejnovější odvětví v oblasti pohonných motorů. Jed- ná se o elektrický motor, který nevykonává rotační, ale posuvný po- hyb. Je to mnoha pólový motor, jehož stator je rozvinut do přímky. Často se využívá u moderních přesných obráběcích strojů a tam kde je kladen důraz na vysokou dynamiku pohybu. Tyto motory umožňu- jí zrychlení až 5G a rychlost posuvu až desítky m/s. kompaktní motory Kompaktní motory jsou jednofázové, třífázové a stejnosměrné moto- ry, které jsou určené přímo pro pohon menších zařízení a strojů. K mo- torům jsou dodávány také převodovky a případně také řídící elektro- nika. Rozsah výkonu motorů je od 6 do 200 W (velikost motorů 60 až 90 mm). Převodovky jsou dodávány v rozsahu až do převodu 1:360. Kompaktní motory lze použít například pro dopravníky, indexační stoly či ventilátory. motory do výbušného prostředí Nízkonapěťové motory do výbušného prostředí pokrývají kompletní program bezpečných, spolehlivých, odolných a ekonomicky schůd- ných motorů splňujících ochranu IP 54 až IP 65, EEx e a EEx de. Všech- ny motory jsou taktéž dostupné ve speciálních provedeních dle přání zákazníka, což patři k jedné nejsilnějších stránek společnosti ATB. Mo- tory jsou odolné proti vysokému tlaku, explozím a dodáváme také zapouzdřené motory. Tyto motory jsou určeny především do chemic- kého a petrochemického průmyslu a typickými aplikacemi jsou důlní pumpy, kompresory a ventilátory. Polohovací stoly V naší nabídce najdete motory které jsou přímo určené pro indexační polohovaní. Nabízíme momentové motory nebo kompletní řešení slo- žené z elektromotoru, převodovky a řízení. Jsme schopní navrhnout ře- šení jak pro jednoduché rotační stoly až po technicky vyspělé poloho- vání vyznačují se vysokou dynamikou a bezvůlovým provedením. speciální motory Vyvíjíme, navrhuje a  vyrábíme elektromotory dle přání zákazníka včetně výkonové elektroniky. Mezi základní typy motorů, které vyrá- bíme na míru patří ventilační motory, motory pro zahradní stroje, mo- tory do nářadí, praček, myček,... Pokud máte projekt kde potřebujete sérii motorů na míru tak navrhneme vždy optimální řešení. RAVEO s.r.o., Třída Tomáše Bati 332, 765 02 Otrokovice, Tel.: +420 577 663 875, Fax: +420 577 663 875, e-mail: info@raveo.czRAVEO s.r.o., Třída Tomáše Bati 332, 765 02 Otrokovice, Tel.: +420 577 663 875, Fax: +420 577 663 875, e-mail: info@raveo.cz elektromotory polohovací systémy převodovky řízení míchací technika www.raveo.cz

10 PRO elektRické stROje a POhOny 1/2012 zvyšování spolehlivosti asynchronních motorů včetně poháněných strojů 1. Úvod Elektrotechnické výrobky a systémy se obvykle skládají z velkého po- čtu součástek, přičemž porucha jedné součástky má často za násle- dek poruchu celého dílu nebo i systému. Úroveň bezporuchovosti součástek může proto určujícím způsobem podmiňovat dosažitel- nou spolehlivost potřebných technologických celků, které zabezpe- čují výrobky. Základním zdrojem pro všechny metody výpočtu spolehlivosti systému jsou údaje o bezporuchovosti součástek. Konstruktér nebo projektant systému může čerpat informace o bezporuchovosti sou- částek pro systém, který navrhuje, z různých zdrojů. Jsou to především údaje od výrobce součástek a údaje o poruchovosti součástek z pro- vozu systému stejného nebo podobného technologického provede- ní, dále údaje z vlastních zkoušek spolehlivosti. Konstruktér však musí znát zákony a pravidla pro převod takto získaných informací na údaje odpovídající pracovním režimům a provozním podmínkám, ve kte- rých budou součástky v navrhovaném systému pracovat. Elektronické součástky mají poměrně velký obsah energie, která do nich byla vložena při výrobě, popř. je jim energie dodávána při provozu tepelným, elektrickým nebo mechanickým namáháním. Po- žadavky na funkční složitost součástek vedou k tomu, že je v součást- kách aktivní část hmoty uspořádána na vysoké technologické úrovni. Hmota projevuje obecně tendenci přejít samovolně do stavu s co nejnižším obsahem energie a s co nejmenší uspořádaností. Tento stav je však u elektrických součástek ve většině případů nežádoucí, proto- že součástka v něm není schopna plnit požadované funkce. Takový stav se nazývá porucha. Struktura spolehlivostních modelů součástek není neměnná. S  prohlubováním znalostí degradačních procesů v  součástkách se stále zpřesňuje tak, aby se teoretické výpočty na modelech stále více přibližovaly skutečnosti i u velmi složitých součástek. Konstruktér nebo projektant nového systému potřebuje v průbě- hu řešení úkolu věrohodné údaje o bezporuchovosti součástek, které hodlá použít. Informace různých výrobců o intenzitě poruch stejných nebo technologicky příbuzných součástek a údaje z provozu různých provozovatelů systémů se mnohdy liší o několik řádů. Rozdíly vyplý- vají zejména z toho, že výsledky byly zjišťovány za odlišných podmí- nek, s různými kritérii poruch a s nestejnou věrohodností. Informace o  bezporuchovosti součástek jsou porovnatelné, je-li bezporucho- vost součástek určena těmito údaji: – intenzita poruch, – kritéria poruch, – podmínky, při kterých byly hodnoty intenzity poruch stanoveny, – velikost souboru sledovaného ve zkouškách nebo v provozu, – meze věrohodnosti. Bezporuchovost součástek je určena jejich technickým a techno- logickým provedením, funkčním použitím, provozním prostředím a systémem údržby, v němž součástky pracují. Namáhání součástek můžeme rozdělit do dvou skupin: je to namáhání vnitřními vlivy a na- máhání vnějšími vlivy. Namáhání se mohou vyskytovat samostatně nebo se mohou různým způsobem kombinovat. Namáhání součástek provozním prostředím způsobují tyto vlivy: – teplota, – vlhkost, – prach a písek, – mechanické namáhání vibracemi a rázy, – záření, – přetěžování, – systém údržby a péče o součástku, přístroj nebe stroj, – dodržování návodu pro obsluhu a údržbu příslušného stroje provo- zovatelem. Konstruktér může působit na  bezporuchovost stroje výběrem vhodných typů součástek a  omezením nepříznivého vlivu pracov- ních režimů a provozního prostředí, pokud má k dispozici věrohodné údaje o jejich spolehlivostních vlastnostech. Motory jsou typické součástky podléhající opotřebení, a proto je- jich intenzita poruch není v průběhu používání konstantní a s časem roste. Přesto je pro účely výpočtu spolehlivosti elektronických systé- mů v mnoha případech možné nahradit proměnnou intenzitu po- ruch konstantou, tj. střední hodnotou intenzity poruch v daném in- tervalu. Vždy však musí být udáno, pro jaký časový interval je údaj střední intenzity poruch platný. U asynchronních elektromotorů se uplatňují tyto základní mecha- nismy vzniku poruch opotřebení ložisek, nedokonalý mazací systém, teplotní stárnutí izolantů vinutí a klínů v drážkách, soudržnost čel vi- nutí, asymetrie elektromagnetického pole, měkký základový rám a rozrušené betonové základy, nesouosost hnací a hnané části poho- nu, nevyváženost rotujících hmot, přetěžování elektromotoru, napá- jení zvýšeným napětím. 2. kde začít se spolehlivostí asynchronních elektromotorů Spolehlivost musí být průvodním mottem procesu vytváření asynchronního elektromotoru. Konstruktér nové řady elektromotorů musí mít ve svých myšlenkách na prvním místě spolehlivost navrho- vaného elektromotoru. Takže konstrukční návrh musí pamatovat na spolehlivost systému stator, rotor, magnetický obvod statoru a ro- toru včetně jeho ukotvení, statorové štíty nebo kryty, ložiska nebo lo- žiskové podpory, vinutí statoru a rotoru včetně izolačního systému, svorkovnice, mazací systém ložisek, chlazení, statorové patky, hřídelo- vé proudy, hluk a vibrace. Na spolehlivost elektromotoru má podstatný vliv výroba jednotli- vých dílů, především strojní. Je nezbytně nutné dodržet příslušné to- lerance v obrábění. Přesné obrábění má vliv na rovnoměrné rozložení vzduchové mezery a tím i na symetrii elektromagnetického pole, kte- ré vzduchová mezera přenáší. Dalším neméně důležitým bodem spo- lehlivosti je magnetický obvod elektromotoru, který je složen z dyna- mo plechů. Výroba magnetických plechů je náročná a je jednoznačně díl elektrOmOtOry

11PRO elektRické stROje a POhOny1/2012 Obecnější význam diagnostiky a diagnózy je podle prof. Cempela poznání stavu věcí (objektů), jejich rozvojových tendencí na základě jejich znaků (symptomů) a znalosti obecných zákonitostí za účelem koordinovaného působení. Tato definice je natolik obecná, že zahrnu- je diagnózu: – zdraví člověka, – technického stavu stroje, – zařízení, – stavu organizace, – řízení hospodářské jednotky obecně. Potřeba diagnózování stavu technických zařízení byla nejdříve nutná v elektronice při výrobě a provozu počítačů, v oblasti, kde způ- sobil rozvoj vědy a techniky vyřešení samodiagnozujících procedur, které určují místo a druh poruchy těchto složitých systémů. V kon- strukci, projektování, výrobě a provozování strojů a zařízení přímým faktorem, který určuje rozvoj diagnostiky, je odpovědnost za realizo- vanou funkci nebo úkol. Tato odpovědnost může být definována v obtížně měřitelných ukazatelích bezpečnosti osob nebo v ekono- mických ukazatelích produktivity práce a efektivnosti výroby. Diagnostika strojů a mechanických zařízení vznikla a byla nejdříve použita na dopravních leteckých a mořských prostředcích a taktéž v energetice. Postupně byla rozšiřována do ostatních odvětví průmy- slu, dopravy atd. Jsou čtyři faktory, které povzbuzují rozvoj technické diagnostiky. Prvním faktorem je složitost výrobních systémů, při kterých porucha jednoho stroje zastaví celý technologický proces a vznikají velké eko- nomické ztráty. Druhý faktor se týká hlavně malých a středních strojů, kterých je velké množství a které zároveň pracují v nepřetržitém pro- vozu bez dozoru. Např.: průměrně velká rafinerie ropy anebo chemic- ký závod provozuje současně několik tisíc malých a středních elektro- motorů, respektive pohonných jednotek, které pohánějí mechanismy. Údržba a  provoz tak velkého strojního parku způsobuje problémy a nelze odhadnout dobu opravy. Třetí faktor je nutný pro maximální spolehlivost určitých strojů a zařízení jednorázového nebo sezónního použití. Maximální spolehlivost je požadována u speciálních zařízení, např.: kosmických, vojenských, zemědělských. Zemědělský stroj je po většinu roku uskladňován a po dobu žňové nebo řepné kampaně musí vykázat maximální spolehlivost. Čtvrtým a posledním faktorem, který napomáhá rozvoji technické diagnostiky je složitost strojů, které pracují ve ztížených podmínkách např. dobývací kombajn v hlubinném hornictví, rypadla v povrchovém dobývání, zemědělské stroje atd. Mohlo by se zdát, že se nemohou vyskytovat větší problémy při aplikaci poznatků z diagnostiky vysoce rozvinutých výpočetních sys- témů na diagnostiku strojů. Aplikace poznatků není možná z důvodu odlišnosti působení a  opotřebování strojů. Počítačové elektronické elementy vysokého stupně opakovatelnosti působí diskrétně s pře- dem určenou funkcí. U těchto obvodů je možné předem odhadnout sekvenci funkčních stavů, která určuje správné působení obvodů. Na- proti tomu působení a proces opotřebení strojů má charakter spojitý a nedává předpoklady k přirozenému rozhraničení stavů. Kromě toho strojní elementy a současně i stroje mají větší rozptyl vlastností dosa- žených v průběhu výroby než elementy elektronické. Tato nedefi- novatelnost a spojitost procesu opotřebení vytváří úplně odlišné pro- blémy při kontrole vlastností a  stavů mechanických součástí. V souvislosti s tím diagnostika strojů, která má obdobné cíle a úkoly musí mít vypracované odlišné metody a prostředky diagnózování. Na základě výše uvedeného je možné přejít k určení cílových úko- lů diagnostiky strojů. Jsou to: – diagnóza – určení okamžitého technického stavu stroje, – geneze – určení příčin tohoto stavu, – prognóza – určuje časové maximum následné změny technického stavu stroje. kontrolovatelná pomocí platných norem českých a evropských. Tak- též střihání a prostřihávání plechů musí být kvalitní, protože nepřes- nosti mohou mít opět negativní vliv na elektromagnetické pole, které se uzavírá v magnetickém obvodu tvořeném z magnetických plechů. Výrobu jednotlivých dílů elektromotoru, který je konstrukčním prototypem nebo přímo elektromotorů vyráběných sériově zákazník a následný provozovatel nemůže ovlivnit ani v průběhu výroby zkon- trolovat. Takže kvalita každého vyrobeného elektromotoru vyloženě závisí na samotném výrobci. Vliv na kvalitu neboli na spolehlivost elektromotoru má zákazník – provozovatel teprve na zkušebně u výrobce při přejímce elektromo- toru a následně při provozním nasazení do procesu, pro který je určen. Jak velké elektromotory přejímat u výrobce. Lze konstatovat, že ka- ždý elektromotor je nutno přejímat individuálně. Malý asynchronní elektromotor může mít stejné vady a nedostatky jako velký několika megawattový. Oba elementy způsobí stejné ztráty ve výrobě. Malý elektromotor způsobí výpadek výrobní linky a zastaví celý výrobní proces čímž jsou ohroženy termíny a množství dodávek a odběratel si může najít jiného dodavatele. U velkého elektromotoru může dojít k zastavení napájecího čerpadla a bude ohrožena dodávka elektrické energie v potřebném množství a kvalitě. Nedodanou energii dodá někdo jiný. Oba případy nesou za sebou velké ekonomické a marke- tingové ztráty. Tato publikace je souhrnem čtyřiceti let zkušeností autora při pro- vozování, opravování, přejímání, diagnostikování elektromotorů v hornictví, hutnictví, energetice, lehkém průmyslu a v neposlední řa- dě při technickém poradenství zákazníkům ve věci nákupu nekvalit- ních elektromotorů a následných reklamacích, které vždy byly kladně vyřízení dodavatelem příslušnému odběrateli. Z těchto zkušeností jednoznačně vyplývá postup jak asynchronní elektromotory posuzovat, nakupovat, montovat, provozovat, udržo- vat, opravovat a přejímat po opravách. Tyto zkušenosti jsou určeny pro technický personál, investory, montéry, provozovatele, opraváře. Lze ji použit i jako učební texty pro střední i vysoké školy. Jak postupovat a  co kontrolovat v  jednotlivých etapách života elektromotoru je popsáno v dalších kapitolách. Nejdříve je popsána metoda kontrol elektromotoru, bezdemontážní technická diagnosti- ka, kterou autor využívá od 1980 roku a nikdy ho nezklamala. V této publikaci nejsou popsány metody měření proudu, napětí a výkonu, popis měření těchto veličin je uveden v mnoha publikacích. 3. bezdemontážní technická diagnostika Privatizace hospodářství způsobila rozklad původních systémů péče o hmotný majetek, které pracovaly na neprogresivních organi- začních strukturách a  navíc nevyužívaly moderních metod péče o hmotný i nehmotný majetek. Ve výrobní sféře došlo ke značným re- dukcím pracovníků v oblasti konstrukce, projekce, vývoje, údržby atd. Údržba je v mnoha případech realizována dodavatelským způsobem. Specializované opravárenské a údržbářské subjekty využívají ve větši- ně případů k posouzení opotřebení strojů a technologických celků prostředků technické diagnostiky. Tím dochází k maximálnímu využí- vání moderní disciplíny vědy a techniky – technické diagnostiky, která je plodem potřeb uživatelů složitých technických prostředků. Cílem této nové oblasti vědy a techniky je určení technického stavu zařízení prostřednictvím objektivních metod a prostředků za účelem zvýšení trvanlivosti, spolehlivosti a  efektivnosti působení. Taková znalost technického stavu stroje určována souborem jeho podstatných vlast- ností je nepostradatelná k rozhodování o každé etapě života stroje: – konstruování a zkoušení prototypu, – v etapě výroby, – v etapě provozování, – v etapě oprav, – v etapě jeho likvidace na základě znalosti skutečného stavu. elektrOmOtOry

12 PRO elektRické stROje a POhOny 1/2012 Úkol vědy v diagnostice je směřován k vytvoření spolehlivých metod a  prostředků k  realizaci stanovených cílů. Předpoklady pro objektivní hodnocení stavu strojů vychází z výzkumu. Proto se diagnostika z pro- vozníhohlediskaomezujek měřenímzaručujícímpozorovánísymptomů technického stavu a usuzování na základě získaného souboru dat podle předem stanoveného modelu pro určitý objekt (stroj, zařízení). Možnosti zmíněného výzkumu a  diagnostických pozorování je možno lehce zjistit při pohledu na stroj jako na systém pracující s pří- vodem energie a informace (viz obrázek 1). Vstupy do systému stroje, napájení energií a přísun suroviny, odpo- vídá za dodání energie a silové působení ve stroji. Z pohledu diagnosti- ky je stav tohoto vstupu podstatný, avšak informace tohoto druhu je zřídka přímo přístupná. Taktéž vstup řízení determinující způsob chodu stroje je ve většině případů předem diagnosticky neurčitý. Tentýž před- poklad je správný pro vstup rušení, které vzniká v součinnosti stroje s okolím. Proto ve většině případů diagnostika, procedura určení tech- nického stavu prostřednictvím pozorování (měření) různých sympto- mů stavu, musí počítat s tím, že neznáme všechny vstupy do systému stroje. V poslední době nástup řízených pohonů pomocí elektronic- kých prvků způsobuje v napájecích elektrických sítích koncentraci vyš- ších harmonických, které negativně působí na stroj a vnáší do systémů nelinearity, které zkreslují naměřené výsledky. Pojem měřitelný (pozorovatelný) symptom stavu je velmi široký a obsahuje tři skupiny charakteristických nebo možných parametrů pro diagnostické pozorování. Především v diagnostice je možno zkou- šet (měřit) funkční parametry stroje, např. výkon, maximální rychlost, atd. Tento způsob diagnostiky požaduje periodické zastavení stroje a provedení určitých speciálních testovacích zkoušek. Další druh dia- gnostických zkoušek strojů je charakterizován měřením parametrů a  charakteristik, které určují opotřebení stroje. Tímto jsou myšleny zkoušky odchylek rozměrů a tvarů ve srovnání s dobrým stavem stroje. Tento druh zkoušek je obvykle spojen s periodickou kontrolou a opra- vou. Pro tuto zkoušku kromě zastavení stroje je nutná jeho demontáž. Poslední a  nejefektnější způsob diagnostiky strojů je založen na zkouškách zbytkových procesů, které neodlučně doprovázejí chod strojů. Tyto procesy jsou zobrazeny na obrázku č. 3.2. Energetická úro- veň těchto procesů je zanedbatelná, řádově 10-6 a méně, avšak jejich působení má destruktivní charakter (viz obrázek č. 2). Jedná se o procesy tepelné, třecí, elektrické a především vibrační v podobě hluku a pulsace provozního média ve stroji. V mnoha přípa- dech jsou projevem opotřebení, např. otěrové produkty anebo vibra- ce, které unavují materiál a zároveň jej opotřebovávají. Využití uvede- ných procesů v  diagnostice umožňuje bezdemontážní hodnocení technického stavu stroje za plného chodu a také možnost bezkontakt- ního hodnocení, jak je tomu u hluku a laserového měření vibrací, atd. Elektronika integrovaná ve stroji umožňuje hodnocení technické- ho stavu stroje za plného provozu např. pozorováním vibračních pro- cesů s velkým objemem informací i výběr libovolné složky signálu a transformovat ji na symptom, který je kovariantní s technickým sta- vem kontrolovaného elementu nebo uzlu ve složitém strojním objek- tu (např. ložisko v převodech kulového mlýnu). Navíc je možno z to- hoto vibračního signálu získat symptomy zobrazující opotřebení stroje a provoz (např. nevyvážení rotorů, stav valivého ložiska, nesou- osost, atd.). To vše platí za předpokladu, že stroj je lineární a bez rezo- nancí. Obr. 2 Specifikace zbytkových procesů projevujících se při působení stroje Obr. 1 Stroj s přivedením energie a informací s možností diagnostických pozorování V současné době poskytuje vibrační diagnostika metodické a pří- strojové možnosti, které odpovídají na níže uvedené základní otázky: – jaký je prototyp stroje (elementu, uzlu) – konstrukční diagnostika, – jak se jeví stroj (element, uzel) po jeho vyrobení – kontrolní dia- gnostika, – jak se jeví stroj (element, uzel) v době provozování – provozní dia- gnostika, – jak se jeví stroj po provedené opravě – opravárenská diagnostika, – jak probíhá technologický proces realizovaný strojem – diagnostika technologických procesů. Odpovědi získáme pozorováním vibračních procesů, které jsou součásti chodu stroje, prostřednictvím vhodných zařízení a metod. Úkol vědy je směřován k vyřešení objektivních metod a prostředků diagnostického pozorování a usuzování včetně předložení definitivní- ho diagnostického algoritmu, který nabízí uživatelům sekvenční od- pověď na tyto otázky: – co a kde měřit (jaký proces, místo a směr), – jak měřit (jaký parametr, symptom a jeho část), – jak usuzovat (maximální hodnoty, třídy), preventivní působení. Ve většině případů diagnostiky není znám stav vstupů do strojní- ho systému, proto diagnostický algoritmus musí být odfiltrovaný na změny vstupů napájení, řízení a rušení (viz obrázek č. 1). elektrOmOtOry

13PRO elektRické stROje a POhOny1/2012 3.1 Možnosti posuzování technického stavu asynchronních elektromotorů Dříve než přejdeme k  vibrační dia- gnostice asynchronních elektromotorů budou popsány veškeré možné metody zkoušek strojů, konstrukcí a  jejich ele- mentů. Metody je možné rozdělit do těchto kategorií (viz tab. 1). Stimulační metody, které pro vyhodno- cování musí mít speciální impuls – stimulá- tor, např. světelný zdroj, ultrazvukovou vl- nu, magnetické pole, rentgenové záření, atd. jsou vhodné pro použití pouze v labo- ratořích. Tyto nedestruktivní zkoušky je možno ve většině případů použít pro sa- motné elementy strojů a konstrukcí. Druhou skupinu, která je založena na  pozorování zbytkových procesů, do- provázejících funkci stroje, možno nazvat pasivními diagnostickými metodami. Nejjednodušším druhem těchto diagnos- tických zkoušek jsou tribotechnické dia- gnostické metody, které zjišťují množství a  poměr otěrů obsažených v  mazacích a hydraulických olejích. V této oblasti je velké množství ověřených metodik avšak je nutné rozlišovat co analyzujeme a druh požadovaného výstupu. Termografická diagnostika má velké použití při zjišťování poškození tepelné izolace. Velkou pomoc v  tomto případě poskytují termovizní kamery. Pro měření teplot strojů s velkou provozní důležitostí, na  jejich kluzných ložiscích a  konstruk- cích strojů jsou používány teploměry sta- bilně nainstalované. Z pohledu diagnos- tiky teplota elementu není provozní a kvalitní diagnostickou informací o tech- nickém stavu stroje, protože informuje pouze o bodovém místě, kde je teploměr nainstalován. Také rychlost změn teploty v závislosti na stavu stroje je velmi malá. Jinak je tomu s  vibroakustikou, ke  které patří vibrace, hluk, pulsace pracovního média, akustické emise vyvolaná pracov- ním zatížením. V tomto případě, jak již by- lo uvedeno a obzvlášť při pozorování vib- rací strojů může zhodnotit komplexní stav stroje včetně hlavních uzlů. U rotují- cích strojů a zařízení je rychlost vypovída- jících informací různorodá. Jediným a  podstatným problémem ve  vibrační diagnostice je hodnocení technického stavu elektromotoru – stroje v průběhu provozu, jeho zjištění je nejdůležitějším a  základním úkolem vibrodiagnostiky strojů obecně. Ultrazvuk zde má relativní samostatnost i když je nedílnou součástí akustické bezdemotnážní diagnostiky. Hluk je nedílnou součástí akustické diagnostiky, ale vzhledem k jeho postavení zde samostatně – většinou hygienický parametr. Tab. 1 Metody zjišťování stavu strojů, konstrukcí a jejích dílčích elementů Název metody Podstata Použití Omezení vizuální analýzy Endoskopie Optický náhled přes soustavu čoček Stabilní elementy strojů a konstrukcí Pouze povrchové vady, je nutný přímý přístup Holografie Náhled pomocí trojrozměrného difrakčního obrazu Stabilní elementy strojů a konstrukcí Pouze povrchové vady, je nutný přímý přístup Penetrační barevné nebo fluorescenční Průnik do prasklin viditelných nebo fluorescenčních chemikálií Stabilní elementy strojů a konstrukcí Pouze povrchové vady, je nutný přímý přístup, vady v řádech mm magnetická Práškové Koncentrace ferro prášků v okolí vad a poškození Stabilní elementy strojů a konstrukcí, pouze z ferro materiálů Pouze povrchové vady, je nutný přímý přístup, vady v řádech mm Vířivými proudy Změna amplitudy a fáze proudů v okolí vady Stabilní elementy strojů a konstrukcí, pouze z ferro materiálů, které jsou vodivé Pouze povrchové vady, je nutný přímý přístup, vady v řádech mm. Samostatnou kapitolou jsou ocelová lana. Prozářením Rentgenem Izotopem Neutronem Tlumení, odraz, rozptýlení pronikající radiace nebo paprsků neutronů Stabilní elementy strojů a konstrukcí Drahá a velmi těžká aparatura, bezpodmínečný bezpečný přístup. Vady prostorové, minimální rozměr 2–4 mm. Akustickou emisí Vynucený rozvoj mikropoškození (napěťovým pólem nebo napětím je zdrojem akustické emise – o velmi vysoké frekvenci) Stabilní elementy strojů a konstrukcí včetně rotačních V poslední době jsou dostupná diagnostická zařízení – známé přístroje Prof. Taraby. Ultrazvukem Tlumení, odraz, rozptýlení, změna fáze, rezonance, narážející, akustické vlny Stabilní elementy strojů a konstrukcí Nutný přímý kontakt Zjišťování produktů opotřebení (určení technického stavu) Filtrační vložky Odfiltrováním mazacího oleje na filtru zůstávají produkty opotřebení, které slouží pro množstevní analýzu U stroje v chodu po odebrání vzorku oleje Problémy s určením místa poškození Magnetické zátky Zachycování velkých magnetických částí, které jsou produktem opotřebení a pohybují se v mazací kapalině U stroje v chodu po výměně magnetické zátky Problémy s určením místa poškození a slouží pouze pro velké ferromagnetické částice Ferrografie – částicová analýza Jak je výše uvedeno a pro veškeré částice U stroje v chodu po odebrání vzorku oleje Problémy s určením místa poškození a slouží pouze pro velké ferromagnetické částice Spektrofotometrie (AES, AAS) Spektrografická analýza malých částic po jejich spálení Jak je výše uvedeno, ale s možností rozlišení typů poškození Drahé přístroje Čistota a kód čistoty Průběžné počítání částic v mazacím systému, důležité u hydraulických systémů Stroje v chodu, průběžné odečítání Drahá a velmi náročná instalace Zjišťování kvality maziva Zkušební testy a měřící metody kinematická vizkozita obsah vody nečistoty TBN a kyselost bod vzplanutí spektrometrie penetrační zkouška Zjištění degradace (stárnutí) maziva Nutno rozlišovat. Druh maziva (kapalné, plastické atd.) Druh kapalného (motorový olej, průmyslový olej, speciální olej, řezné kapaliny, atd.) Termografie Analýza infračervených snímků Oteplující se stabilní části strojů a instalací Nutný bezprostřední přístup Termometrie Bodové měření teploty Kluzná ložiska a konstrukce energetických strojů Problémy se stabilitou měření Vibroakustická diagnostika Vibrace Analýza chvění, které generuje stroj Stroje v chodu Bez omezení Akustická diagnostika Měření a analýza akustických vln, které jsou generovány strojem na jeho mirkropoškozeních Elementy strojů pod jmenovitým zatížením Drahé zahraniční přístroje, u nás dostupné přístroje od Prof. Taraby Pulzace média Analýza pulzace média v pracovním prostoru stroje Části strojů (spalovací motory, čerpadla, atd.) Velmi těžký přístup do oblasti měření Hluk Analýza hluku, který generuje stroj Stroje v chodu Metoda je náchylná na rušení Ing. Mečislav Hudeczek, Ph.D. Literatura: Hudeczek, M. Ing., Ph.D.: Zvyšování spolehlivosti asynchronních motorů včetně poháněných strojů elektrOmOtOry

14 PRO elektRické stROje a POhOny 1/2012 elektrOmOtOry generální opravy a revize elektromotorů, transformátorů a elektromagnetů S polečnost Hansen Electric, spol. s r.o. je zaměřena na generální opravy a revize elektromotorů, transformátorů, elektromagne- tů a dalších elektrických strojů v širokém spektru výkonů po celé České republice i Evropě. Naše dílny naleznete v Opavě a Ostravě. Činnost střediska v Opavě je zaměřena na kompletní opravy elektromotorů od malých výkonů, až po elektromotory do hmotnosti 8 tun. V Ostravě provádíme mon- táže a opravy strojů velkých výkonů až do hmotnosti 100 tun. Poskytované služby • opravy asynchronních a synchronních elektromotorů všech kon- strukcí v normálním i nevýbušném provedení • opravy generátorů včetně přepočtu parametrů stroje a výměny magnetického obvodu • opravy stejnosměrných strojů včetně motorů těžních strojů • opravy suchých i olejových transformátorů včetně regenerace oleje • bezdemontážní diagnostika strojů, vibrodiagnostika, termovizní měření, dynamické a provozní vyvažování, laserové ustavování sou- strojí • prodej elektromotorů Siemens, Damel a Breuer Motoren • dodáváme nové hydrogenerátory Proč si vybrat právě nás? Máme dlouholeté zkušenosti v oblasti oprav elektrických strojů. Jsme flexibilní, dokážeme vyhovět rozdílným požadavkům zákazníka. Pro opravy disponujeme moderním technologickým vybavením. Jsme schopni zajistit opravu Vašeho zařízení přímo na pozici stroje. Součás- tí služby je i komplexní diagnostika před i po opravě stroje se srovná- ním výsledků. výroba nových zařízení Vyrábíme nové elektromotory určené do prostředí s nebezpečím vý- buchu. Dodáváme nové hydrogenerátory včetně montáže a servisu. Útvar elektromotory Útvar Elektromotory poskytuje komplexní služby v oblasti oprav elek- trických strojů nízkého i vysokého napětí. Provádíme generální opravy i revize elektromotorů, transformáto- rů, elektromagnetů i ostatních elektrických strojů v širokém spektru výkonů. Provádíme střední a generální opravy hydrogenerátorů. Pro- vedeme demontáž, montáž a případnou opravu stroje u zákazníka, bezdemontážní diagnostiku elektrických vinutí, vibrodiagnostiku, ter- movizní měření, laserové ustavování soustrojí, dynamické vyvažování na vyvažovačkách a provozní vyvažování. Umožníme Vám vyzkoušet Vaše elektromotory na naší zkušebně. Prodáváme elektromotory fi- rem SIEMENS s.r.o. a DAMEL s.a., zprostředkujeme Vám prodej repaso- vaných elektromotorů. Dílny útvaru Elektromotory se nacházejí na  dvou místech, a  to v Opavě a Ostravě. V Opavě je činnost střediska zaměřena na kompletní opravy elektromotorů již od malých výkonů až po elektromotory do hmotnosti 8 tun. V Ostravě je činnost střediska zaměřena na montážní akce a na opravy strojů velkých výkonů až do hmotnosti 100 tun. Zaměstnáváme pracovníky pracující v oboru oprav elektrických strojů už řadu let, kteří mají s  těmito opravami bohaté zkušenosti. V roce 2008 jsme se stali smluvním externím servisním partnerem pro elektromotory společnosti SIEMENS s.r.o. Také kompletní technologické vybavení (ekologická elektrická vy- palovací pec, vakuově-tlaková impregnace, dynamické vyvažovačky, rázový generátor pro test vinutí, analyzátor izolačních odporů, termo- vize, VN zdroje, ...) je na vysoké úrovni. Kvalita celého procesu oprav je pravidelně kontrolována certifiko- vanými orgány zabývajícími se kvalitou. Jsme držiteli certifikátu jakos- ti dle ČSN EN ISO 9001. Máme také oprávnění pro opravy elektrických strojů v nevýbušném provedení. Také v této oblasti je kvalita techno- logie oprav pravidelně kontrolována. Jsme držiteli certifikátů jakosti FTZÚ Ostrava. Jsme autorizovaná opravna elektromotorů firem BREUER MOTOREN GmbH & Co. KG a SIEMENS s.r.o. a smluvní prodejce elektromotorů firem BREUER MOTOREN GmbH & Co. KG a SIEMENS s.r.o. Více informací na stránkách www.opravna-elektromotoru.cz. Hansen Electric spol. s r.o. Těšínská 2977/79C, 746 01 Opava-Předměstí info@hansen-electric.cz www.hansen-electric.cz Provozovna Opava Útvar Elektromotory Komárovská 2 746 01 Opava-Předměstí fax: +420 553 625 571 Provozovna Ostrava Útvar Elektromotory Lihovarská 9 716 10 Ostrava-Radvanice fax:+420 596 247 555

15PRO elektRické stROje a POhOny1/2012 sPOUŠtĚče Princip funkce spouštěče Spouštěče typu INDUSTART pracují na principu externí vírové kotvy, připojené přes kroužky do rotorového obvodu kroužkového asyn- chronního motoru. Vírová klec je realizovaná formou speciálně vy- robené třífázové tlumivky se železným jádrem, se specifickým tva- rem a  vlastnostmi. Jak se při rozběhu asynchronního motoru plynule zmenšuje kmitočet, zmenšuje se i plynule výchozí, velká re- aktance tlumivky. Přirozená, plynulá změna impedance spouštěče tak mění klasickou momentovou charakteristiku asynchronního motoru s kroužkovou kotvou na momentovou charakteristiku asyn- chronního motoru s vírovou kotvou. Motor se proto rozbíhá rovno- měrně, bez skokových urychlujících impulsů obvyklých u klasického odporového spouštěče. Tím se zároveň redukuje elektrické namá- hání vinutí motoru, napájecí sítě a  mechanické namáhání celého pohonu. Základní podmínkou takto navržené vírové kotvy je kvalitní tepel- ná izolace vinutí tlumivky vůči železnému jádru tlumivky, ve kterém při rozběhu vznikají dominantní tepelné ztráty a která dále zvyšuje tepelnou kapacitu spouštěče danou železným jádrem a konstrukcí spouštěče. Předností proti jiným typům spouštěčů je u spouštěčů INDUSTART jejich vysoká tepelná kapacita, malé rozměry a nízká hmotnost, jak vyplývá z  typové tabulky spouštěčů, při absenci jakékoliv kapaliny ve spouštěči a minimalizaci počtu spínacích prvků. Spouštěč ve stan- dardním zapojení obsahuje pouze jediný stykač, který po ukončení rozběhu podle předem nastaveného časového relé, spouštěč zkratu- je. Proto je pro uživatele příjemným překvapením vysoká provozní spolehlivost spouštěče. Provedení spouštěčů indUstart Vlastní spouštěč je tvořený speciálně navrženou a vyrobenou tlu- mivkou na železném jádře. Vinutí tlumivky je tepelně izolované vůči jádru tlumivky, které se během rozběhu zahřívá. V kritických místech vinutí tlumivky jsou zabudovaná tepelná čidla, která při dosažení kri- tického oteplení vinutí iniciují vyřazení spouštěče z chodu a odstave- ní pohonu. Pro větší počet ekvivalentních pohonů s menší četností rozběhů lze objednat i nestandardní provedení, které umožňuje využívat je- den spouštěč pro dva resp. více pohonů. Standardně se spouštěč dodává ve skříních standardu Spálovský v krytí IP54, s kompletně zapojeným přístrojovým vybavením, které obsahuje zkratovací stykač, časové relé, zkratovou ochranu a světel- nou signalizaci rozběh, chod, přehřátí spouštěče. Ovládací napětí je 220 V, 50 Hz. Dodává se i vestavné provedení určené k zástavbě do stávajících rozváděčů zákazníka. Uživatel pak musí respektovat doporučené mini- mální rozměry rozváděče a umístění spouštěče v něm. Skříň rozváděče nemá cizí ventilaci. Při dodatečné zástavbě spouštěče do původního rozváděče se musí vždy dbát na dostatek místa kolem vinutí tlumivky a čelních desek konstrukce spouštěče, které zároveň plní funkci chladi- cích ploch, aby byla umožněná dostatečná cirkulace vzduchu. spouštěče indUstart Předností spouštěče je, že neobsahuje žádné pohyblivé části, kapa- linnou náplň, takže má předpoklady pro dlouhý bezobslužný provoz i v extrémních provozních podmínkách. tepelná ochrana spouštěče Spouštěče jsou vybavené tepelným čidlem typu KLIXON s kontak- tem, který je v normální poloze sepnutý. Čidlo je vyvedené na spodní hraně desky, na kterou jsou vyvedené odbočky vinutí tlumivky. Spouštěče dodávané ve skříňovém provedení mají většinou již ten- to kontakt zapojený v pomocném ovládacím obvodu podle schéma dodávaného společně s dokumentací s níže popsanou filosofií funkce. Kontakt tepelného čidla se zapojuje do pomocného ovládacího obvodu tak, aby došlo k vypnutí a přerušení rozběhu motoru, když se kontakt rozepne během nastavené doby rozběhu na časovém relé. Může se stát, že se kontakt rozepne vlivem tepelné setrvačnosti až po ukončení rozběhu a sepnutí rotorového stykače. Tento problém je u standardně dodávaného skříňového provedení odstraněn pomoc- ným spínacím kontaktem rotorového stykače, který kontakt čidla po sepnutí stykače přemostí. Tepelné čidlo chrání spouštěč před spálením vlivem provozních poruch, nebo chybných manipulací obslužným personálem. Při dodatečně zjištěné vyšší náročnosti rozběhových podmínek (délka rozběhu, počet rozběhů), lze tepelnou kapacitu spouštěče do- datečně zvýšit intenzivní cizí ventilací skříně spouštěče. Použití Spouštěče INDUSTART jsou vhodné pro rozběhy kroužkových asyn- chronních motorů u pohonů: čerpadel, ventilátorů, pasových doprav- níků, jeřábů, hnětačů, lisů, odstředivek a drtičů. Vzhledem k jejich výše popsaným vlastnostem lze je samozřejmě použít: • pro rozběh pohonů s velkými momenty setrvačnosti, • jako náhradu stávajících kapalinových spouštěčů, • pro krátké, opakované rozběhy, Používá se při tom stejné provedení spouštěče a stejná velikost im- pedance, jako při normálním rozběhu. Nezávisle na tom, při jakých zbytkových otáčkách je motor znovu rozbíhán, dosáhne spouštěč au- tomaticky točivý moment odpovídající výkonu motoru, zvolené im- pedanci spouštěče a okamžitým otáčkám motoru. Při této aplikaci je třeba zvážit funkci a nastavení časového relé. Případně doplnit ovlá- dací obvod blokováním, aby se zabránilo sepnutí stykače rotoru bě- hem opakovaného rozběhu. • pro provoz při reverzovaném chodu. Zapojením reverzačního stykače do  obvodu statoru, může být spouštěč použit pro provoz v reverzovaném chodu. Používá se stejná hodnota impedance jako při normálním provozu. Také v tomto reži- mu musí být rotorový stykač (časové relé viz předchozí aplikace) blo- kované, aby se zabránilo sepnutí během rozběhu případně brždění. Točivý moment motoru v reverzovaném chodu odpovídá minimálně momentu při rozběhu. • jako rozběhovou tlumivku pro omezení statorového proudu NN asynchronních motorů s kotvou nakrátko.

16 PRO elektRické stROje a POhOny 1/2012 návrh pohonu s krokovým motorem 1. základní informace Návrh pohonu s krokovým motorem se principielně neliší od jiných elektrických pohonů. Přesto je však třeba dbát některých zvláštností, které mají původ ve speciálních provozních vlastnostech krokových motorů (typická je ztráta kroků). Krokové motory jsou synchronní, mají relativně malý moment se- trvačnosti rotoru, krátké mechanické a elektrické časové konstanty a velký záběrový moment. Statorové póly jsou vystouplé, jejich vinutí se cyklicky napájí proudovými impulzy. Tím vzniká otáčející se mag- netické pole, které rotor skokově sleduje. Na rotoru žádné vinutí není, komutátor se sběracími kroužky krokový motor nemá. Kromě ložisek se tření nikde neuplatňuje, takže krokové motory se vyznačují velkou mechanickou robustností, bezúdržbovým provozem dlouhodobou životností. První krokové motory měly rotor z měkkého železa a s vystouplý- mi póly (hodně pólů, ale malý moment). Pak následovala varianta s rotorem bez vystouplých pólů, z vícenásobně polarizovaného mag- netu (velký moment ale málo kroků). Spojením výhod obou principů (hodně kroků/otáček a velký krou- tící moment) vznikl motor hybridní, který se v dvoufázovém provede- ní nejčastěji používá v průmyslových aplikacích. Tyto motory také na- jdete v prodejního programu Enika.CZ s. r.o. na www.enika.cz. Je třeba ale poznamenat, že oba předchozí typy (označované jako reluktanční a s permanentním magnetem) se stále ještě vyrábějí a to kvůli specifickým aplikacím a nízké ceně. Pohon s krokovým motorem obsahuje ovladač (driver často jen drive), který má řídící logickou část a koncovou výkonovou část. Logická část zpracovává vstupní impulzy (STEP nebo CW a CCW). Podle požadované přesnosti nebo rozlišení nastavuje poměr prou- dů v obou fázích tak, aby základní úhel kroku (1,8° = 200 kroků/otáč- ku) byl poloviční, čtvrtinový, osminový atd. Tato činnost se nazývá mikrokrokování. Vstupní logika dokáže také určit směr otáčení (vstup DIR). Koncová část obsahuje výkonové polovodičové spínací prvky v můstkovém zapojení. Ty jsou řízeny pulzní šířkovou modulací (PWM), velikost střídy definuje proud fázovým vinutím. Nastavení proudu se provádí vícepolohovým přepínačem změnou hodnoty odporu (malá hodnota) zapojeného do série s fázovým vinutím. Fázové vinutí mo- toru se připojuje k výstupní diagonále můstku. Vstupní impulzy v požadovaném časovém sledu a s potřebným kmitočtem (pracovní diagram) generuje řídící jednotka (controller). Řídící jednotka může být součástí ovladače, nebo to může být rozši- řující karta do PLC nebo PC. Zajímavou samostatnou řídící jednotku vyrábí Enika.CZ s. r.o. pod označením generátor pulzů s  rampou. Jedná se o úzký modul s uchycením na lištu DIN 35. Pro řízení jed- notky stačí jen 2 dvouhodnotové vstupy RUN a DIR, které se mohou buď jednoduše aktivovat tlačítky a nebo z předřazeného PLC (LOGO, Easy). Při návrhu řídící části mechanizmu se začíná s výběrem krokového motoru. 2. výběr krokového motoru Dále uvedený postup vychází ze zkušeností získaných komunikací s uživateli a zájemci o zařízení s krokovými motory nebo servomotory. Výběr nelze v žádném případě zjednodušovat nedostatečným zadá- ním požadovaných technických parametrů, vlastností a pracovních podmínek. K tomu je třeba uvést ještě představu o ceně. Následující kroky poskytují vodítko jak při výběru postupovat: 2.1 Název zařízení, kategorie (dopravník, manipulátor, CNC, tester,…). Po- čet, název, poloha (vodorovná/svislá) os. Brzdový mechanizmus (ano/ ne). Možnost použití převodovky (ano/ne). Výkres a popis funkce zaří- zení. 2.2 Technická specifikace pohonu: Kategorie (lineární pohyb vřeteno/šroub, ozubená tyč/pastorek, řemen, řetěz, otočný stůl, navíjecí válec,…) A dále: rychlost, zrychlení, přesnost, rozlišení, charakteristika zátěže jako jsou rozměry, moment setrvačnosti, tření, statické zátěže a uva- žovaný časový diagram pracovního cyklu. 2.3 Spočítejte moment setrvačnosti zátěže(JL): K dispozici jsou vzorce pro výpočet JL pro různé tvary rotujících těles. Obecný vzorec je: JL = ∫ r2 ρdV [kgm²], otáčení kolem osy x, ρ je měrná hmotnost. JL = 4 ( )( )πρ L D 32 1000 1000 Takže pro válcové těleso délky L [mm] a průměru D [mm] je pro ocel je ρ = 7,9 . 10³ kgm¯³ krOkOvÉ mOtOry

17PRO elektRické stROje a POhOny1/2012 µ … koeficient tření (pro tento případ = 0,1) s … stoupání závitu [mm] W …pohybující se hmota [kg] i … převodový poměr F0 …překonávaná síla [N] 2.5 Definice časové závislosti kmitočtu řídícího signálu Kmitočet řídícího signálu definuje rychlost otáčení motoru. Jedno- mu pulzu odpovídá jeden krok, počet kroků/otáček se nastavuje na ovladači. Požadovanou rychlost (otáčky/s) známe ze zadání, takže tak- to jsme se dostali k potřebnému kmitočtu pulzního řídícího signálu. Setrvačný moment zátěže se porovnává s momentem setrvačnos- ti rotoru JM (vždy je uveden v katalogu výrobce) a ten nesmí být men- ší než 1/10 JL . To je bráno jako první předpoklad pro výběr motoru. Samozřejmě, optimální přizpůsobení je JL = JM . Když je motor připojen k zátěži převodovkou (převod i do pomala), je přepočtený moment zmenšen na JL / i². 2.4 Spočítejte statický zatěžovací moment (TL ) Tento moment představuje během pohybu mechanizmu neměn- nou zátěž. Opět se přepočítává převodovým poměrem, ale jako TL / i . Zatěžovací moment způsobí gravitační síla, stlačování pružiny a nebo tření. Pro příklad výpočtu TL je dále velmi zjednodušeně znázorněn me- chanizmus s pohybovým šroubem při vodorovném pohybu: 2.6 Výpočet zrychlovacího a zpomalovacího momentu TA Ten se spočítá podle daného časového průběhu vzorku řídícího signálu a ze setrvačného momentu zátěže (včetně rotoru): TA = (JM + JL ) . π θ / 180 . (f0 – f1 ) / t1 [Nm] JM … setrvačný moment rotoru [kgm²] JL … setrvačný moment zátěže [kgm²] θ … úhel kroku [°] t1 … doba zrychlování [s] t2 … doba zpomalování [s] f0 … max. kmitočet pulzů [1/s] f1 … startovací kmitočet pulzů [1/s] 2.7 Výpočet hnacího momentu TD Pro velikost hnacího momentu platí TD = (TA + TL ) . 1,5 Násobením 1,5 vyjadřujeme bezpečnostní rezervu momentu o 50%. Pozn.: Zvětšení momentu za převodovkou (do pomala) je i krát. A nyní je nutno použít momentovou charakteristiku: ( )JL = . i …[Nm], µ . W . 9,81 + F0 s 2πη 1000 Potřebný hnací moment při maximální rychlosti musí být schopen motor dodat. Při zrychlování musí být pracovní bod motoru pod mo- mentovou charakteristikou (s rezervou). A to je pro výběr motoru všechno. Další nutné podmínky výběru jsou: Startovací kroutící moment při starto- vací rychlosti (f1 ) nesmí být menší než za- těžovací moment TL a pracovní kroutící moment při maximální rychlosti (f0 ) ne- smí být rovněž menší než TL . krOkOvÉ mOtOry

18 PRO elektRické stROje a POhOny 1/2012 Přehled frekvenčních měničů tecO a jejich využití v praxi F irma Konzult Praha s.r.o., která zastupuje firmu TECO Electric & Machinery Co. Ltd., nabízí široký sortiment frekvenčních měni- čů pro řízení otáček asynchronních motorů, který plně pokrývá všechny technické požadavky. Pro orientaci uživatelů jsme připravili stručný přehled dodávaných měničů a jejich typické použití. měniče řada e2 Výkonový rozsah 0,2 až 2,2 kW, skalární řízení, počet programovatel- ných parametrů 28. Měniče E2 jsou vhodné pro jednoduché aplikace, jako je řízení otáček ventilátorů a čerpadel. Dále ovládání klimatizač- ních jednotek, malých kompresorů a dopravníků. Měniče se dodá- vají v krytí IP20 a IP54. Součástí měničů je odrušovací filtr třídy A dle EN 55011. Dosavadní aplikace měničů prokázaly vysokou provozní spolehlivost při nízké pořizovací ceně. měniče řada ev Výkonový rozsah 0,2 až 2,2 kW, vektorové, nebo skalární řízení. Jed- ná se o pokračování řady E2, je rozšířen soubor programovatelných parametrů na 54. Součástí měniče je programovatelný PID regulá- tor. Měniče lze použít v  aplikacích, kde vyhovují měniče řady E2, vektorové řízení umožňuje dosažení vysokého záběrového momen- tu. Tím je možné další použití jako u vrtaček, malých dopravníků s těž- kým rozběhem, navíjecích strojů a pro ovládání průmyslových ven- tilů. Měniče se dodávají v  krytí IP20 a  IP 54. Součástí měniče je odrušovací filtr třídy A. měniče řada l510 Výkonový rozsah 0,2 až 2,2 kW, vektorové řízení. Jedná se o nové mě- niče, které jsou určeny pro stroje a zařízení, kde je zapotřebí nastavit a přesně udržovat otáčky motoru a zajistit vysoký záběrový moment. Řídící jednotka využívá 32 bitový mikroprocesor. Příkladem aplikace jsou výrobní automaty, textilní a montážní stroje. U měniče jsou k dis- posici přídavné desky pro možné řízení z nadřazeného systému v pro- tokolech Profibus, DeviceNet, Ethernet, CANopen. Součástí měniče je odrušovací filtr třídy A. měniče řada 7300-cv Výkonový rozsah 0,4 až 55 kW, vektorové, nebo skalární řízení. Měniče řady CV jsou vhodné pro průmyslové aplikace jako je například řízení čerpadel, ventilátorů, dopravníků, balících strojů, obráběcích strojů, dřevo obráběcích strojů, odstředivek, drtících strojů, kompresorů a podobně. Podstatnou inovací měničů této řady je integrovaný programova- telný PLC automat. Tím je možné použít měnič pro řízení jednodu- chých technologických procesů bez použití přídavných prvků. Příkla- dem jsou autonomní systémy pro ovládání vrat, okenních rolet, pohyblivých schodů, klimatizačních jednotek, kompresorů a balících strojů. Pro programování automatu PLC jsou k disposici programy Driver Link V.2 a program CV Link, který umožňuje vizualizaci technologického procesu. Do výkonu 15 kW je součástí měniče odrušovací filtr třídy A. měniče řada 7300-cvP Výkonový rozsah 0,4 až 55 kW, vektorové, nebo skalární řízení. Kon- strukční řešení vychází z řady CV, je však rozšířen soubor programova- telných parametrů. Měniče umožňují řízení v režimu MASTER-SLAVE, tj. řídící měnič ovládá závislé měniče u kterých měničů je výstupní na- pětí pro motory synchronní. Měniče jsou vhodné pro kaskádní řízení Měnič 7300 EV-201-H1F – 0,75 kW mĚniče a regUlátOry

19PRO elektRické stROje a POhOny1/2012 čerpadel a ventilátorů. Součástí měničů je programovatelný automat PLC s rozšířenými funkcemi pro kaskádní řízení, kdy lze programově zvolit prioritu zapínání měničů podle požadavku zvýšení tlaku, nebo průtoku v řízeném systému. Do výkonu 15 kW je součástí měniče od- rušovací filtr třídy A. měniče řada 7300 Pa Výkonový rozsah 18,5 až 375 kW, skalární řízení. Měniče jsou vhodné pro řízení velkých ventilátorů a čerpadel. Měniče jsou dále používány pro ovládání velkých míchacích strojů, řízení dopravníků a v průmys- lových aplikacích, kde je zapotřebí vysoká spolehlivost pohonu. Přídavná deska umožňuje kaskádní řízení až 6 měničů, nebo ovládat připojení 6 paralelních motorů. měniče řada Penta Měniče jsou určeny pro investiční celky. Jedná se o aplikace, kde jsou těžké pracovní podmínky a je požadována vysoká spolehlivost. Příkladem aplikací je použití v elektrárnách, teplárnách, vodárnách, přečerpacích a výměníkových stanicích, výkonných pracovních strojů, těžebních strojů a zdvíhacích zařízení. Výkonový rozsah 11 až 2 000 kW napájecí napětí 3×400 V, nebo 3×690 V. U měničů je možné volit vektorové řízení v otevřené nebo uzavřené smyčce. Do výkonu 100kW je součástí měniče brzdný střídač. Měniče jsou dodávány v krytí IP20, IP43 a do výkonu 100 kW v krytí IP54. Etherne- rové rozhraní na  řídící desce umožňuje prostřednictvím internetu monitorování funkce, diagnostiku a ovládání měničů z libovolného místa. Do výkonu 55 kW je součástí měniče odrušovací filtr třídy A. U všech měničů kromě řady E2 je možné řízení z počítače, v proto- kolech Modbus, nebo Profibus. Pro měniče jsou k disposici programy umožňující rychlé odladění řídících programů a monitorování funkce v provozních podmínkách. Měnič PENTA 37 KW, krytí IP54 Všechny měniče TECO splňují v oblasti elektromagnetické kompa- tibility normu EN 61800-3. V  oblasti elektrické bezpečnosti jsou splněny normy EN 50178 a IEC 61508. MĚNIČE FREKVENCE TECO ELECTRIC NOVÁ SÉRIE EV – INTEGROVANÝ PID REGULÁTOR Špičková kvality a výhodné ceny Měniče jsou určeny pro regulaci otáček asynchronních motorů od 0,2 kW do 400 kW • moderní japonská koncepce, malé rozměry a hmotnost • velký rozsah programovacích funkcí, vektorové řízení • mezinárodní atest pro elektromagnetickou kompatibilitu • záruční a pozáruční servis KONZULT PRAHA, s.r.o. U Libeňského pivovaru 10, 180 00 Praha 8 tel.: 266 317 764, 284 820 106, fax: 284 820 098 e-mail: info@konzult.cz http://www.konzult.cz mĚniče a regUlátOry

20 PRO elektRické stROje a POhOny 1/2012 decentrální měniče nOrd až do 22 kW D ecentrální měniče se hojně používají zejména pro dopravníky, míchadla a čerpadla. NORD DRIVESYSTEMS dodává řadu měničů SK200E v provedeních IP55 a IP66 a od letošního roku rozšiřuje rozsah výkonů od 11 do 22 kW. sk200e – decentrální měnič Měniče SK200E jsou přizpůsobeny pro nasazení mimo rozváděč. Krytí je IP55, resp. IP66 dle provedení, pracovní teplota od -25°C do +50°C (vyšší výkony 40°C). Je možná přímá montáž na motor, nebo pomocí adaptéru kdekoliv na povrch. Řízení je vektorové (bez zpětné vazby nebo s). Měnič má integrovaný brzdný chopper pro připojení brzdného odporu a brzdo- vý usměrňovač. To znamená, že lze připojit přímo cívku elektromagnetic- ké brzdy. Dle provedení může mít měnič vstup pro funkci Bezpečný stop (až do kategorie 4). Měniče mají EMC odrušovací filtr. Pro základní aplikace lze využít vestavěné otočné voliče na čelní straně měniče – těmi lze nastavit žádanou rychlost a rampu rozběhu/doběhu. Pro složitější aplikace je k dispozici příruční programovací panel, kterým lze měnič nastavit i zkušebně ovládat. Pro pohodlné nastavení včetně diagnostiky je pak vhodné využít software NORDCON. Ten je poskytován zdarma, nutný je jen propojovací kabel s měničem (bez převodníku). Proč decentrální měniče? Decentrálním měničem se rozumí měnič, který je umístěn přímo v technologii – tedy mimo centrální rozváděč. Použití těchto měničů je výhodné v mnoha případech, ale zejména v případech, kdy je umístění pohonů prostorově odlehlé – dopravní systémy, čerpadlové jednotky, atd. Výhodné je použití i v případě velmi jednoduché aplikace, kdy by bylo nutné vyrábět rozváděč jen kvůli měniči. Vyšší cena měniče je vyvážena nižšími náklady na instalaci – nestíněné kabely pro napájení, celkově menší množství kabelů (brzdy a termistory obsluhuje měnič interně) a úsporami v prostoru rozváděče – nejen menší rozváděč, ale rovněž řešení problému s klimatizací rozváděče. sk200e – robustní provedení, snadný servis Měnič je navržen tak, aby vydržel nepříznivé vlivy okolí. Krom nízké pro- vozní teploty (od -25°C) je možné dodat měnič i v provedení Ex II D – pro prostředí s nebezpečím výbuchu prachů. To umožňuje nasazení v mlý- nech, pilách, textilním průmyslu a podobně. Měnič SK200E je tvořen hliníkovými odlitky a  má tedy vysokou mechanickou odolnost. Ve  spodní části jsou svorkovnice pro silové a ovládací kabely, v horní části samotný měnič. Pokud je nutná jeho vý- měna, demontuje se horní část měniče, která je nasazená na konektory ve spodní části. Parametry měniče jsou uchovány v paměťovém modulu, který lze do nového měniče přehodit bez použití nástrojů. Výměna je tedy snadnější než u rozváděčového měniče, kde hrozí záměna vodičů a chyba v naprogramování náhradního měniče. sk200e – jednoduché nasazení Měnič je v případě montáže na motoru připraven k provozu prakticky okamžitě – parametry motoru jsou nastaveny při montáži měniče. Po- kud je nutné přizpůsobit další parametry, má uživatel několik možností. SK200E – pohon otočného stolu SK200E a kuželočelní převodovka mĚniče a regUlátOry

21PRO elektRické stROje a POhOny1/2012 V  současné době narůstá počet dotazů jakým způsobem prová- dět posuzování bezpečnosti a provádění údržby u provozova- ných technologických linek. Bohužel na tento dotaz není mož- né odpovědět bez uvedení nezáživného textu avšak bezpodmínečně nutného pro pochopení této problematiky. Termín „strojní zařízení“ zahrnuje také sestavu strojů, které jsou za účelem dosažení stejného cíle uspořádány a ovládány tak, aby fungovaly jako integrální celek. Strojní zařízení (stroj) [machinery (machine)] montážní celek sestavený z částí nebo součástí strojů, z nichž je alespoň jedna pohyblivá, s příslušným pohonným systémem, vzájemně spojenými za účelem specificky přesně stanoveného použití; Jak definice uvádí, až na výjimky, je nutné technologickou linku posu- zovat jako strojní zařízení a také podle toho posuzovat jeho bezpeč- nost a to i při provozování. Pro strojní zařízení jako pro stanový výrobek (nový), je nutné bez vý- hrady respektovat požadavky zákona č.22/1997 Sb. v platném znění a tomu odpovídající základní požadavky těch nařízení vlády, které se na stanovený výrobek vztahují. V následujícím textu uvedeme několik důležitých ustanovení, které by vám při posuzování bezpečnosti stanovených výrobků a při jejich pro- vozování měli pomoci. NAŘÍZENÍ VLÁDY č.176/2008 Sb., o technických požadavcích na strojní zařízení § 1 Základní ustanovení (1) Toto nařízení zapracovává příslušné předpisy Evropských společenství a upravuje technické požadavky na a) strojní zařízení, b) vyměnitelná přídavná zařízení, c) bezpečnostní součásti, d) příslušenství pro zdvihání, e) řetězy, lana a popruhy, f) odnímatelná mechanická převodová zařízení, g) neúplná strojní zařízení. (2) Stanovenými výrobky podle tohoto nařízení jsou ve smyslu § 12 odst. 1 písm. a) zákona všechny výrobky uvedené v odstavci 1 písm. a) až g). (3) Ustanovení § 3 až §9 a příloh k tomuto nařízení, která se týkají strojních zařízení, se vztahují rovněž na výrobky uvedené v odstavci 1 písm. b) až f). (4) Toto nařízení se nevztahuje na: a) bezpečnostní součásti, které mají být použity jako náhradní součásti k nahrazení totožných součástí a které jsou dodány výrobcem původního strojního zařízení, b) zvláštní zařízení určená k používání na výstavištích nebo v lunaparcích, c) strojní zařízení zvláště navrhovaná pro jaderná zařízení nebo která mají být uvedena do provozu v jaderných zařízeních, jejichž porucha může způsobit únik radioaktivity, d) zbraně, včetně střelných zbraní, e) dopravní prostředky, kterými jsou: 1. zemědělské a lesnické traktory, pokud rizika uvedená v příloze č. 1 k tomuto nařízení jsou již obsažena v příslušném právním předpisu Evropských společenství, kromě strojního zařízení namontovaného na těchto vozidlech, 2. motorová vozidla a jejich přípojná vozidla, na něž se vztahuje přísluš- ný právní předpis Evropských společenství, kromě strojního zařízení namontovaného na těchto vozidlech, 3.vozidla,na něžsevztahujepříslušnýprávnípředpisEvropskýchspole- čenství, kromě strojního zařízení namontovaného na těchto vozidlech, 4. motorová vozidla určená výhradně pro sportovní soutěže a 5.dopravníprostředkyurčenék leteckénebovodnípřepravěnebok pře- pravě po dráhách, kromě strojního zařízení namontovaného na těchto dopravních prostředcích, f) námořní plavidla, pohyblivá příbřežní zařízení a strojní zařízení instalo- vaná na palubě těchto plavidel nebo zařízení, g) strojní zařízení zvláště navrhovaná a konstruovaná pro vojenské nebo policejní účely, h) strojní zařízení zvláště navrhovaná a konstruovaná pro výzkumné úče- ly pro časově omezené použití v laboratořích, i) důlní těžní zařízení, j) strojní zařízení jevištní techniky určená k přesunu účinkujících během představení, k) elektrické a elektronické výrobky následujících skupin, pokud se na ně vztahuje nařízení vlády č. 17/2003 Sb., kterým se stanoví technické poža- davky na elektrická zařízení nízkého napětí, kterými jsou 1. spotřebiče pro domácnost určené k použití v domácím prostředí, 2. audio a video přístroje, 3. zařízení pro informační technologie, 4. běžné kancelářské stroje, 5. spínače nízkého napětí a řídicí jednotky, 6. elektromotory, l) vysokonapěťová elektrická zařízení, kterými jsou 1. spínací a řídicí zařízení, 2. transformátory. § 2 Základní pojmy Pro účely tohoto nařízení se rozumí a) strojním zařízením 1. soubor, který je vybaven nebo má být vybaven poháněcím systé- mem, který nepoužívá přímo vynaloženou lidskou nebo zvířecí sílu, sestavený z částí nebo součástí, z nichž alespoň jedna je pohyblivá, vzájemně spojených za účelem stanoveného použití, 2. soubor uvedený v bodě 1, kterému chybí pouze ty součásti, které jej spojují s místem použití nebo se zdroji energie a pohybu, Posuzování bezpečnosti a provádění údržby u provozovaných technologických linek POhOny v PrůmyslU

22 PRO elektRické stROje a POhOny 1/2012 3. soubor uvedený v bodě 1 nebo 2, který je schopen fungovat až po na- montování na dopravní prostředek nebo po instalaci v budově nebo na konstrukci, 4. soubory strojních zařízení uvedené v bodě 1, 2 nebo 3 nebo soubor neúplných strojních zařízení, které jsou za účelem dosažení stejného výsledku uspořádány a ovládány tak, aby fungovaly jako integrovaný celek, nebo 5. soubor sestavený z částí nebo součástí, z nichž alespoň jedna je po- hyblivá, vzájemně spojených za účelem zvedání břemen a jejichž jedi- ným zdrojem energie je přímo vynaložená lidská síla, b) vyměnitelným přídavným zařízením takové zařízení, které po uvedení strojního zařízení nebo traktoru do provozu je k tomuto strojnímu zařízení nebo traktoru připojeno obsluhou za  účelem pozměnění jeho funkce nebo přidání nové funkce, není-li toto zařízení nástrojem, c) bezpečnostní součástí taková součást strojního zařízení, 1. která plní bezpečnostní funkci, 2. která se uvádí na trh samostatně, 3. jejíž selhání nebo chybná funkce ohrožuje bezpečnost osob a 4. která není nezbytná k tomu, aby strojní zařízení fungovalo, nebo po- mocí níž je možno nahradit běžné součásti nezbytné pro fungování strojního zařízení. Příkladný seznam bezpečnostních součástí je uveden v příloze č. 5 k tomu- to nařízení, d) příslušenstvím pro zdvihání součást nebo zařízení, které, aniž by bylo připojenoke zdvihacímustrojnímuzařízení,umožňujeuchyceníbřemene, kterésenacházímezistrojnímzařízeníma břemenemčina samostatném břemeni, nebo které je určeno k tomu, aby tvořilo nedílnou součást bře- mene, a které se uvádí na trh samostatně; za příslušenství pro zdvihání se považují rovněž vázací prostředky a jejich součásti, e) řetězy, lany a popruhy takové řetězy, lana a popruhy, které jsou navrže- nya konstruoványproúčelyzvedáníjakosoučáststrojenebopříslušenství pro zdvihání, f) odnímatelným mechanickým převodovým zařízením odnímatelná součást přenášející energii ze strojního zařízení s vlastním pohonem nebo z traktoru na poháněný stroj, která propojuje jejich první pevná ložiska; pokud se uvádí na trh s ochranným krytem, považuje se za jeden výrobek, g) neúplným strojním zařízením soubor, který sám o sobě nemůže plnit určitou funkci. Neúplné strojní zařízení je určeno pouze k zabudování do jiného strojního zařízení nebo do jiného neúplného strojního zařízení či zařízení nebo ke smontování s nimi, čímž se vytvoří strojní zařízení, na něž se vztahuje toto nařízení; poháněcí systém je neúplným strojním zařízením. § 3 Základní požadavky (1) Základní požadavky, které musí strojní zařízení splňovat, jsou uvedeny v příloze č. 1 k tomuto nařízení. (2) Jestliže strojní zařízení splňuje příslušné ustanovení a) harmonizované evropské normy, na niž je zveřejněn odkaz v Úřed- ním věstníku Evropské unie, b) harmonizované české technické normy, která přejímá normu podle písmene a), nebo c) zahraniční technické normy v členském státě Evropské unie, která přejímá normu podle písmene a), které se vztahuje k příslušnému zá- kladnímu požadavku, má se za to, že tento základní požadavek je spl- něn. To neplatí, byl-li odkaz z Úředního věstníku Evropské unie stažen. (3) Požadavky stanovené pro strojní zařízení ve zvláštních právních před- pisech nejsou, pokud jde o rizika uvedená v příloze č. 1 k tomuto nařízení, tímto nařízením dotčeny. § 4 Uvádění na trh nebo do provozu (1) Strojní zařízení může být uvedeno na trh nebo do provozu, pokud a) jsou splněny požadavky uvedené v odstavci 2 a b) je provedeno tak, aby za předpokladu, že je řádně instalováno, udržo- vánoa používánoproúčely,ke kterýmjeurčeno,a za podmínek,kterélze důvodněpředvídat,neohrožovalozdravía bezpečnostosob,popřípadě domácích zvířat nebo majetek. (2) Před uvedením strojního zařízení na trh nebo do provozu výrobce nebo jeho zplnomocněný zástupce zajišťuje posouzení shody podle § 5, při- čemž a) zajišťuje, aby byla k dispozici technická dokumentace podle oddílu A přílohy č. 7 k tomuto nařízení, b) zajišťuje ke strojnímu zařízení potřebné informace, zejména návody, c) vydává ES prohlášení o shodě podle části 1 oddílu A přílohy č. 2 k to- muto nařízení a zajišťuje, aby toto prohlášení bylo přiloženo ke strojní- mu zařízení, d) opatřuje strojní zařízení označením CE podle § 8. (3) Neúplné strojní zařízení může být uvedeno na trh, pokud výrobce nebo jeho zplnomocněný zástupce zajistil provedení postupu podle § 6. (4) Za uvedená na trh se považují i strojní zařízení vyrobená nebo doveze- ná pro vlastní provozní potřeby při podnikání. (5) Pokud nelze určit osobu, která strojní zařízení nebo neúplné strojní za- řízení za účelem uvedení na trh vyrobila nebo navrhla a opatřila vlastním jménem nebo značkou, ustanovení tohoto nařízení, týkající se výrobce, se vztahují na osobu, která strojní zařízení nebo neúplné strojní zařízení uvá- dí na trh nebo do provozu. (6) Strojní zařízení a neúplná strojní zařízení, která nesplňují požadavky tohoto nařízení, mohou být vystavována na veletrzích, výstavách, při předvádění a podobných akcích za předpokladu, že viditelné označení zřetelně udává, že tato strojní zařízení nejsou ve shodě s požadavky to- hoto nařízení a že nebudou uvedena na trh nebo do provozu, dokud nebude zajištěna jejich shoda s požadavky tohoto nařízení. V průběhu předvádění takovýchto strojních zařízení nebo neúplných strojních zaří- zení musí být přijata přiměřená bezpečnostní opatření pro zajištění bez- pečnosti osob. POhOny v PrůmyslU

23PRO elektRické stROje a POhOny1/2012 § 5 Postupy posuzování shody (1) K posouzení shody strojních zařízení s tímto nařízením použije výrobce nebo jeho zplnomocněný zástupce jeden z postupů posuzování shody podle odstavců 2 až 4. (2) Není-li strojní zařízení uvedeno v příloze č. 4 k tomuto nařízení, použije výrobcenebojehozplnomocněnýzástupcepostupposuzováníshodyinter- ním řízením výroby strojního zařízení podle přílohy č. 8 k tomuto nařízení. (3)Je-listrojnízařízeníuvedenov přílozeč.4k tomutonařízenía je-livyrobe- no podle harmonizovaných norem uvedených v § 3 odst. 2 a pokud tyto normy zahrnují všechny příslušné základní požadavky na ochranu zdraví a bezpečnosti, použije výrobce nebo jeho zplnomocněný zástupce postup a) posuzování shody interním řízením výroby strojního zařízení podle přílohy č. 8 k tomuto nařízení, b) ES přezkoušení typu podle přílohy č. 9 k tomuto nařízení a interní ří- zení výroby strojního zařízení podle bodu 3 přílohy č. 8 k tomuto naříze- ní, nebo c)komplexnízabezpečováníjakostipodlepřílohyč.10k tomutonařízení. (4) Je-li strojní zařízení uvedeno v příloze č. 4 k tomuto nařízení a nebylo-li vy- robeno podle harmonizovaných norem uvedených v § 3 odst. 2, nebo bylo-li vyrobenopodletěchtonorempouzečástečně,nebonezahrnují-liharmonizo- vané normy všechny příslušné základní požadavky na ochranu zdraví a bez- pečnosti, nebo pokud pro dotyčné strojní zařízení neexistují žádné harmoni- zovanénormy,výrobcenebojehozplnomocněnýzástupcepoužijípostup a) ES přezkoušení typu podle přílohy č. 9 k tomuto nařízení a posuzová- ní shody interním řízením výroby strojního zařízení podle bodu 3 přílo- hy č. 8 k tomuto nařízení, nebo b)komplexnízabezpečováníjakostipodlepřílohyč.10k tomutonařízení. (5) Za účelem zajištění postupů podle odstavců 2 až 4 musí mít výrobce nebo jeho zplnomocněný zástupce k dispozici nezbytné prostředky k za- jištění toho, aby strojní zařízení splňovalo základní požadavky na ochra- nu zdraví a bezpečnosti stanovené v příloze č. 1 k tomuto nařízení. Tak jak jsou pro výrobce uvedeny základní požadavky na bezpečnost u stanovených výrobků, stejně jsou stanoveny požadavky na tvorbu průvodní dokumentace od výrobce, která musí být součástí strojního zařízení při„předávání“ výrobku. Tuto záležitost je řešena pomocí har- monizované normy ČSN EN ISO 12100: 6.4.5 Průvodní dokumentace (zvláště návod k používání) 6.4.5.1 Obsah Návod k používání nebo jiné psané instrukce (např. na obalu) musí obsa- hovat mimo jiné následující: a) informacetýkajícísepřepravy,manipulacea uskladněnístroje,například 1) podmínky uskladnění stroje, 2) rozměry, hodnotu(y) hmotnosti, polohu těžiště (těžišť), a 3) označení pro manipulaci (např. náčrty označující místa pro upevně- ní zdvihacího zařízení); b) informace týkající se instalace a uvedení stroje do provozu, například 1) požadavky na  upevnění/ukotvení a  požadavky na  tlumení hluku a vibrací, 2) podmínky montáže a sestavení, 3) prostor potřebný pro používání a údržbu, 4) přípustné podmínky prostředí (např. teplota, vlhkost, vibrace, elektro- magnetické záření), 5) instrukce pro připojení stroje ke zdroji energie (zvláště o ochraně pro- ti elektrickému přetížení), 6) pokyny o odstraňování/likvidaci odpadu, a 7) pokud je to nutné, doporučení o ochranných opatřeních, která musí být zajištěnauživatelem–napříkladdalšíbezpečnostnízařízení(vizobrázek2, poznámkad),bezpečnévzdálenosti,bezpečnostníznačkya signály; c) informace, týkající se vlastního stroje, například 1) detailní popis stroje, jeho příslušenství, jeho ochranných krytů a/ nebo ochranných zařízení, 2) úplný rozsah použití, pro která je stroj určen včetně zakázaného pou- žívání, pokud taková existují, přičemž je nutno vzít v úvahu všechna provedení základního stroje, pokud je to účelné, 3) diagramy (zejména schematické znázornění bezpečnostních funkcí), 4) údaje o hluku a vibracích vyzařovaných strojem, záření, plynech, vý- parech, prachu s odkazem na použitou metodu měření (včetně nejisto- ty měření), 5) technická dokumentace o elektrickém zařízení (viz IEC 60204), a 6) doklady potvrzující, že stroj je ve shodě se závaznými požadavky; d) informace, týkající se používání stroje, například 1) o předpokládaném používání stroje, 2) o ručním ovládání (ovládačích), 3) o seřizování a nastavování, 4) o režimech a prostředcích pro zastavení (zejména nouzové zastavení), 5) o rizicích, která nemohla být vyloučena ochrannými opatřeními po- užitými konstruktérem, 6) o jednotlivých rizicích, která mohou být vytvářena určitým použitím stroje, použitím určitých příslušenství a o specifických bezpečnostních zařízeních, která jsou nezbytná pro taková použití, 7) o předvídatelném nesprávném použití a zakázaném používání, 8) o identifikaci závady a jejího místa, o opravě a o opětném spuštění po zásahu, a 9) o používání osobních ochranných prostředků, které musí být použity, a požadovaném zaškolení; e) informace pro údržbu, například 1) povaha a četnost prohlídek pro bezpečnostní funkce, 2)specifikacenáhradníchčástí,kterémajíbýtpoužity,jestližejeovlivně- no zdraví a bezpečnost obsluhujících, 3) instrukce, týkající se činností při údržbě, které vyžadují určité technic- ké znalosti nebo zvláštní zručnost, a proto mohou být prováděny vý- hradně odborně způsobilými osobami (například pracovníky údržby, specialisty), 4)instrukce,týkajícísetakovýchčinnostípřiúdržbě(např.výměnačástí, atd.), jejichž provádění nevyžaduje zvláštní zručnost a tudíž mohou být prováděny uživateli (např. obsluhou) a 5) nákresy a diagramy, které umožňují, aby pracovníci údržby provádě- li své úkoly racionálně (zejména úkoly související s vyhledáváním zá- vad); f) informace, týkající se vyřazení z provozu, demontáže a likvidace; g) informace pro nouzové situace, například 1) pracovní postupy, které mají být dodrženy v případě úrazu nebo ha- várie, 2) typ protipožárního zařízení, které se má použít, a 3) varování před možnou emisí nebo únikem škodlivé látky (látek), a pokud je to možné, indikace prostředků k potlačení jejich účinků; h) instrukce pro údržbu pro odborně způsobilé osoby (viz výše uvedená odrážka e) 3)), a instrukce pro údržbu pro ostatní osoby (viz výše uvede- ná odrážka e) 4)) mají být od sebe jednoznačně odděleny. 6.4.5.2 Tvorba návodu k používání Pro tvorbu a prezentaci návodu k používání platí následující. a) Typ a velikost tisku musí zajistit nejlepší možnou čitelnost. Bezpečnostní výstrahy a/nebo upozornění se mají zdůraznit barvami, symboly a/ nebo velkým tiskem. POhOny v PrůmyslU

24 PRO elektRické stROje a POhOny 1/2012 b) Informace pro používání musí být uvedeny v jazyce (jazycích) té země, ve které bude stroj prvotně používán a v originální verzi. Pokud má být použito více než jednoho jazyka, měl by být jeden jazyk od druhého snadno rozlišitelný, a mělo by se zajistit, aby přeložený text a odpovída- jící obrázky byly pohromadě. POZNÁMKA: V některých zemí je požadavek používání specifického ja- zyka (jazyků) zakotven v právních požadavcích. c) Kdykoliv to napomůže srozumitelnosti, má se text podpořit ilustracemi. Ilustracesemajídoplnitpísemnýmidetaily,kteréumožní,napříkladna- jít a identifikovat ruční ovládání (ovládače). Ilustrace se nemají oddělo- vat od doprovodného textu a mají sledovat posloupnost operací. d) Tam, kde to napomůže srozumitelnosti, se má uvažovat o uvádění infor- mací ve formě tabulek. Tabulky mají být v blízkosti odpovídajícího textu. e) Má se zvážit použití barev, zejména u součástí, které je nutné rychle identifikovat. f) Pokud jsou informace pro uživatele dlouhé, má se uvádět obsah a/ nebo rejstřík. g) Bezpečnostní instrukce, které zahrnují okamžitý zásah, mají být uvede- ny ve formě, která je snadno dostupná obsluze. 6.4.5.3 Navrhování a sestavování informací pro používání Pro navrhování a sestavování návodu k používání platí následující. a) Vztah k modelu: informace se musí jasně vztahovat k určitému modelu stroje a, je-li to nezbytné, k ostatním vhodným identifikacím (například sériovým číslem). b) Komunikační zásady: pokud se připravují informace pro používání, má se sledovat komunikační proces „vidět – myslet – používat“ tak, aby se dosáhlo maximálního účinku, a má se postupovat podle sledu operací. Mají se předvídat otázky „jak?“ a „proč?“, a má se na ně odpovědět. c) Informace pro používání musí být tak jednoduché a stručné, jak je jen možné a mají být vyjádřeny odpovídajícími termíny a jednotkami s jas- ným vysvětlením neobvyklých technických termínů. d) Pokud se předpokládá, že stroj bude používán amatéry, mají se instruk- ce napsat takovou formou, aby byly pro amatérské uživatele snadno pochopitelné. Pokud se pro bezpečné používání stroje vyžadují osobní ochranné prostředky, má být uvedeno jasné doporučení, např. na oba- lu, jakož i  na  stroji, aby tato informace byla nápadně zobrazena na předmětu prodeje. e) Životnost a dostupnost dokumentace: dokumenty poskytující instruk- ce pro používání mají být vyhotoveny v trvanlivém provedení (tj. mají vydržet časté používání uživatelem). Může být užitečné označit je nápi- sem „Udržuj pro další použití“. Pokud jsou informace pro používání k dispozici v elektronické formě (CD, DVD, zvuková páska, hard disk, atd.), musí být bezpečnostní informace, které vyžadují okamžitý zásah, vždy podpořeny tištěnou kopií, která je snadno dostupná. jak z požadavků evropské legislativy vyplývá, návod po- užívání a es prohlášení o shodě musí být uvedeno v jazyce uživatele!!! Velice neznámou záležitostí je posuzování bezpečnosti u provozova- ných zařízení. Takto skutečnost je řešena jednoznačně nařízením vlá- dy č.378/2001 Sb., kterým se stanoví bližší požadavky na bezpečný provoz a používání strojů, technických zařízení, přístrojů a nářadí Toto nařízení nabývá účinnosti dnem 1. ledna 2003. § 1 Toto nařízení se vztahuje, v souladu s právem Evropských společenství, na  bezpečný provoz a  používání strojů, technických zařízení, přístrojů a nářadí (dále jen „zařízení“), pokud požadavky na bezpečnost provozu a používání zařízení nestanoví zvláštní právní předpis jinak. § 2 Pro účely tohoto nařízení se rozumí a) používáním zařízení činnost spojená zejména se spouštěním, zastavo- váním, dopravou, opravou, seřizováním, manipulací, úpravou, údrž- bou a čištěním po celou dobu jeho provozu, b) nebezpečným prostorem prostor uvnitř nebo vně zařízení, ve kterém je zaměstnanec vystaven riziku ohrožení zdraví, c) ochranným zařízením mechanické, elektrické, elektronické nebo jiné obdobné zařízení sloužící k bezpečnosti a ochraně života a zdraví za- městnanců, d) obsluhou zaměstnanec, který zařízení používá a  je k  této činnosti oprávněn, e) průvodní dokumentací soubor dokumentů obsahujících návod vý- robcepromontáž,manipulaci,opravy,údržbu,výchozía následnépra- videlné kontroly a revize zařízení, jakož i pokyny pro případnou výměnu nebo změnu částí zařízení, f) provozní dokumentací soubor dokumentů obsahujících průvodní dokumentaci, záznam o poslední nebo mimořádné revizi nebo kontro- le, stanoví-li tak zvláštní právní předpis, nebo pokud takový právní předpis není vydán, stanoví-li tak průvodní dokumentace nebo za- městnavatel, g) místním provozním bezpečnostním předpisem předpis zaměstna- vatele upravující zejména pracovní technologické postupy pro použí- vání zařízení a pravidla pohybu zařízení a zaměstnanců v prostorech a na pracovištích zaměstnavatele, h) normovou hodnotou konkrétní technický požadavek obsažený v pří- slušné české technické normě. § 3 (1) Minimálními požadavky na  bezpečný provoz a  používání zařízení v závislosti na příslušném riziku vytvářeném daným zařízením jsou a) používání zařízení k účelům a za podmínek, pro které je určeno, v sou- ladu s provozní dokumentací; zaměstnavatel může stanovit další po- žadavky na  bezpečnost místním provozním bezpečnostním předpi- sem, a to minimálně v rozsahu daném normovou hodnotou, b) zaměstnavatelem stanovený bezpečný přístup obsluhy k zařízení a do- statečný manipulační prostor se zřetelem na  technologický proces a organizaci práce, umožňující bezpečné používání zařízení, c) přivádění nebo odvádění všech forem energií a látek, užívaných nebo vyráběných, bezpečným způsobem, d) vybavení zařízení zábranou nebo ochranným zařízením nebo přijetí opatření tam, kde existuje riziko kontaktu nebo zachycení zaměstnan- ce pohybujícími se částmi pracovního zařízení nebo pádu břemene, e) montování a demontování zařízení za bezpečných podmínek v soula- du s návodem dodaným výrobcem, nebo není-li návod výrobce k dis- pozici, návodem stanoveným zaměstnavatelem, f) ochrana zaměstnance proti nebezpečnému dotyku u zařízení pod na- pětím a před jevy vyvolanými účinky elektřiny, g) ochrana zařízení, které může být vystaveno účinkům atmosférické elek- třiny, zejména zasažení bleskem, h) umístění ovládacích prvků ovlivňujících bezpečnost provozu zařízení mimonebezpečnéprostory,bezpečnéovládání,a toi v případějejichpo- ruchy nebo poškození, dobrá viditelnost, rozpoznatelnost a v určených případech příslušné označení; nemohou-li být ovládací prvky z technic- kýchdůvodůumístěnymimonebezpečnéprostory,nesmíbýtjejichovlá- dání zdrojem nebezpečí, a to ani v důsledku nahodilého úkonu, i) spouštění zařízení pouze záměrným úkonem obsluhy pomocí ovláda- če, který je k tomu účelu určen, l) vybavení ovládačem pro úplné bezpečné zastavení; v době, kdy se zaří- zení nepoužívá, jeho vypnutí a ve stanovených případech jeho odpoje- ní od zdrojů energií a zabezpečení, POhOny v PrůmyslU

25PRO elektRické stROje a POhOny1/2012 POhOny v PrůmyslU k) vybavení ovládačem pro nouzové zastavení, který zablokuje spouštěcí ovládače tam, kde je to nutné; současně se zastavením chodu zařízení nebo jeho nebezpečné části se musí vypnout přívody energií k jeho po- honům, s výjimkou případů, kdyby tím došlo k ohrožení života nebo zdraví zaměstnanců, l) vybavení zařízení zřetelně identifikovatelnými zařízeními pro jeho od- pojení od všech zdrojů energií; následné připojení zařízení ke zdrojům energie nesmí představovat pro zaměstnance žádné riziko, m) vybavení pracoviště, kde je umístěno zařízení, ovládači k zastavení ně- kterého nebo všech zařízení v závislosti na druhu rizika, n) upevnění, ukotvení nebo zajištění zařízení nebo jeho části vhodným způsobem, je-li to nutné pro bezpečný provoz a používání, o) neohrožování zaměstnance rizikovými faktory, například hlukem, vib- racemi nebo teplotami, které vyvíjí zařízení, p) v případě potřeby označení výstražnými nebo informačními značkami, sděleními, značením nebo signalizací, které jsou srozumitelné, mají jedno- značnýcharaktera nesmíbýtpoškozoványběžnýmprovozemzařízení,a r) vybavení vhodným ochranným zařízením a zabezpečením před ohro- žením života a poškozením zdraví tak, aby chránilo zaměstnance ze- jména 1. před padajícími, odlétajícími nebo vymrštěnými předměty uvolněný- mi ze zařízení, 2. před rizikem požáru nebo výbuchu s následným požárem nebo účin- ků výbušných směsí látek vyráběných, užívaných nebo skladovaných v zařízení, 3. před nebezpečím vzniklým vypouštěním nebo únikem plynných, ka- palných nebo tuhých emisí, 4. před možným poškozením zdraví zaměstnance způsobeným zachy- cením nebo destrukcí pohybující se části zařízení. (2) Oprava, seřizování, úprava, údržba a čištění zařízení se provádějí, jen je-li zařízení odpojeno od přívodů energií; není-li to technicky možné, uči- ní se vhodná ochranná opatření. (3) Obsluha musí mít možnost se přesvědčit, že v nebezpečných prosto- rech se nenachází žádný zaměstnanec; pokud nelze tento požadavek spl- nit, bezpečnostní systém před spuštěním, popřípadě zastavením zařízení musí vydávat zvukový nebo i viditelný výstražný signál, aby zaměstnanci zdržující se v nebezpečném prostoru měli vždy dostatek času nebezpečný prostor opustit. (4) Ochranné zařízení a) musí mít pevnou konstrukci odolnou proti poškození, b)musíbýtumístěnov bezpečnévzdálenostiod nebezpečnéhoprostoru, c) nesmí bránit montáži, opravě, údržbě, seřizování, manipulaci a čiš- tění; přístup zaměstnance musí být omezen pouze na tu část zařízení, kde je prováděna činnost, a to pokud možno bez sejmutí ochranného zařízení, d) nesmí být snadno odnímatelné nebo odpojitelné, e) nesmí omezovat výhled na provoz zařízení více, než je nezbytně nutné, f) musí splňovat další technické požadavky na blokování nebo jištění stanovené zvláštním právním předpisem, popřípadě normovou hod- notou, nevyplývají-li další požadavky ze zvláštního právního předpisu. (5) Další požadavky na bezpečný provoz a používání a) zařízení pro zdvihání břemen a zaměstnanců jsou uvedeny v příloze č. 1 k tomuto nařízení, b) zařízení pro zdvihání a přemisťování zavěšených břemen jsou uvede- ny v příloze č. 2 k tomuto nařízení, c) pojízdných zařízení jsou uvedeny v příloze č. 3 k tomuto nařízení, d) zařízení pro plynulou dopravu nákladů jsou uvedeny v příloze č. 4 k tomuto nařízení, e) stabilních skladovacích zařízení sypkých hmot jsou uvedeny v příloze č. 5 k tomuto nařízení. § 4 (1) Kontrola bezpečnosti provozu zařízení před uvedením do provozu je prováděna podle průvodní dokumentace výrobce. Není-li výrobce znám nebo není-li průvodní dokumentace k  dispozici, stanoví rozsah kontroly zařízení zaměstnavatel místním provozním bezpečnostním předpisem. (2) Zařízení musí být vybaveno provozní dokumentací. Následná kontro- la bezpečnosti musí být prováděna nejméně jednou za 12 měsíců v roz- sahu stanoveném místním provozním bezpečnostním předpisem, nesta- noví-li zvláštní právní předpis, popřípadě průvodní dokumentace nebo normové hodnoty rozsah a četnost následných kontrol jinak. (3) Provozní dokumentace musí být uchovávána po celou dobu provozu zařízení. § 5 Příloha č. 1 k nařízení vlády č. 378/2001 Sb. Další požadavky na bezpečný provoz a používání zařízení pro zdvi- hání břemen a zaměstnanců Příloha č. 2 k nařízení vlády č. 378/2001 Sb. Další požadavky na bezpečný provoz a používání zařízení pro zdvi- hání a přemisťování zavěšených břemen Příloha č. 3 k nařízení vlády č. 378/2001 Sb. Další požadavky na bezpečný provoz a používání pojízdných zaří- zení Příloha č. 4 k nařízení vlády č. 378/2001 Sb. Další požadavky na bezpečný provoz a používání zařízení pro ply- nulou dopravu nákladů Příloha č. 5 k nařízení vlády č. 378/2001 Sb. Další požadavky na bezpečný provoz a používání stabilních skla- dovacích zařízení sypkých hmot Jak pozorný čtenář zjistil, v celém textu se neobjevuje výraz„revize“, tak často používaný výraz mezi odbornou veřejností v České republice. Jedná se o „legislativní omyl“ České republiky ve vztahu k posuzo- vání bezpečnosti strojního zařízení. Nepochybně se svého času jednalo o velký přínos při posuzování bezpečnosti strojů, ale bohužel již před 50 lety. Velká skupina„odborníků“ zůstává v této technické le- targii, i když žijí v 21. století. Nejsou ochotni si přiznat, že pokud se neseznámí, se stávající evropské legislativy, vzniknou v České republi- ce dinosauři a  to nejen političtí. V  této situaci ale nebude záležet na věku, ale na vědomostech. Záležitost se týká především odborných pracovníků státních orgá- nů, kteří nesprávně a zmateně informují odbornou veřejnost. Je na odborné veřejnosti zda mají zájem se touto problematikou zabývat a zda formou dotazů a odpovědí, budou chtít tuto problema- tiku pochopit. My jsme připraveni vám pomoci! Ing. František Valenta ELVAM

26 PRO elektRické stROje a POhOny 1/2012 Principy elektromotorů 3 fázový asynchronní elektromotor Elektromotor je elektrický, obvykle točivý stroj, měnící elektrickou energii na mechanickou práci. Opačnou přeměnu, tedy změnu me- chanické práce na elektrickou energii, provádí generátor např. dyna- mo, či alternátor. Často bývají tato zařízení velmi podobná či zcela identická (až na některé drobné konstrukční detaily). Princip elektromotorů Většina elektromotorů pracuje na elektromagnetickém principu, ale existují i motory založené na jiných elektromechanických jevech jako jsou elektrostatické síly, piezoelektrický efekt či tepelné účinky prů- chodu elektrického proudu. Základním principem, na němž jsou elek- tromagnetické motory založeny, je vzájemné silové působení elektro- magnetických polí vytvářených elektrickými obvody, kterými protéká elektrický proud. Tuto sílu popisuje Lorentzův zákon síly. V běžném rotačním motoru je umístěn rotor tak, aby magnetické pole vytvářené ve vodičích rotoru a magnetické pole statoru vyvíjely kroutící moment přenášený na rotor stroje. Tento kroutící moment pak způsobuje kýženou rotaci otáčivé části stroje – rotoru, motor se točí a vykonává mechanickou práci. Většina běžných elektrických motorů je konstruována na rotačním principu, ale existují i netočivé varianty elektromotorů, například line- ární elektromotor, kdy rotor stroje tvoří statický pás umístěný podél pojezdové dráhy stroje (rotor je jakoby rozvinut do délky a neotáčí se). Tento druh motorů se v technické praxi používá zejména pro některá speciální dopravní zařízení. V elektrickém točivém stroji se rotující část stroje nachází obvykle uvnitř, nazývá se podle své základní funkce ro- tor. Statická netočivá (tj. pevná) část stroje se podle své funkce nazývá stator. Stejnosměrný elektromotor může obsahovat pevně spojenou sadu elektromagnetů umístěných obvykle na  rotoru, u  střídavých asynchronních elektromotorů (nejběžnější typ elektromotoru vůbec) mívá rotor jiné konstrukční uspořádání, obvykle se jedná o zvláštní elektrický obvod ve  formě vodivé klece ve  spojení nakrátko. Rám elektromotoru se zastarale nazývá kotva, jde však o nesprávné použi- tí termínu. Jako „kotva“ má být označována ta část elektromotoru, kte- rá koná práci, nebo ta část elektrického generátoru, přes kterou se generuje výstupní napětí. Podle typu motoru může jako kotva sloužit rotor i  stator. Termín je zastaralý a  vlastně i  dost zavádějící, neboť z obecného hlediska práci provádí vždy celý stroj jakožto celek, niko- liv jen jedna jeho část. motory na stejnosměrný proud stejnosměrný motor Jeden z prvních rotačních elektromotorů, možná i vůbec první, vy- nalezl Michael Faraday v roce 1821. Motor se skládal z volně zavěšené- ho drátu ponořeného do nádrže rtuti. Ve středu nádrže byl umístěn permanentní magnet. Elektrický proud procházel drátem, drát rotující kolem magnetu pak prokazoval, že proud vytvořil otáčivé magnetic- ké pole kolem drátu. Moderní motor na stejnosměrný proud byl náhodně objeven v ro- ce 1873, když Zénobe Gramme vodivě spojil roztočené dynamo s druhým stojícím dynamem, z něhož se tím stal napájený motor. motor s permanentním magnetem Nejjednodušší motor na stejnosměrný proud má stator tvořený per- manentním magnetem a  rotující kotvu ve  formě elektromagnetu s dvěma póly. Rotační přepínač zvaný komutátor mění směr elektric- kého proudu a  polaritu magnetického pole procházejícího kotvou dvakrát během každé otáčky. Tím zajistí, že síla působící na póly roto- ru má stále stejný směr. V okamžiku přepnutí polarity udržuje běh to- hoto motoru ve správném směru setrvačnost. (Principiálně se tento motor trochu podobá střídavému synchronnímu motoru, kde rotační přepínání směru proudu a jím vytvářeného magnetického pole zajiš- ťuje sama elektrorozvodná síť.) Motory s permanentním magnetem se dodnes využívají například v modelářství. Jen kotva je obvykle minimálně třípólová, aby nevzni- kal problém s  mrtvým úhlem motoru. Výhodou motoru s  perma- nentním magnetem je možnost snadno měnit směr otáčení polaritou vstupního napětí. Komutátor zajistí, že se v cívce změní směr proudu + a - (- a +) po každém pootočení o 180° (u dvoupólového motoru). Takto dochá- zí ke změně směru indukčních siločar v cívce. Vzhledem k polaritě statoru a rotoru se souhlasné póly (barvy) od- puzují a rotor se otáčí. Opačné póly se přitahují, rotor se stále otáčí. V okamžiku, kdy se rotor dostane do vodorovné polohy, dojde na komutátoru k přepnutí polarity magnetického pole rotoru. sériový elektromotor Místo permanentního magnetu se pro statory běžných větších moto- rů využívá elektromagnetu. Pokud je vinutí statoru (budicí vinutí) spojeno s vinutím rotoru do série, mluvíme o sériovém elektromoto- ru. Tento typ elektromotoru má točivý moment nepřímo úměrný otáčkám. To znamená, že stojící elektromotor má obrovský točivý moment. Využívá se proto především u dopravních strojů a v elektric- ké trakci (vlaky, metro, tramvaje). Ve spojení s generátorem je schopen ideálně nahradit mechanickou převodovku. Dostupnější sériový elek- tromotor (na rozdíl od střídavých) proto často nalezneme také v lev- nějších přestavbách elektromobilů. derivační elektromotor Derivační elektromotor má elektromagnet statoru napájený paralel- ně s rotorem. Otáčky tohoto motoru jsou méně závislé na zátěži mo- toru. Navíc lze proud statoru samostatně regulovat. Proto se tento typ motoru využívá především u strojů, kde jsou požadovány relativně neměnné otáčky. Obecné vlastnosti stejnosměrných motorů Rychlost motoru na stejnosměrný proud obecně závisí na velikosti napětí a proudu procházejících vinutím motoru a na zátěži neboli ve- likosti brzdného momentu. Rychlost motoru při daném brzdném momentu je úměrná napětí a  točivý moment je úměrný proudu. Rychlost motoru lze regulovat změnou vstupního napětí. Výhodou stejnosměrných motorů je relativní jednoduchost a uni- verzálnost využití. Sériový a derivační motor mohou fungovat nejen PřiPOmeňme si

27PRO elektRické stROje a POhOny1/2012 na  stejnosměrný, ale i  střídavý proud nízkých frekvencí. Jsou to tedy motory univerzální. Další výhodou proti moto- rům střídavým je možnost dosáhnout libovolných mecha- nicky dosažitelných otáček (motory na střídavý proud mají obvykle otáčky omezeny frekvencí sítě – 50 Hz = 3000 ot./ min). Proto tyto motory nacházejí uplatnění v takových stro- jích, jako jsou vrtačky, mixéry, ale třeba i automobily a do- pravní zařízení s elektrickou trakcí (např. lokomotivy, trolej- busy, tramvaje či vozy metra). Největší nevýhodou stejnosměrných motorů je existen- ce komutátoru. Je to mechanický přepínač, který spíná vel- ké proudy a je – kromě náchylnosti k poruchám – náročný na  údržbu a  seřízení, jedná se o  mechanicky poměrně značně namáhané zařízení vyžadující pravidelnou údržbu či výměnu některých jeho součástí. Jiskření na kartáčcích (tvořených obvykle bloky čistého uhlíku) je zdrojem významného elektromagne- tického rušení. S rozvojem levnější a spolehlivější silnoproudé elektro- niky (tedy zejména výkonovými tyristory a tranzistory) jsou proto stej- nosměrné motory postupně vytlačovány motory s  rotujícím magnetickým polem buzeným elektronicky. reverzace chodu stejnosměrných motorů U sériových a derivačních motorů nelze změnit směr otáčení pouhým přepólováním napájecího napětí celého motoru – protože by došlo k přepólování statoru i rotoru, směr otáčení by zůstal zachován. Pro změnu směru je třeba přepólovat jen stator nebo jenom rotor. elektrodynamická brzda Protože stejnosměrné motory mohou fungovat i jako generátory, lze je využít jako součást elektrodynamické brzdy. synchronní motor 3 fázový synchronní elektromotor v pohybu, vektory ukazují výsledné magnetické pole vytvořené statorem. Synchronní motor je v  principu obrácený generátor střídavého proudu. Rotor je tvořen magnetem nebo elektromagnetem, stator, na nějž je přiveden střídavý proud, vytváří pulzní nebo častěji rotující magnetické pole. Rotor se snaží udržet polohu souhlasící s tímto po- lem. Magnet umístěný v rotoru se snaží uchovat si svoji konstantní polohu vůči otáčivému magnetickému poli vyvářenému průchodem střídavého proudu ve statoru. Synchronní motory mají řadu nevýhod – je třeba je roztočit na pra- covní otáčky jiným strojem nebo pomocným asynchronním rozbě- hovým vinutím, pokud pod zátěží ztratí synchronizaci s rotujícím po- lem, skokově klesne jejich výkon a zastaví se. Proto jsou využívány jen ve speciálních případech (např. pohon gramofonu, kdy jsou nevýho- dy vyváženy požadavkem na pravidelnost otáček o celočíselném ná- sobku frekvence elektrické sítě (za předpokladu, že frekvence napáje- cí sítě je skutečně konstantní). Ze synchronního motoru se vyvinul krokový motor a střídavý servomotor asynchronní motor Asynchronní motor má proti synchronnímu jinou konstrukci rotoru. Rotor se obvykle skládá ze sady vodivých tyčí, uspořádaných do tvaru válcové klece. Tyče jsou na koncích vodivě spojeny a rotor se pak na- zývá „kotva nakrátko". U  stojícího motoru rotující magnetické pole statoru indukuje v tyčích rotoru elektrické proudy, které vytváří své vlastní elektromagnetické pole. Obě magnetická pole (rotoru a stato- ru) pak spolu navzájem reagují a  vzniká tak elektromotorická síla. Otáčky rotoru vzrůstají. Tím, jak se přibližují otáčky rotoru otáčkám magnetického pole, klesají indukované proudy a intenzita jimi vytvá- řeného pole, klesají tím i otáčky rotoru a tím i točivý moment motoru. Pokud je motor alespoň minimálně zatížen, nikdy nedosáhne otáček daných frekvencí napájecího proudu ( není s ní nikdy synchronní – proto se nazývá asynchronní motor). Tento druh motoru je v praxi nejběžnější, využívá v mnoha oblas- tech průmyslu, dopravy i v domácnostech. Jeho výkon se pohybuje od stovek wattů až do mnoha set kilowattů. S rozvojem levných a vý- konných elektronických řídicích systémů nahrazuje postupně tento druh motoru sériový elektromotor, užívaný zejména v pohonech ur- čených pro elektrickou trakci (kolejová vozidla a  trolejbusy). Asyn- chronními elektromotory jsou vybaveny také moderní rychlovlaky známé z našich železničních tratí pod názvem Pendolino a tramvaje Škoda 14T s designem Porsche jezdící v Praze a 13T v Brně. další druhy motorů krokový motor Krokový motor je speciální druh mnohapólového synchronního mo- toru. Využívá se především tam, kde je třeba přesně řídit nejen otáčky, ale i konkrétní polohu rotoru. Nachází uplatnění v přesné mechanice, regulační technice, robotice a podobných oborech Krokový motor je unipolární nebo bipolární. lineární elektromotor Lineární elektromotor je mnohapólový motor, jehož stator je rozvinut do přímky. Využívá se například v dopravě pro pohon vlaků na mag- netickém polštáři. (Zkušební okruh rychlovlaku MAGLEV je vybudo- ván nedaleko Hamburku). V poslední době se lineární motor hojně využívá i pro rozhoupávání zvonů. Na lineárním principu také pracují speciální elektrické stroje určené pro přeměnu elektrické energie na mechanickou energii ve formě zvuku, označované jakožto repro- duktor. Další využití je v přesných CNC obráběcích strojích (typicky brusy), kde jemný magnetický pohyb vítězí nad mechanickými převo- dy jež trpí vůlemi. střídavý servomotor Střídavé servomotory jsou bezkartáčové synchronní motory s perma- nentními magnety na rotoru a třífázovým vinutím ve statoru. Optima- lizovaná konstrukce motoru s použitím nových magnetických materi- álů dovoluje až 5-násobné momentové přetížení a tyto motory jsou proto vhodné pro dynamicky náročné úlohy s nízkou spotřebou jako provoz silničních elektromobilů. Doplněním vhodnou planetovou převodovkou je možno optimalizovat potřebný moment k otáčkám pohonu. PřiPOmeňme si

28 PRO elektRické stROje a POhOny 1/2012 xxx Obr. 1 Tlmené a netlmené vibrácie karosérie a náprav P re zaistenie komfortu a bezpečnosti je potrebné zabezpečiť čo najlepší kontakt kolies s vozovkou. Je to jedna z požiada- viek, ktorá sa od počiatku automobilov nezmenila aj napriek tomu, že moderné technológie, ktoré boli pred pár rokmi výhradne určené len pre drahé luxusné automobily najvyššej triedy, sa pomaly dostávajú aj do nižších tried. Styčnou plochou automobilu s vozovkou sú práve kolesá. Veľkosť tejto plochy je rôzna, ale vo všeobecnosti sa dá prirovnať k veľkosti jednej dopisnej obálky pre jedno koleso. Trenie na týchto styčných plochách zabezpečuje brzdenie, akceleráciu aj smerové riadenie au- tomobilu, z čoho vyplýva, že stálosť kontaktu s vozovkou je prioritou pre bezpečnosť jazdy. Ani najmodernejšie asistenčné systémy ako ABS, ESP, ASR a pod. nedokážu svoju úlohu splniť v prípade nesprávne fungujúcich tlmičov. Úlohou tlmičov je teda udržiavať kontakt kolies s vozovkou pri každej jazdnej situácií. Veľmi výhodné je riadiť tlmiaci efekt každého tlmiča samostatne, pretože počas jazdy sa veľmi dyna- micky mení zaťaženie jednotlivých kolies, ktoré vyplýva z jazdných manévrov a  podmienok na vozovke. Tým sa zaistí nielen zvýšenie komfortu pre posádku, ale najmä dôjde k zvýšeniu bezpečnosti a sta- bility vozidla. V článku sa budeme preto zaoberať všeobecnými prin- cípmi tlmenia vibrácií v automobile. tlmenie vibrácií v automobile Tlmiče vibrácií sa používajú nielen v  automobilových podvozkoch ako súčasť zavesenia kolesa, ale aj v kabínach ťahačov, sedadlách, riadení apod. Budeme sa venovať tlmičom používaných v automobi- lových podvozkoch. Tlmiče sú uložené paralelne k pruženiu kolesa a plnia nasledujúce funkcie: – tlmiť vibrácie karosérie spôsobené hrboľatou cestou, alebo náklony karosérie podmienkami jazdy (rýchly prejazd zákrutou, prudké vy- hýbanie sa prekážkam apod.), – zabezpečiť čo možno najdokonalejší dotyk kolesa s  vozovkou a tým zabezpečiť najlepšiu priľnavosť pneumatiky k vozovke. Keď vozidlo prejde nerovnosťou, pruženie sa stlačí a tým tlmí zatla- čenie kolesa smerom od cesty. Tlmič je v tomto momente v stlače- nom stave a jeho tlmiaci efekt je ďaleko menší pri tomto pohybe ko- lesa ako tlmiaci účinok pruženia. Je zrejmé, že náraz, ktorý sa prenáša z nerovnosti na karosériu vozidla, je pohltený pružením kolesa a pred- chádza kontaktu medzi „odpruženou“ hmotnosťou vozidla (m2 , karo- séria a telo automobilu) a „neodpruženou“ hmotnosťou (m1 , os kolesa a koleso). Pružiny sa následne usilujú uvoľniť energiu, ktorú nahroma- dili pri stlačení. Uvoľnenie tejto energie prebieha tak, že pružina začne vykonávať kmitavý pohyb. Keďže chceme udržiavať koleso čo najlepšie Špecifické technológie elektronicky riadených tlmičov

29PRO elektRické stROje a POhOny1/2012 Obr. 2 Vzájomná väzba parametrov pri tlmení Obr. 3 Časti dvojtrubkového tlmiča a prietok oleja pri jeho činnosti priliehajúce na vozovke, musíme teda tlmiť kmitavý pohyb spôsobe- ný pružením, na čo slúži práve tlmič. Približný priebeh tlmených (čer- vená) a netlmených vibrácií kolesa a karosérie (modrá) je znázornený na obr. 1, ktorý tiež jasne ilustruje ako sú vibrácie spôsobené nerov- nosťami vozovky a aký by bol ich priebeh, keby boli netlmené tlmi- čom ale iba pružením (modrá). Na tlmiče a pruženie automobilu by sa nikdy nemalo pozerať oddelene. Počas rôznych situáciách pri jazde sa ovplyvňujú parametre podvozku navzájom. Na obr. 2 sú znázorne- né rôzne parametre šasi, ich zložky a  vzájomné ovplyvňovanie sa z hľadiska vibrácií. Okrem pruženia, tlmičov a stabilizátorov je kinema- tika nápravy ovplyvňovaná jej vlastnou pružnosťou, pričom vzájom- né pôsobenie medzi kinematikou a  pružnosťou je veľmi dôležité. Dnes sa časť odboru zaoberajúca sa práve touto problematikou nazý- va elastokinematika a skúma hlavne horizontálne pohyby. Dynamika automobilového šasi nie je ovplyvňovaná len riadiacim ústrojen- stvom, ale taktiež pneumatikami a motorom. Pri motore je to konkrét- ne upevnenie motora k šasi a tým následný prenos vibrácií motora na šasi. Rozoberanie tlmenia vibrácií spôsobených motorom a prevodo- vým ústrojenstvom prekračuje rozsah tohto príspevku. Na jednej strane musí tlmič plniť požiadavky pre bezpečnosť jazdy (napr. čo najlepšiu priľnavosť pneumatiky k vozovke pre čo najefektív- nejšie brzdenie, akceleráciu a riadenie smeru vozidla), na druhej stra- ne musí tlmič plniť aj požiadavky na komfort posádky vozidla a mať čo najmenší prenos vibrácií z nápravy na karosériu automobilu. Ľudský trup je citlivý hlavne na vibrácie s frekvenciou medzi 4–8 Hz. Citlivosť rúk a nôh je najväčšia pri frekvenciách 8–16 Hz a práve v tomto frek- venčnom rozsahu sú prenášané z volantu do rúk a z podlahy automo- bilu do nôh. Tieto vibrácie môžu byť redukované veľmi obmedzene. Požiadavky tlmenia sa líšia, závisia na absolútnej hodnote hmot- ností kolies a karosérie a taktiež na ich vzájomnom pomere. Musia byť posudzované aj iné javy, ktoré ovplyvňujú charakteristiky (sú špecifi- kované na obr. 2). Taktiež je tu ešte niekoľko špecifických veličín ovplyvňujúcich tlmenie: – pomer medzi pohybom tlmiča a pohybom kolesa (môže byť kon- štantný alebo premenlivý v závislosti od geometrie zavesenia kolies), – využitie vlastností tlmenia mimo čisto vertikálnych pohybov ale aj na tlmenie horizontálnych pohybov karosérie ako natáčanie vo- zidla v pozdĺžnej a priečnej osi (pri prudkom brzdení, akcelerovaní a prejazdoch zákrutami) Tlmiaci faktor je hlavnou veličinou, ktorá určuje tvrdosť alebo mäk- kosť tlmiča. Tak isto značí aj schopnosť tlmiča pohltiť vibrácie rôznej sily a frekvencie. Tlmiaci faktor by nemal byť konštruktérmi zvolený príliš vysoký a  ani príliš malý z  dôvodu zabezpečenia prijateľného komfortu a zároveň maximálnej bezpečnosti. To by viedlo k zvýšeniu frekvencie kmitania na úrovne nekomfortné pre ľudské telo. Ideálny je rozsah 0,25–0,35 tlmiaceho faktora, ktorý uspokojuje podmienky komfortu a bezpečnosti zároveň (napr. ak prekročí kritickú hodnotu 0,5, bude tlmič príliš tvrdý a auto by poskakovalo ako nezaťažený prí- vesný vozík). Voľba tlmiaceho faktoru závisí predovšetkým od vzá- jomnej dohody konštruktérov tlmiča a konštruktérov automobilu. automobilové tlmiče vibrácií Princíp tlmenia hydraulických tlmičov je založený na zvýšení tlaku oleja medzi piestnym ventilom (hydraulický odpor) a povrchom tes- nenia na vedení piestnej tyče pri fáze rozťahovania, naopak pri fáze stláčania je tlmenie založené na zvýšení tlaku oleja medzi piestnym ventilom a spodným ventilom. Rôznymi kombináciami je možné dosiahnuť charakteristiky s de- gresívnym (zostupným), lineárnym a  progresívnym (vzostupným) charakterom. Na zmeranie týchto tlmiacich charakteristík sa používa mechanický alebo servo-hydraulický tester. Náplň hydraulických tlmičov pozostáva z  minerálneho oleja so špeciálnymi aditívami vhodnými pre daný druh tlmiča. Kvôli konštant- nému škrtiacemu efektu, ktorý sa využíva pri tlmení v spodnom ale aj v piestnom ventile, musí mať plniace médium veľmi dobrú pevnosť v šmyku (dosahujú ju iba minerálne oleje). Vnútorné diely tlmiča vyža- dujú dobré mazacie vlastnosti (taktiež čo možno najmenšie kavitačné účinky aj pri najväčších rýchlostiach pohybu piestnej tyče), hlučnosť prietoku a penivosť média by mali byť čo najmenšie. V dvojtrubkových tlmičoch je pracovný priestor, v ktorom sa na- chádza olej rozdelený do dvoch častí. Na pracovnú komoru a olejovú zásobovaciu komoru. Pracovná komora sa nachádza v pracovnom val- ci (väčšinou je to priestor vo vnútornej trubke), zásobovacia komora technOlOgická řeŠení

30 PRO elektRické stROje a POhOny 1/2012 predstavuje priestor medzi vonkajšou trubkou (plášť tlmiča) a vnútor- nou trubkou. V pracovnej komore sa nachádza piestna tyč so sústa- vou piestneho ventila a pohybuje sa v nej na základe pohybu kolesa, ktoré prechádza nerovnosťami. Zásobovacia komora vyrovnáva zme- ny objemu oleja v pracovnej komore, ktoré sú spôsobené pohybom piestnej tyče (obr. 3). Pohyb piestnej tyče nahor a nadol spôsobuje zmenu tlaku vzduchu v zásobovacej komore (je naplnená minerálnym olejom a vzduchom s tlakom od 0,6–0,8 MPa), ktorá odpovedá zme- ne objemu oleja v pracovnej komore. Pri dvojtrubkových tlmičoch sa na samotnom tlmení vibrácií po- dieľajú dva tlmiace ventily. Je to piestny ventil a spodný ventil. Tieto ventily pozostávajú z vinutých pružín, podložiek, pružných podložiek, tela ventilu a škrtiacich kanálikov. Piestna tyč je upevnená v hornej časti tlmiča. Malé množstvo oleja môže preniknúť medzi vedením piestnej tyče a samotnou tyčou. Takzvaná prachovka ochraňuje uzatvorenie tlmiča. Vnútorné priemery valcov tlmičov pre osobné automobily sa po- hybujú v rozsahu 22–36 mm (v úžitkových automobiloch vnútorný priemer valca tlmiča môže dosiahnuť až 70 mm, majú zväčša robust- nejší dizajn použitých dielov, lebo musia znášať oveľa väčšie sily ako tlmiče v osobných automobiloch). Identické dvojtrubkové McPherson tlmiče (obr. 4) majú za úlo- hu tieto prídavné funkcie: – prenášať sily vinutej pružiny cez pružinový tanier (McPherson rieše- nie), – má upevňovací bod pre zavesenie kolesa a stabilizátor, – úchytky pre brzdové lanká a hadičky, ABS senzory, signálne vodiče ABS systému. V spodnej časti vonkajšej rúry tlmiča sa pripevňuje na hlavu ložiska čapu kolesa a o držiak stabilizátora kolesa. To zabezpečuje spojenie tlmiča s nápravou. Vinutá pružina je uložená na tanieri pružiny. Cez tento tanier sa prenáša príslušné silové zaťaženie pri pružení na karo- sériu automobilu. Piestna tyč sa pripevňuje ku karosérií automobilu cez pružné gumené uloženie. Takýto typ uchytenia s pružnými ele- mentmi odfiltruje vibračné frekvencie vybudené nerovnosťami s frekvenciou väčšou ako 50Hz (tieto frekvencie by neutlmila pružina ani tlmič ale na karosériu sa neprenášajú vďaka pružným elementom v upevnení piestnej tyče o karosériu). Princíp tlmenia je rovnaký ako u klasických dvojtrubkových tlmičoch. Tanier pružiny musí byť navrhnutý tak, aby vydržal všetky zaťaže- nia vyplývajúce z kinematiky nápravy a zaťaženia pružiny. Piestna tyč sa preto často vyrába z vysoko kvalitnej tvrdenej karbónovej ocele (odolať vysokým zaťaženiam) s  lešteným a  pochrómovaným povr- chom (ochrana voči korózií a zníženie trenia). Piestny ventil a vedenie piestnej tyče sú povrchovo ošetrené teflónovou vrstvou alebo mate- riálmi s vysokým obsahom teflónu (znižuje trenie spôsobené priečne pôsobiacimi silami). Na rozdiel od dvojtrubkových tlmičov v jednotrubkových tlmi- čoch je pracovná komora a zásobovacia komora umiestnená v jedi- nom valci. Olej a plyn sú oddelené pohyblivým oddeľovacím piestom. Tlmiace ventily pre stav stláčania a vytláčania tlmiča sú umiestnené na piestnej tyči. Názorne zobrazené rozdiely medzi jednotrubkovým Obr. 4 McPherson tlmič a jeho uchytenie (Kia Ceed) Tab. 1 Porovnanie dvojtrubkových a jednotrubkových tlmičov Dvojtrubkové Jednotrubkové Funkcia ventilu Slabá kavitácia kvôli prítomnosti plynov a možnosti premiešania s olejom pri veľmi rýchlych pohyboch piestu Veľmi nízka tendencia kavitácie vďaka oddeleniu plynu a oleja a vysokému tlaku plynu. Charakteristiky Ľubovoľné pre stav stláčania aj pre stav vypružovania vďaka oddeleným ventilom V smere stláčania sú limitované tlakom plynu, ktorý bol dosiahnutý pri plnení Tlmenie s krátkymi dráhami Majú dobré vlastnosti Majú výborné vlastnosti Napätie v tlmiči Nízke Vyššie kvôli vyšším tlakom pri prevádzke Konštrukčná dĺžka Dlhšie ako dvojtrubkové kvôli plynovej komore v pracovnom valci Inštalačná pozícia Piestnou tyčou vždy nahor Ľubovoľná Hmotnosť Ľahšie ako dvojtubkové vďaka menšiemu množstvu použitých dielov technOlOgická řeŠení

31PRO elektRické stROje a POhOny1/2012 a dvojtrubkovým dizajnom automobilových tlmičov sú zosumarizo- vané v tab.1. V súčasnosti sa väčšinou v automobilovom priemysle používa dvojtrubkový dizajn tlmičov (do 80-tych rokov sa jednotrub- kový dizajn používal iba v Európe). Výrobcovia tlmičov sa snažia zavádzať tzv. modulárny dizajn. To znamená, že tlmiče sú navrhované a vyrábané s obmedzeným poč- tom priemerov piestnych tyčí, objemom pracovných komôr, vonkaj- ších trubiek apod. Výber správnych priemerov a častí z tohto modu- lárneho systému definuje tlmiaci rozsah výrobku (systém sa nazýva aj GPS – global production system). elektronicky riadené automobilové tlmiče Tradičné tlmiče neumožňujú zmenu tlmiacej charakteristiky, tieto zmeny umožňujú elektronicky riadené tlmiče. Elektronický tlmič umožňuje variabilné tlmenie, ktoré je možné prispôsobiť rôznym situ- áciám. Tlmiaca charakteristika sa môže meniť v závislosti na rozdiel- nosti jazdných vlastnostiach automobilu (športová jazda, komfortná, terénna apod.), umožňujú prispôsobenie tlmičov na rozdielne zaťaže- nie náprav (zabezpečenie konštantného tlmiaceho faktora) a pomá- hajú eliminovať kompromisy medzi jazdnými vlastnosťami (komfor- tom a  bezpečnosťou pomocou priebežného upravovania tlmiacej charakteristiky). V tab. 2 je predstavený sumár elektronických kontrol- ných prvkov pre tlmiče a pruženie a znázorňuje ich efekt na komfort a bezpečnosť. veň tlmenia pri malom aj vysokom zaťažení kolesa. V súčasnosti sa vývojári a konštruktéri automobilov snažia o minimalizovanie hmot- nosti náprav tzv. neodpružených hmotností (vyplynulo to z nových dizajnov a materiálov používaných na komponenty nápravy). Tým pá- dom sú nároky na tlmenie týchto neodpružených častí automobilu menšie ako v minulosti. Takže ideálny tlmič s nekonečne regulovateľ- ným tlmením by mal mať vždy optimálne vlastnosti v týchto troch kritériách: – dobré tlmenie karosérie (komfort), – dobrá izolácia od vibrácií s vysokými frekvenciami (komfort, bez- pečnosť), – nízke zmeny zaťaženia kolies (bezpečnosť). Požiadavky na proporcionálne riadené tlmiče musíme posudzovať aj z inej perspektívy (obr. 5). Veľký tlmiaci rozsah si napr. vyžaduje vý- razne väčšie rozmery použitých súčiastok a komponentov (výrazne sa zvýši hmotnosť a aj cena tlmiča). To isté platí aj o rozsahu tlmenia (závisí od veľkosti ventilov). Ak je táto vlastnosť tlmiča nedostatočná, dá sa kompenzovať použitím väčšej cievky vo ventile, ktorá má tiež negatívne vlastnosti a návrhári musia často zvoliť kompromis medzi týmito negatívnymi vlastnosťami. Systém CDC (continious damping control) je poloaktívny systém navrhnutý nemeckou spoločnosťou (obr. 6). Tento systém využíva pre zmenu tlmiacej charakteristiky elektronicky riadený proporcionálny ventil. Systém CDC nepretržite vyhodnocuje signály zo senzorov a priebežne upravuje tlmiacu charakteristiku tlmiča podľa vopred de- finovaných požiadaviek. Tak sa zabezpečí čo možno najlepšia stabilita a  kontrolovateľnosť vozidla pri rôznych podmienkach jazdy. Dizajn a vyhotovenie tlmičov s proporcionálnym ventilom má veľkú výhodu v tom, že dokáže uspokojiť aj špeciálne požiadavky zákazníkov. Tento štandardný ventil sa dá veľmi jednoducho upraviť tak, aby bol vhodný aj pre iné vozidlá pri čo najmenších nákladoch na výrobu a vývoj. Pre prehľadnosť uvádzame výhody systému s CDC v porovnaní s konvenčnými tlmičmi (tab. 3, meranie realizoval inštitút IKA – Aachen) z hľadiska: a) bezpečnosti: – vozidlo zostáva stabilné a riaditeľné aj v kritických situáciách, – pri brzdení skracujú brzdnú dráhu (pri vo- zidlách so systémom ABS v prípade plne funkčných tlmičov), – pri zmene smeru jazdy systém CDC stabilizuje a znižuje horizontálny ná- klon vozidla do strán a tým vyrovnáva zaťaženie pôsobiace na kolesá, – pri prudkej akcelerácií znižuje vertikálny náklon automobilu a tým zabezpečuje lepší prenos točivého momentu a kontroly nad vozid- lom; b) preprava nákladu: – pri preprave nákladu CDC systém svojimi vlastnosťami znižuje riziko poškodenia materiálu pri jazdných manév- roch; c) komfort: – väčšia stabilita karosérie pri jazdných úkonoch, – pri použití CDC systému dochádza k nárastu komfortu pri jazde. Tab. 2 Systémy elektronického riadenia tlmičov a ich efekt Obr. 5 Požiadavky na elektronický tlmič a ich vzájomná interakcia Systém riadenia CDC (semi active) ARS (full active) ASC (full active)Pohyb karosérie Zdvih a pokles < 3 Hz ~ ~ Vibrácie > 3 Hz ~ ~ Natáčanie karosérie po pozdĺžnej osi ~ + + Náklon karosérie po priečnej osi ~ + Rozličné zaťaženie kolesa ~ ~ ~ ~ Redukcia + Úplná kompenzácia Rozdiel medzi poloaktívnym automatickým systémom kontroly tlmenia (CDC) a aktívnymi systémami (ARS,ASC) vyplýva jasne z tab. 2. So systémom CDC vieme ovplyvniť a zmierniť všetky dynamické po- hyby a situácie, pri ktorých sa mení zaťaženie kolies, ale nevieme ich úplne odstrániť. Odstránenie týchto negatívnych vplyvov na kom- fort či bezpečnosť je možné iba s aktívnymi systémami. Elektronicky riadené tlmiace systémy sa začali vyrábať a navrhovať už v osemde- siatych rokoch a ich vývoj prešiel niekoľkými krokmi. V počiatkoch išlo o jednoduché manuálne spúšťané systémy, nasledovali elektromag- netické systémy s diskrétnymi krokmi tlmenia (tieto systémy sa použí- vajú aj dnes). Treťou a poslednou generáciou sú systémy, ktoré nema- jú krok a  akčným členom je proporcionálny ventil, ktorý upravuje tlmiacu charakteristiku priebežne a spojito. Požiadavky na tlmenie môžu byť definované nasledovne: zaistenie dobrej stability karosérie a relatívne vysokej tlmiacej sily aj pri malých pohyboch tlmiča (stláčanie a rozťahovanie). Vyžaduje sa rovnaká úro- technOlOgická řeŠení

32 PRO elektRické stROje a POhOny 1/2012 Tab. 3 Zmena charakteristických pohybov a rýchlosti pri jazdných manévroch systému CDC oproti konvenčným hydraulickým tlmičom Obr. 8 Dvojtrubkový magnetoreologický tlmič Obr. 7 Jednotrubkový magnetoreologický tlmič systému MagneRide Obr. 6 Súčasne vyhotovenie tlmiča s CDC systémom Jazdný manéver Kritérium Konvenčný hydraulický tlmič Elektronicky riadený CDC sys. Axiálna dynamika Brzdenie Brzdný čas 100 % 97 % Akcelerácia Náklon po priečnej osi 100 % 45 % Priečna dynamika Náhla zmena smeru jazdy Náklon po pozdĺžnej osi 100 % 89 % Dvojitá zmena jazdného pruhu Rýchlostný limit 100 % 108 % Magneto-reologické automobilové tlmiče sú ešte pomerne zriedkavo používaným typom. Do povedomia európskej automobilo- vej verejnosti sa dostali v roku 2006, keď ich použila automobilka Audi. Magneto-reologické kvapaliny patria medzi tzv. inteligentné kvapaliny (smart fluids). Sú vlastne suspenziou kvapalného média a magnetizovateľných čiastočiek, ktorých zrná majú priemer 20–50 µm. Podiel čiastočiek v kvapaline je 20–40 %. Keďže čiastočky musia byť magnetizovateľné ako materiál sa používa väčšinou magneticky mäk- ké železo. Tieto čiastočky obsiahnuté v nosnom médiu však pôsobia ako brusivo, čo si vyžaduje tvrdšie a odolnejšie materiály pri využívaní týchto tekutín v rôznych aplikáciách. Magneto-reologické kvapaliny môžu meniť v magnetickom poli svoju viskozitu. Zmena závisí od sily magnetického poľa, takže je možné dosiahnuť veľmi presný a jemný krok. Zmena je možná od viskozity kvapaliny až po viskozitu tuhého telesa. Odozva kvapaliny na zmenu magnetického poľa je takmer okamžitá a plne ovládateľná. Ako kvapalné médium, v ktorom sú roz- ptýlené čiastočky železa, sa najčastejšie používa minerálny alebo sili- kónový olej. Jednotrubkové a dvojtrubkové magneto-reologické tlmiče vibrácií (obr. 7, 8) pracujú podobne ako konvenčné hydraulické tlmiče (rozdiel je v konštrukčných materiáloch apod.). Ich najväčšou výhodou je rýchla odozva systémov na zmenu tlmiacej sily, ktorá umožňuje riadenie v reálnom čase. Pre riadenie elektronických tlmičov bolo navrhnuté množstvo riadiacich systémov (obzvlášť pre poloaktívne tlmiče). Najčastejšie po- užívané metódy využívajú akceleračné senzory. Takéto senzory sú vy- rábané vo veľkých množstvách a majú všestranné využitie (airbagy, modelárstvo, priemyselná senzorika apod.) a  preto sú aj jedným z ekonomicky najvýhodnejších riešení. Navyše sa veľmi ľahko štandar- dizujú vďaka ich pomerne častému uplatneniu v rámci senzoriky. Sen- zory posunutia sú ďalšou možnosťou. Tie sú však drahšie ako senzory akcelerácie a ich začlenenie do návrhu automobilu je zložitejšie. Pou- žívajú sa väčšinou v tých prípadoch, ak ich využíva aj iný systém. Treshold systém je jednoduchý senzorický systém pre riadenie tlmiča s elektronickým ventilom. Systém využíva iba tri senzory zrých- lenia (horizontálny senzor zisťuje postranné zrýchlenie, dva vertikálne orientované senzory monitorujú pohyby karosérie). Signály z týchto akcelerometrov sú neustále porovnávané s prednastavenými praho- vými úrovňami. Po ich prekročení dochádza k úprave tlmiacej charak- teristiky (tvrdá alebo mäkká). Stratégia riadenia s názvom Skyhook je založená na princípe za- bezpečenia stability karosérie nezá- visle na jazdných podmienkach a stave vozovky. Keďže jazdné vlast- nosti, brzdenie a akcelerácia závisia na adhézií kolies a vozovky, je Sky- hook systém neuskutočniteľný vo svojej plnej podobe. V reálnom po- užití sa systém Skyhook upravuje požiadavkám zákazníkov. technOlOgická řeŠení

33PRO elektRické stROje a POhOny1/2012 záver Hydraulické teleskopické tlmiče sú v súčasnosti najpoužívanejším ty- pom automobilových tlmičov. Tento fakt by mal podľa odhadov pre- trvať nasledujúcich 5–10 rokov. Ich obľúbenosť u konštruktérov auto- mobilov je vysoká (relatívne nízku cenu a výborný pomer cena-výkon). Dizajn týchto tlmičov je dnes najľahšie prispôsobiteľný pre potreby konštruktérov a modulárny systém súčastí hydraulických tlmičov po- skytuje veľkú variabilitu pri minimálnych nákladoch na vývoj nových komponentov. Nové vylepšenia a technológie pre konvenčné hyd- raulické tlmiče momentálne nie sú známe. V oblasti elektronicky riadených tlmičov vývoj smeruje k využíva- niu elekto-relogických a magneto-reologických kvapalín (ERF a MRF). Tieto kvapaliny vedia meniť viskozitu pri pôsobení elektrického alebo magnetického poľa. V súčasnosti sa magneto-reologické tlmiče vyu- žívajú v supermoderných športových autách, pri ktorých nejde o ce- nu. Takýmito tlmičmi sú vybavené napr. automobily Ferrari, Audi, Chevrolet a niekoľko ďalších. Takéto typy tlmičov sa však do bežných automobilov ešte niekoľko desiatok rokov nedostanú kvôli ich ex- trémne vysokým cenám. Literatúra [1] Beňo, M.: Elektronicky riadené tlmiče a princípy tlmenia v automobile. Bakalárska práca, EF ŽU v Žiline, 2011. [2] Causemann, P.: Automotive shock absorbers : features, desings, applications, Verlag moderne industrie 2000. [3] Mitschke, M.: Dynamik def kraftfahrzeuge, Vol. B Schwingungen, Berlin 1984. [4] Kubjatko, C., Ivánek, P., Liščák, Š.: Technická prevádzka a opravy automobilov I, Žilinská univerzita v Žiline 1998. [5] Poynor C.,J.: Inovative desings for Magneto-rheological dampers, Virginia polytechnic institute and state university 2001. [6] Autoreview [Online] http://www.autoreview.ru/archive/2006/ 13-14/auditt/. [7] Autopressnews [Online] http://www.autopressnews.com/2007/ m10/Nissan/Nissan_GT-R.shtml. Milan Šimko, Milan Chupáč Katedra merania a aplikovanej elektrotechniky, Elektrotechnická fakulta, Žilinská univerzita v Žiline, Univerzitná 1, 010 26 Žilina E-mail: simko@fel.uniza.sk, chupac@fel.uniza.sk Objednejte si roční předplatné časopisu ETM a získejte ZDARMA přístup do archivu z počítače, tabletu a mobilu. Mějte svůj časopis stále s sebou – v počítači, notebooku, tabletu nebo chytrém mobilním telefonu. Předplatné ETM v tištěné i elektronické verzi Nyní jen za 690 Kč + elektronický archiv ZDARMA Zvýhodněné elektronické předplatné Nyní jen za 544 Kč Podrobnosti na www.floowie.com/etm. technOlOgická řeŠení

34 PRO elektRické stROje a POhOny 1/2012 M ěniče Sinamics G120 a G120D jsou vybaveny vstupy vhod- nými pro bezpečné aplikace, které splňují požadavky na bezpečnost dle: • Kategorie 3 dle EN 954 1 • SIL 2 dle EN 61508 Uvedené vlastnosti měničů byly certifiková- ny nezávislými institucemi. S integrovanou bezpečností nabízíme inteli- gentní řešení pro každý zvyšující se požadavek na funkční bezpečnost ve strojích a podnicích. Integrovaná bezpečnost poskytuje komplexní a integrované řešení pro výrobní a procesní technologie a tak spolehlivě chrání lidi, stroje a zařízení. To vše při splnění současných a budou- cích požadavků na efektivitu a flexibilitu. Podle aktuální studie „Machine Safeguar- ding“ společnosti ARC se Siemens jako posky- tovatel bezpečnostní techniky posunul na špič- ku mezi dodavateli bezpečnosti strojních zařízení. Jedním z faktorů úspěšnosti byla inte- grace kvalitních bezpečnostních funkcí do standardních produktů přinášející výhodu zákazníkům. V poslední verzi FW 3.2 byly zmíněné vlastnosti měniče dále rozší- řeny a posíleny. safe torque Off (stO) – bezpečný stav stOP Popis funkce Tato funkce svým mechanizmem zajistí měnič proti neočekávanému spuštění dle EN 60204-1, oddíl 5.4. Funkce STO blokuje řídící pulsy k výkonové jednotce a zajistí tak odpojení motoru od napájení (to od- povídá stavu STOP Kategorie 0 dle EN 60204-1). Pohon je tedy ve sta- vu bez momentu na hřídeli motoru. Tento stav je dále v měniči inter- ně kontrolován. vého charakteru, že pohon se zastaví okamžitě nebo v krátkém čase působením tření nebo momentu na hřídeli motoru a tato prodleva nemá vliv na bezpečnost pohonu. safe stop 1 (ss1) – bezpečné zastavení Popis funkce Funkce SS1 bezpečně zastaví pohon dle EN 60204-1, STOP Kategorie 1. Aktivací funkce SS1 začne měnič automaticky snižovat výstupní frekvenci po nastavené a monitorované doběhové rampě s tím, že po dosažení frekvence 2 Hz na výstupu automaticky aktivuje funkci STO a SBC (bezpečná řízení brzdy motoru). V případě, že měnič nemůže dodržet předem nastavenou době- hovou rampu a je požadováno zastavení, pak měnič aktivuje funkci STO a případně i SBC. bezpečnostní funkce systémů měničů sinamics g120 a g120d t v STO v STOSS1 t Použití a zákaznické výhody Funkce STO způsobí okamžité odpojení motoru od měniče, tzv. volný doběh motoru. Funkce STO se používá v případech, kde zátěž je tako- technOlOgická řeŠení

35PRO elektRické stROje a POhOny1/2012 Použití a zákaznické výhody Funkce SS1 eliminuje náročné požadavky na komplexní externí sledo- vání průběhu zastavení pohonu. Navíc v případě častého požadavku na  bezpečné brzdění lze s  výhodou použít uvedené mechanismy a tak snížit náklady na údržbu nebo redukovat mechanické stresy po- honu. Funkce SS1 je navržena pro použití v aplikacích, kde je požadová- no kontrolované zastavení. Typickým příkladem jsou centrifugy nebo dopravníky. safely limited speed (sls) – bezpečná rychlost Popis funkce Funkce SLS sleduje otáčky motoru řízeného měničem a podle nasta- veného módu buď sníží otáčky motoru na bezpečnou hodnotu nebo sleduje zda nebyly bezpečné otáčky překročeny. V případě nedodrže- ní bezpečných podmínek provozu (např. měnič nesleduje nastave- nou rampu nebo překročí maximální povolené otáčky), je aktivován ochranný mechanismus, který aktivuje funkci SS1 a následně STO, pří- padně i SBC. nebezpečí ze strany točivých částí stroje, ať už během provozu, nebo při startu a zastavení stroje. Použitím funkce SLS dochází ke snížení otáček stroje nebo hlídání bezpečných otáček. Tak je dosaženo pod- statně větší bezpečnosti osob obsluhujících stroje, ale i úspoře času (protože stroj není potřeba při snížených otáčkách vypínat). safe brake control (sbc) – bezpečné řízení brzdy motoru Popis funkce Funkce SBC se používá pro bezpečné sepnutí motorové brzdy v nulo- vých otáčkách motoru. Obvod řízení brzdy je navržen dle požadavků na bezpečné sepnutí, tedy dvoukanálově. Funkce SBC může být akti- vována v případě kdy je aktivní funkce STO. Tato funkce je zabudována pouze do měniče Sinamics G120 a vy- žaduje použití externího bezpečného relé (viz volitelné příslušenství měniče – Safe Brake Relay), Funkce SBC nedetekuje mechanické chyby systému brzdy jako je například porušené obložení brzdy, Funkce SBC používá bezpečné relé (Safe Brake Relay), které může ovládat motorové brzdy napájené pouze 24 V DC. t v Použití a zákaznické výhody Jistě si dovedete představit situaci, kdy máte mnoho strojů, které je potřeba během výroby přenastavit, nebo provádět na nich provozní úkony. Stroje jsou dále v provozu (např. se stále otáčejí některé části stroje) nebo je nutno je z bezpečnostních důvodů zastavit. Pracovník provozu, který na strojích pracuje je trvale vystaven potencionálnímu Použití a zákaznické výhody Funkci SBC lze kombinovat s funkcemi STO a SS1. Funkce SBC posky- tuje dodatečný komfort při bezpečném řízení motorové brzdy. Proto- že nabízené bezpečné relé neobsahuje mechanické spínače, není omezen počet sepnutí. 23.– 25. 10. 2012 Hotel *** SOREA Sĺňava Piešťany II. celoštátne stretnutie projektantov a konštruktérov elektro, revíznych technikov, elektrotechnikov, energetikov, pracovníkov MaR a pracovníkov elektromontážnych firiem a elektroúdržby SR. 23.– 25. 10. 2012 Hotel *** SOREA Sĺňava Piešťany www.etmslovensko.sk technOlOgická řeŠení

36 PRO elektRické stROje a POhOny 1/2012 Příklady použití frekvenčních měničůtecO při využití integrovaného automatu Plc F irma KONZULT PRAHA s.r.o. dodává na tu- zemský trh již řadu let frekvenční měniče TECO typové řady 7300 CV. Součástí těchto měničů je integrovaný programovatelný automat PLC. S využitím tohoto automatu je možné reali- zovat autonomní systémy bez potřeby externího PLC nebo jiných řídících prvků. Příkladem realizo- vaných aplikací jsou systémy pro automatické otevírání dveří a vstupních vrat, autonomní systé- my balících strojů, čerpadla s programově nasta- vitelným pracovním režimem, vstupní turnikety, míchací stroje, klimatizační jednotky a další. K realizaci systému je za- potřebí doplnit pouze vhodná logická a analogová čidla, jako napří- klad čidla polohy, tlaku, teploty, úhlového natočení a podobně. Programovatelný automat Plc Uživatel má možnost si vytvořit na počítači pomocí programu Driver Link v prostředí Windows uživatelský program pro řešenou aplikaci. Vytvořený program lze odladit a simulovat v režimu offline bez připo- jeného měniče a následně přenést po sériové lince RS232 do paměti automatu a funkčně odzkoušet. Program sestává z grafických symbo- lů připomínajících elektrické schéma. Uživatel může upravovat a na- stavovat parametry jednotlivých souborů. Soubor obsahuje základní logické funkce a  to: čítače, časovače, analogové komparátory, IRC komparátory a bloky pro řízení frekvence měniče. K disposici jsou: • 4 časovače ve 4 módech • 8 časovačů v 7 módech • 4 analogové komparátory ve 3 módech • 4 IRC komparátory ve 2 módech • 8 bloků pro řízení frekvence • Dále má uživatel k disposici 8 vnitřních paměťových prvků a 8 pevně definovaných registrů. • Pro styk s řízeným systémem lze využít 7 programovatelných vstupů a 2 programovatelné výstupy Příklad použití měničů pro automatické ovládání vstupních vrat je na obrázku 1. Frekvenční měnič řídí pohyb dílčích vratových křídel. Plynulý rozjezd a dojezd do koncových poloh je zajištěn po definova- ných rozběhových a doběhových rampách. Informaci o mezních po- lohách podávají polohová čidla PS1 až PS4. Impuls pro otevření vrat může být z ovládací skříňky nebo jak je uvedeno na obrázku z duální- ho pohybového detektoru – duální detektoru mikrovlna, PIR. Řídící program je uložen v paměti automatu a lze pomocí programu Driver Link kdykoliv upravit. Příklad použití měničů pro programové řízení míchacích strojů je na obrázku 2. Jedná se o míchačku lepících směsí nebo geopolymerů pro stavební použití. Odladěný program uložený v paměti PLC řídí průběh několika technologických kroků. Otáčky se postupně zvyšují v definovaných časech. Současně se měří i teplota směsi. Přechod do dalšího kroku je podmíněn teplotou směsi. Míchací program je možné měnit podle technologických požadavků a použitého materi- álu z počítače pro sériové lince RS232. Startovací povel je přiveden na vstup S1, vstup S2 slouží pro nouzové zastavení. Na reléovém vý- stupu Q1 je informace o chodu stroje, výstup Q2 ovládá předřazené dávkovací zařízení. Konzult Praha s.r.o. U Libeňského pivovaru 10, 180 00 Praha 8 www.konzult.cz Obr. 1 Obr. 2 technOlOgická řeŠení

37PRO elektRické stROje a POhOny1/2012 seznam publikujících firem Odborný časopis zaměřený na elektrické stroje, pohony, alternátory, dynama, měniče a ostatní příslušenství. Vydavatel: Ing. Pavel Hála Elektromanagement Šéfredaktor: Ing. Pavel Hála Odpovědný redaktor: Kamil Vrabec Internetové zpravodajství: Vít Kobza Obchodní manager: Pavel Faltýsek Mgr. Petr Andráši Redakční rada: Jaroslav Čada Ing. Rostislav Ott Ing. Naděžda Pavelková Ing. Josef Šimon Ing. František Valenta Sazba: Alena Sigmundová Registrováno na MK ČR pod r. č. MK ČR E 20067 Nevyžádané rukopisy ani další materiály redakce nevrací. Za obsah odborných článků odpovídají autoři. Zveřejněné příspěvky se stávají majetkem redakce. Jakýkoli přetisk, byť jen části nebo celého článku, bez písemného souhlasu redakce není povolen. číslo 1/2012 issn 1804-834x Adresa redakce: Hybešova 38, 602 00 Brno Tel./zázn./fax: +420 547 353 837 E-mail: info@propohony.cz www.propohony.cz Písemný kontakt: Ing. Pavel Hála Elektromanagement P.O.BOX 249, 658 49 Brno seznam PUblikUjících firem 2, 4 ATAS elektromotory Náchod a.s. Bratří Čapků 722 547 30 Náchod www.atas.cz 5 CAG Electric Machinery s.r.o. Klučovská 232 282 01 Český Brod www.cagem.eu 35 ELEKTRO MANAGEMENT, s.r.o. Dlhá 107/455 649 01 Nitra www.etmslovensko.sk 6 ELEKTROPOHONY spol. s r.o. Závodí 234 744 01 Frenštát pod Radhoštěm www.epo.cz 14 Hansen Electric spol. s r.o. Těšínská 2977/79C 746 01 Opava-Předměstí www.hansen-electric.cz 10–13 Hudeczek Service, s.r.o. Stonavská 340 735 43 Albrechtice u Českého Těšína www.hudeczek.cz 21–25 Ing. František Valenta Elvam 33 Ing. Pavel Hála Čtvrtě 8 658 49 Brno www.etm.cz 18–19, 36 KONZULT PRAHA, s.r.o. U Libeňského pivovaru 10 180 00 Praha 8 www.konzult.cz 39 LENZE, s.r.o. Central Trade Park D1 396 01 Humpolec www.lenze.cz 20, 40 NORD – Poháněcí technika, s.r.o. Bečovská 1398/11 104 00 Praha 10 – Uhříněves www.nord.com 1, 7–8 OPIS Engineering k.s. Selská 64 614 0 Brno http://opis.cz 9 RAVEO s.r.o. Třída Tomáše Bati 332 765 02 Otrokovice www.raveo.cz 34–35 Siemens, s.r.o. Siemensova 1 155 00 Praha 13 www.siemens.cz 28–33 Milan Šimko, Milan Chupáč Žilinská univerzita v Žiline Univerzitná 1 010 26 Žilina

38 PRO elektRické stROje a POhOny 1/2012 Podmínky a ceny inzerce platné pro rok 2012 barevná obálka slevy Slevy za opakování inzerce v jedné objednávce: 2–3 10% 4 a více 20% Cena při současném zveřejnění plošné inzerce a článku technicko- -obchodního charakteru bude účtována ve výši 50% ceníkové ceny. technické požadavky na dodávané předlohy • CD, DVD, USB pera, elektronická pošta, ftp server • texty ve formátech: .doc, .rtf, .txt, .odt • firemní logo, veškerá schémata, grafy atd. ve vektorových formátech .cdr, .ai • obrázky ve formátech .eps, .tif, .jpg a to v požadovaném rozlišení min. 300 dpi • obrázky nedodávat spolu s textem v souborech, ale samostatně • veškeré barevné obrázky v modelu CMYK inzerce uvnitř časopisu texty komerčního charakteru 1/2 180×125 1/3 180×82 1/4 180×60 1/8 180×30 1/4 87×125 Uvedené rozměry jsou v mm. 1/2 87×253 krátká textová informace o výrobku nebo firmě Text v rozsahu do 1200 znaků doplněný jednou fotografií, který je zakončen adresou společnosti s kontakty. Cena: 2500,- Kč Pozice Cena (Kč) 1. strana 65 000,- 2. strana 50 000,- 3. strana 50 000,- 4. strana 65 000,- Formát Cena (Kč) 1 strana 30 000,- 1/2 strany 18 000,- 1/3 strany 13 000,- 1/4 strany 9 000,- 1/8 strany 5 000,- Formát Cena (Kč) 1 strana 10 000,- 2 strany 17 500,- 3 strany 25 000,- Internetový portál www.propohony.cz Partner webu (logo na spodní liště) 2 500,- Kč/měsíc Textová informace v hlavičce (55 znaků) 500,- Kč/měsíc Doporučený měřicí přístroj, distributor 500,- Kč/měsíc (v poptávce) Banner TOP • všude 35 000,- Kč/měsíc • v kategorii 3 000,- Kč/měsíc Banner sloupec • všude 10 000,- Kč/měsíc • v kategorii 1 000,- Kč/měsíc ceník inzerce

Můžete otáčet, obracet, zvedat a spouštět, pojíždět a polohovat, jak chcete. S naším know-how a inteligentními řešeními zrealizujeme společně Vaše úlohy a využijeme přitom potenciály ve všech fázích Vašeho řetězce tvorby hodnot. To a mnohem více dostanete u Lenze. Navštivte nás na MSV 2011 v hale D, stánek č. 2. www.Lenze.cz Využijte potenciály! Pohonná a automatizační řešení pro intralogistiku.

40