Техника и технологија 8, уџбеник за 8. разред основне школе - Голубовић 2022 by Izdavačka kuća Eduka

Др Драган Голубовић Небојша Д. Голубовић

pr om

ТЕХНИКА И ТЕХНОЛОГИЈА

uk a

Уџбеник за осми разред основне школе

Др Драган Голубовић Небојша Д. Голубовић ТЕХНИКА И ТЕХНОЛОГИЈА уџбеник за осми разред основне школе ГЛАВНИ УРЕДНИК Др Бошко Влаховић ОДГОВОРНA УРЕДНИЦА Др Наташа Филиповић

ПРЕЛОМ И ДИЗАЈН Студио INART

uk a

ЛЕКТУРА И КОРЕКТУРА Вуле Журић

pr om

РЕЦЕНЗЕНТИ Снежана Врањеш, дипл. инг. професор технике и технологије, ОШ „Жарко Зрењанин”, Зрењанин Др Момчило Вујичић, професор Факултета техничких наука, Чачак Зоран Јестровић, професор технике и информатике, ОШ „Вук Караџић”, Чачак

ИЗДАВАЧ Едука д.о.о. Београд Ул. Змаја од Ноћаја бр. 10/1 Тел./факс: 011/2629 903, 3287 277, 3286 443 Сајт: www.eduka.rs; имејл: eduka@eduka.rs ЗА ИЗДАВАЧА Др Бошко Влаховић, директор ШТАМПА Цицеро, Београд Издање бр.: 3, Београд, 2023. година

CIP - Каталогизација у публикацији Народна библиотека Србије, Београд 37.016:62/69(075.2) ГОЛУБОВИЋ, Драган, 1947-2021 Техника и технологија : уџбеник за осми разред основне школе / Драган Голубовић, Небојша Д. Голубовић. - Изд. бр. 3. - Београд : Eduka, 2023 (Београд : Цицеро). - 157 стр. : илустр. ; 30 cm Тираж 1.500. - Речник: стр. 153-155. Напомене уз текст. - Библиографија: стр. 152. - Регистар. ISBN 978-86-6013-571-3 1. Голубовић, Небојша Д., 1982- [autor] COBISS.SR-ID 120553737

Тираж: 1500

Министар просвете, науке и технолошког развоја Републике Србије одобрио је издавање и употребу овог уџбеника Решењем број: 650-02-00261/2021-07. Није дозвољено: репродуковање, дистрибуција, објављивање, прерада или друга употреба овог ауторског дела или његових делова у било ком обиму или поступку, укључујући и фотокопирање, штампање или чување у електронском облику. Наведене радње представљају кршење ауторских права.

САДРЖАЈ УПУТСТВО ЗА КОРИШЋЕЊЕ УЏБЕНИЧКОГ КОМПЛЕТА / 6 ВОДИЧ КРОЗ УЏБЕНИК / 7 1. ЖИВОТНО И РАДНО ОКРУЖЕЊЕ / 8

1.1. УВОД У ЕЛЕКТРОТЕХНИКУ, РАЧУНАРСТВО И МЕХАТРОНИКУ / 9 – Никола Тесла / 12 1.2. ЕЛЕКТРИЧНЕ ИНСТАЛАЦИЈЕ – ОПАСНОСТ И МЕРЕ ЗАШТИТЕ / 14 – Опасност и заштита од електричне струје / 14 – Уземљење / 14 – Указивање прве помоћи настрадалом од струјног удара / 16 1.3. ПРИМЕНА ЕЛЕКТРИЧНИХ АПАРАТА И УРЕЂАЈА У ДОМАЋИНСТВУ, ШТЕДЊА ЕНЕРГИЈЕ И ЕНЕРГЕТСКА ЕФИКАСНОСТ / 18 – Примена апарата и уређаја /18 – Штедња енергије и енергетска ефикасност / 18 1.4. ПРОФЕСИЈЕ У ОБЛАСТИ ЕЛЕКТРОТЕХНИКЕ И МЕХАТРОНИКЕ / 22

pr om

2. САОБРАЋАЈ / 24

uk a

2.1. САОБРАЋАЈНА СРЕДСТВА НA ЕЛЕКТРОПОГОН – ВРСТЕ И КАРАКТЕРИСТИКЕ / 25 – Електрични хибридни аутомобил / 25 – Тролејбус / 25 – Трамвај / 26 – Железничка електро возила / 26 2.2. ЕЛЕКТРИЧНИ И ЕЛЕКТРОНСКИ УРЕЂАЈИ У САОБРАЋАЈНИМ СРЕДСТВИМА / 28 – Електрични уређаји у аутомобилу / 28 – Добијање и акумулација електричне енергије / 28 – Систем за покретање аутомобилског мотора / 29 – Електропокретач / 29 – Уређај за паљење радне смеше / 30 – Осветљење и сигнализација возила / 31 – Аутомобили ИКТ технологије / 31 2.3. ТЕЛЕКОМУНИКАЦИЈЕ / 33 – Нови дигитални телекомуникациони системи / 33 – Систем за одређивање позиције (ГПС) / 34 – Мобилна телефонија / 35 – Основне функције мобилних телефона / 36 – Веб-конференције /36 – Интернет и кабловска телевизија / 37 – Перспективе ИКТ технологија / 37 3. ТЕХНИЧКА И ДИГИТАЛНА ПИСМЕНОСТ / 39 3.1. ОСНОВНЕ КОМПОНЕНТЕ ИКТ УРЕЂАЈА / 40 – Микрорачунар, микропроцесор и микрорачунарски систем / 40 – Интегрисано коло – чип / 41 – Микропроцесор / 41 – Меморија / 42 – Софтвер / 43 3.2. УПРАВЉАЊЕ ПРОЦЕСИМА И СТВАРИМА НА ДАЉИНУ ПОМОЋУ ИКТ / 45 – Wi-Fi (Wireless-Fidelity) – бежична мрежа / 45

– W230 – Wi-Fi паметна прикључница /45 – Систем бежичне мреже HomeOS (Паметна кућа) / 46 – Коришћење аналогне радио-везе / 46 3.3. ОСНОВНИ СИМБОЛИ У ЕЛЕКТРОТЕХНИЦИ И ЕЛЕКТРОНИЦИ / 48 3.4. РАЧУНАРСКИ СОФТВЕРИ ЗА СИМУЛАЦИЈУ ЕЛЕКТРОНСКИХ КОЛА / 50 3.5. ИЗРАДА И УПРАВЉАЊЕ ЕЛЕКТРОМЕХАНИЧКИМ МОДЕЛОМ / 51 4. РЕСУРСИ И ПРОИЗВОДЊА / 55

uk a

pr om

4.1. ЕЛЕКТРОЕНЕРГЕТСКИ СИСТЕМ / 56 – Како струја стиже до потрошача / 58 – Електроенергетски систем Србије / 58 – Рационално коришћење енергије / 59 – Коришћење једносмерне струје / 60 – Претварање разних облика енергије у електричну / 60 4.2. ПРОИЗВОДЊА И ТРАНСФОРМАЦИЈА ЕЛЕКТРИЧНЕ ЕНЕРГИЈЕ / 62 – Генератор – агрегат / 62 – Хидроелектране / 63 – Термоелектране / 64 – Нуклеарне електране / 64 – Трансформација и преношење електричне енергије / 65 – Далеководи и изолатори / 65 – Трансформатор и трафостанице / 65 4.3. ОБНОВЉИВИ ИЗВОРИ ЕНЕРГИЈЕ / 67 4.4. ЕЛЕКТРОИНСТАЛАЦИОНИ МАТЕРИЈАЛ И ПРИБОР / 71 – Проводници / 71 – Инсталационе цеви и кутије / 72 – Сијалица и сијалично грло / 72 – Прекидачи / 73 – Прикључнице, утикачи и натикачи / 73 – Електроинсталациони прибор / 74 – Инсталациони осигурачи / 74 – Електрично бројило / 75 4.5. КУЋНЕ ЕЛЕКТРИЧНЕ ИНСТАЛАЦИЈЕ / 77 – Електрична кола / 77 – Електрична кола у кућним инсталацијама / 78 4.6. САСТАВЉАЊЕ ЕЛЕКТРИЧНИХ КОЛА / 82 – Монофазна електрична инсталација / 82 – Трофазна електрична инсталација / 83 4.7. КОНТРОЛИСАЊЕ И МЕРЕЊЕ ЕЛЕКТРИЧНИХ ВЕЛИЧИНА / 85 – Коришћење опреме и мерног прибора / 85 – Универзални мерни инструмент (унимер) / 85 4.8. ЕЛЕКТРИЧНЕ МАШИНЕ И УРЕЂАЈИ / 88 – Електромагнетна дизалица / 88 – Електромагнетни релеј / 89 – Електрично звонце / 89 – Електричне машине / 90 – Генератор и електромотор једносмерне струје / 90 – Генератор и електромотор наизменичне струје / 92 – Колекторски електромотор / 92 – Асинхрони електромотор / 93 – Примена електричних машина / 93 4.9. ЕЛЕКТРОТЕХНИЧКИ АПАРАТИ И УРЕЂАЈИ У ДОМАЋИНСТВУ / 94 – Електротермички апарати и уређаји / 95

uk a

pr om

– Грејна жица (грејач) / 95 – Електрична лемилица и грејач за воду / 96 – Електрични решо / 96 – Електрични штедњак / 96 – Електричне грејалице и пећи / 97 – Бојлер / 99 – Електрична пегла / 99 – Електромеханички апарати и уређаји / 100 – Машина за прање рубља / 100 – Машина за прање судова / 101 – Клима-уређаји / 101 4.10. ОСНОВИ ЕЛЕКТРОНИКЕ / 104 – Како раде електронски уређаји / 104 – Електронске компоненте / 104 – Пасивне електронске компоненте / 105 – Батерије / 105 – Отпорници (серијски, паралелни, фотоотпорници, термистори) / 106 – Кондензатори / 107 – Прекидачи и склопке / 107 – Индуктивитети (калемови) / 107 – Релеји / 108 – Активне електронске компоненте / 108 – Полупроводничке диоде / 108 – Диоде које емитују светлост (ЛЕД) / 109 – Тиристори – силицијумски контролисани исправљачи / 110 – Транзистори / 110 – Транзистор као појачавач / 111 – Транзистор као прекидач / 112 – Интегрисана кола / 114 4.11. РЕЦИКЛАЖА ЕЛЕКТРОНСКИХ КОМПОНЕНТИ / 116 – Рециклажа / 116 – Рециклажа електронског отпада као једини избор / 119 КОНСТРУКТОРСКО МОДЕЛОВАЊЕ / 121

5.1. МОДЕЛОВАЊЕ ЕЛЕКТРИЧНИХ МАШИНА И УРЕЂАЈА / 122 – Састављање струјних кола: Експеримент – симулација – израда модела / 122 5.2. ОГЛЕДИ СА ЕЛЕКТРОПАНЕЛИМА / 126 – Пример 5.1. Сијалица са једнополним прекидачем / 126 – Пример 5.2. Испитивање карактеристика светлеће диоде / 130 – Пример 5.4. Индикатор позитивног напона батерије (+) / 134 5.3. КОРИШЋЕЊЕ ИНТЕРФЕЈСА ЗА УПРАВЉАЊЕ ПОМОЋУ РАЧУНАРА / 136 – Пример 5.11. Управљање рачунаром: Интерфејс – кодни индикатори и релеји / 136 – Пример 5.12. Управљање рачунаром: Интерфејс – зујалица / 139 5.4. ИЗРАДА И КОРИШЋЕЊЕ ЈЕДНОСТАВНОГ ШКОЛСКОГ РОБОТА УПРАВЉАНИМ ВЕШТАЧКОМ ИНТЕЛИГЕНЦИЈОМ / 141 5.5. ИЗРАДА ШКОЛСКОГ РОБОТА СОПСТВЕНЕ КОНСТРУКЦИЈЕ ИЛИ КОНСТРУКТОРСКОГ КОМПЛЕТА / 146 5.6. РАД НА ПРОЈЕКТУ / 150 6. ЛИТЕРАТУРА / 152 7. РЕЧНИК / 153 8. ИНДЕКС ПОЈМОВА / 156

УПУТСТВО ЗА КОРИШЋЕЊЕ УЏБЕНИЧКОГ КОМПЛЕТА Драги ученици,

uk a

pr om

Уџбенички комплет за Технику и технологију за 8. разред основног образовања треба да вам олакша похађање интерактивне наставе током које ћете стицати знања из технике и технологије према програму за 8. разред. Намењен је пре свега вама, али и вашим наставницима, да би што боље организовали савремену наставу. Овај комплет садржи писане материјале, конструкторске елементе за израду модела, видео материјале које чине спотови и анимације и кратак водич за коришћење података са интернета. Уџбенички комплет чине: • уџбеник ТТ8 у штампаној и електронској форми; • материјал за конструкторско моделовање (Конструктор УК 8) са упутством у писаној и електронсккој форми; • електронски додатак на Едука дигитал платформи (за електронску подршку), www.eduka.rs/TT8G. У Уџбенику ТТ8 градиво је подељено у 5 поглавља. У поглављу Животно и радно окружење дат је увод у у електротехнику, рачунарство и мехатронику, области које су обележиле почетак 21. века, са освртом на њихов позитиван утицај на побољшање квалитета живота људи у свету. Посебно је наглашен део који се односи на електричне инсталације и опасности које вребају при неправилном руковању и коришћењу електричних машина и уређаја. Такође је наглашена потреба штедње електричне енергије и предузимање мера енергетске ефикасности које треба да примењујете. Наведена су основна занимања у електротехници и мехатроници, што вам може олакшати избор професије. У поглављу Саобраћај обухваћена су саобраћајна средства на електрични погон – намена, структура и функционисање. Указано је на значајне погодности коришћења ових саобраћајних средстава, чија употреба не угрожава животну средину. Посебно је наглашен утицај информатичких технологија на квалитет превозних средстава, где се применом електронских и телекомуникационих система значајно побољшао систем управљања у саобраћају. Указано је и на велики утицај средстава телекомуникације на аутоматизацију саобраћајних система. У поглављу Техничка и дигитална писменост дате су основне компоненте и начин функционисања ИКТ уређаја са нагласком на управљање машинама и процесима. Посебно су приказани детаљи даљинског управљања, са примерима примене. За пројектовање електричних и електронских кола дате су инструкције за примену два софтвера (Pintаr и MultiSIM). Полазећи од основног принципа управљања машинама, на примерима је представљено управљање машинама и процесима уз помоћ примене школског интерфејса на рачунарима. Поглавље Ресурси и производња посвећено је начинима рационалније потрошње необновљивих природних ресурса. Наводи се електрична енергија као врло значајан ресурс који се користи у домаћинствима и индустрији. Приказано је функционисање електроенергетског система, производња, трансформација и пренос електричне енергије до потрошача. Указано је на енергетску кризу која нам прети у будућности и на значај и могућности коришћења обновљивих извора електричне енергије. Представљене су основне карактеристике кућних инсталација и материјала који се користе, као и састављање струјних кола и потреба мерења електричних величина. Приказане су основне електричне машине, апарати и уређаји који се користе у домаћинствима, основе електронике и рециклажа електронских компоненти. На практичним примерима у одељку Конструкторско моделовање дате су инструкције како да израдите свој модел електромеханичког робота. Саставни део уџбеничког комплета чини и Материјал за конструкторско моделовање (Конструктор УК 8), који садржи електричне компоненте за израду практичних модела. Електронска подршка за коришћење овог уџбеничког комплета налази се у електронском додатку, www.eduka.rs/TT8G, где ћете наћи сва потребна и детаљна упутства. АУТОРИ 6

ТЕХНИКА И ТЕХНОЛОГИЈА

ВОДИЧ КРОЗ УЏБЕНИК Кратки уоквирени текстови који се налазе у уџбенику означавају одређене налоге чији ће вам садржаји помоћи у учењу и у практичној примени наставних садржаја.

ПРИПРЕМА ЗА РАД Указује се на неопходну припрему за успешно праћење наставе кроз: обнављање наставних садржаја који су до сада изучавани у различитим областима (техници и технологији, физици, хемији и др.) – повезаност са разним областима наука; на шта треба посебно обратити пажњу приликом посета радним организацијама; подсетити се на лично искуство у области обрађиване теме.

НАУЧИЋЕТЕ, САЗНАЋЕТЕ ОДГОВОРЕ НА ПИТАЊА

pr om

Најављује се шта ћете научити у оквиру теме, која практична сазнања и вештине ћете стећи и који се одговори нуде на низ питања у складу са савременим развојем технике и технологије.

ЕЛЕКТРОНСКА ПОДРШКА УЏБЕНИКУ Електронски додатак, www.eduka.rs/TT8G – могу се покренути одређене презентације, симулације аплети из своје архиве, а можете се укључити и на интернет директно преко Insert Video. Дати су препоручени сајтови за одређене области.

uk a

РЕЗИМЕ НОВИХ ПОЈМОВА

Ради указивања на суштину проблема који се изучавају у оквиру теме, или у наставној јединици, посебно су наглашени и у најкраћем описани нови појмови. У оцени самообразовања треба регистровати овладавање новим појмовима.

КЉУЧНЕ РЕЧИ

Наведен је мали речник појмова за наставну јединицу, или тему, са кратким објашњењем значења тих појмова. Кључне речи и њихово значење треба уписати у свеску. На крају уџбеника налази се комплетан речник нових појмова.

ПИТАЊА И ЗАДАЦИ Најбоље ћете проверити и утврдити стечено знање тако што ћете у свесци одговарати на питања и задатке. Самотестирање можете извршити и елктронски преко ТЕСТА датог у електронском додатку.

ЗА ОНЕ КОЈИ ЖЕЛЕ ДА ЗНАЈУ ВИШЕ За теме / наставне јединице наведене су извесне појединости са детаљнијим подацима. Ови делови уџбеника не превазилазе програм предмета, али су дати шире, информативно, за оне који желе да знају више, јер се сматрају значајним за будући развој технике и технологије. 7

1. ЖИВОТНО И РАДНО ОКРУЖЕЊЕ 1.1. УВОД У ЕЛЕКТРОТЕХНИКУ, РАЧУНАРСТВО И МЕХАТРОНИКУ 1.2. ЕЛЕКТРИЧНЕ ИНСТАЛАЦИЈЕ – ОПАСНОСТ И МЕРЕ ЗАШТИТЕ 1.3. ПРИМЕНА ЕЛЕКТРИЧНИХ АПАРАТА И УРЕЂАЈА У ДОМАЋИНСТВУ ШТЕДЊА ЕНЕРГИЈЕ И ЕНЕРГЕТСКА ЕФИКАСНОСТ 1.4. ПРОФЕСИЈЕ У ОБЛАСТИ ЕЛЕКТРОТЕХНИКЕ И МЕХАТРОНИКЕ Припрема за рад

• •

•

Обновите градиво из области Животно и радно окружење – Техника и технологија за пети, шести и седми разред. Приликом посете радној организацији, упознајте се са функционисањем електричних машина и уређаја. Сазнајте више о примени електричних апарата и уређаја у свом дому. Откријте начине на који се у вашем окружењу примењују принципи енергетске ефикасности.

pr om

•

НАУЧИЋЕТЕ, САЗНАЋЕТЕ ОДГОВОРЕ НА ПИТАЊА

uk a

Сви знамо до које мере је човеку данас успело да низом проналазака значајно усаврши трансформационе промене материје и енергије, створи нове машине и процесе који су нам олакшали живот на Земљи. Погон машина је побољшан, али врло често и компликован јер се од ручног управљања стигло до врло сложених система. Сада ћемо нешто више научити о примени електричне енергије у индустрији и у домаћинствима: – Сазнаћете како је проналаском и применом електричне енергије, почетком 20. века, дошло до скоковитог развоја и усавршавања машина као и процеса и развоја технике и технологије. – Сазнаћете како је захваљујући развоју материјала и микротехнологија крајем 20. века дошло до наглог развоја електронике, посебно микроелектронике и специјалних технологија. – Сазнаћете како су створени услови за побољшање управљања машинама и процесима. Створена је нова управљачка јединица – „мозак” машине, конструисани су моћни рачунари који омогућавају једноставно управљање машинама и процесима у реалним условима, са високом прецизношћу и поузданошћу. – У развоју технике улога електротехнике и електронике, као главних носилаца савременог коришћења енергије и савремених достигнућа, врло је велика и значајна. – Сазнаћете на који начин мехатроника интегрише више научних области: електротехнику, машинство и рачунарство и шта се од ње очекује. – Упознаћете се са структуром електричних инсталација, како их правилно користити и како се заштитити од удара електричне струје. – Да бисте рационалније користили кућне апарате и уређаје, упознаћете њихову основну функцију, структуру и начин коришћења, као и то како штедети енергију, јер је енергетских извора све мање. На крају 8. разреда треба да се професионално определите, па ћете зато сазнати најважније карактеристике професија у области електротехнике и мехатронике.

ТЕХНИКА И ТЕХНОЛОГИЈА / Животно и радно окружење

1.1. УВОД У ЕЛЕКТРОТЕХНИКУ, РАЧУНАРСТВО И МЕХАТРОНИКУ

У претходним разредима сте учили да је човеку успело да низом проналазака (парна машина, мотор СУС и др.), значајно усаврши трансформацију материје и енергије и да осмисли нове машине и процесе који су омогућили да се живот на планети учини лакшим. Погон машина је побољшан, али је врло често био компликован, а у некум случајевима и неприменљив. Систем управљања машинама је био ручни, или полуаутоматски и веома сложен. Једносмерна струја је претежно коришћена за расвету, али уз доста проблема. Међутим, најзначајнији напредак у трансформацијама и прилагођавањима расположиве енергије и материје потребама погона машина догодио се у 20. веку развојем и применом електричне енергије – проналаском обртног магнетног поља, генератора и електромотора наизменичне струје (Никола Тесла, 1856–1943). Због тога је било могуће уз помоћ електричне мреже конструисати погон на било ком месту где има електричне енергије. То је доба електрификације, у коме је човечанство највише напредовало. Тиме су створене могућности за аутоматизацију машина и процеса, па чак и за стварање једноставнијих робота, али ипак често уз отежано управљање оваквим системима.

uk a

pr om

Потреба да се побољша управљање машином захтевало је стварање нове управљачке јединице – њеног „мозга”. Захваљујући развоју материјала и развоју микротехнологија крајем 20. века, долази до наглог развоја електронике и основних компоненати рачунара – микропроцесора (Слика 1.1). То је такозвано доба електронике и информатике. Данас су развијени моћни рачунари који омогућавају једноставно управљање машинама и процесима у реалним условима, са високом прецизношћу и поузданошћу. Машине и производне линије постале су једноставније и њима се лако управља. Примена робота је поједностављена и постала је реалност.

Слика 1.1. МИКРОПРОЦЕСОР – ОСНОВА РАЧУНАРСТВА

Допринос електротехнике и електронике, као главних носилаца овог подухвата савременог коришћења енергије и свих савремених достигнућа је врло велика и значајна. Од посебног је значаја настанак рачунарства као потпуно нове научне области. Од електронских компоненти конструисан је производ који ће бити врло значајан за даљи и свеопшти развој технике – РАЧУНАР. У почетку прегломазан, данас је то уређај малих димензија и великих перформанси. Створена је нова управљачка јединица-рачунар, баш оно што је недостајало машинама за управљање сложеним системима, који је омогућио једноставно праћење и обраду перформанси машине. Може се с правом рећи да живимо у добу примене информационих технологија и роботике. Развијају се нове технологије и трага се за новим видовима енергије. На крају 20. века појавила се нова дисциплина која интегрише више научних области – мехатроника. Мехатроника је мултидисциплинарна инжењерска област која обухвата комбинацију електротехнике, рачунарства, машинства и аутоматског управљања. Мехатронички приступ пројектовању има за циљ виши степен интеграције електронике, механике, аутоматског управљања и рачунарства ради унапређења и/или оптимизације функционалности пројектованог производа. Коришћење таквог приступа побољшало је квалитет производа, појефтинило цену и омогућило већу флексибилност у процесу производње, јер је мехатронички систем лакше редизајнирати. Створена је могућност за стварање савремених електромеханичких уређаја и система. Слободно се може рећи да су свуда око нас мехатронички производи. Неки од њих су: кућни уређаји (машине за прање веша, миксери, фото-апарати, аутоматски усисивачи....), аутомобили (АБС систем за кочење, активно вешање, централна брава...), аутономне беспилотне летелице, CNC машине, лифтови и покретне степенице, роботи за заваривање, аутоматски вођена возила итд. 9

uk a

pr om

С обзиром на то да електро-механички системи постају све бројнији, сложенији и савременији (степен „уграђеног” аутоматског деловања или како се често каже – степен интелигенције сваким даном постаје све већи) тако да је при њиховом креирању неопходно, поред знања из електротехнике и машинства, поседовати знања из управљања и програмирања. Стога се може констатовати да је мехатроника настала као одговор на указане потребе из праксе и потребе човека у будућности, који ће се све више ослањати на аутоматизоване и роботизоване уређаје и системе. На Слици 1.2 дат је шематски приказ мехатронике, њена структура састављена од много чинилаца. То су специјализовани електро и машински системи подржани рачунаром у систему аутоматског управљања. Мехатроника је заправо роботика у информационом добу. Не треба заборавити да је за све потребно створити програме за функционисање мехатроничког система.

Слика 1.2. ШЕМАТСКИ ПРИКАЗ МЕХАТРОНИКЕ

У примени мехатроничких система највећи домет достигнут је код летилица (авиона и међупланетарних летилица) чија се основна достигнућа темеље на примени мехатронике. Тако је освајање васионе засновано на комплетном управљању посредством моћних рачунара. Помоћу њих се управља свим системима летилица и на свим нивоима. Несумњиво је да су код авиона врло значајно примењене мехатроничке технологије. Рад свих система неопходних за кретање и лет авиона прати се рачунаром, аутоматски се обрађују подаци и прослеђују пилоту на коришћење, или их аутопилот користи за аутоматски лет авиона. При коришћењу аутопилота прати се задата рута кретања авиона, аутопилот управља авионом, комуницира са аеродромом и може да изведе аутоматско слетање. Подразумева се да за све мора постојати спољна подршка паметног окружења у авио-саобраћају, па се тек тада може успешно користити „паметни авион”. Такође, савремени „паметни возови у железничком саобраћају” имају значајно развијену мехатроничку подршку како у раду машине, тако посебно значајно у паметном саобраћајном железничком систему. Мехатроничке технологије су, такође, значајно побољшале квалитет аутомобила у разним сегментима. Данас рачунар у аутомобилу може превентивно ограничавати брзину кретања аутомобила у зависности од услова за вожњу, помагати возачу да држи безбедно растојање итд. Већ данас, а посебно у будућности, биће све више производа који су пројектовани и произведени и применом мехатронички савремених приступа са аспекта дизајна, заштите животне средине и енергетске ефикасности.

ТЕХНИКА И ТЕХНОЛОГИЈА / Животно и радно окружење

uk a

pr om

На почетку 20. века омогућен је снажан импулс развоју технике и технологије након што је пронађено решење за то како користити електричну енергију за остварење кретања и како користити магнет за стварање магнетног поља. У Европи и Америци су постављане инсталације које су користиле само једносмерну струју. Тада се појавио наш научник Никола Тесла и решио основну идеју за коришћење електричне енергије. Тесла је покренуо производњу и коришћење наизменичне струје трансформацијом напона, што омогућује њен пренос на даљину. Осмисливши обртно магнетно поље, Тесла је конструисао генератор наизменичне струје, а на истом принципу и електромотор (о детаљима електричних машина више у одељку 4). Тиме је био решен главни проблем машинског погона уз помоћ електромотора. Потврда реалности Теслиног пројекта производње и коришћења електричне енергије је реализација хидроелектране на Нијагариним водопадима 1896, када је одатле ,,потекла” струја ка граду Бафалу. То је био својеврсни експеримент, који је изменио свет електротехнике. Од тада је све кренуло у смеру који данас познајемо и користимо. Тиме је постављен темељ електротехнике, која се потом вртоглаво развијала у свим областима. С пуним правом може се рећи да је електротехника својим напредовањем и применом у разним областима имала водећу улогу у развоју свих техника и технологија. Развила се електроника, која је својим електрокомпонентама створила рачунар и целу нову област – рачунарство. Електротехника и електроника су решиле основни проблем погона машина, а онда се појавио рачунар који је омогућио решење проблема управљања у свим областима. Имплементацијом информационих технологија и друге области технике су доживеле препород. Мехатроником је названа форма интегрисања свих посебних сегмената у једну савремену научну целину.

Слика 1.3. ЛЕТЕЋИ АУТОМОБИЛ – РЕЗУЛТАТ ПРИМЕЊЕНИХ НОВИХ ТЕХНОЛОГИЈА

Развојем и применом нових сазнања у електротехници обележен је 20. век. Од електротехнике, рачунарства и мехатронике очекују се значајнији доприноси у 21. веку, који је век стварања модерних машина и процеса. Модерне машине (Слика 1.3) ће задовољити све потребе овог човечанства, а то је да буду квалитетне и поуздане, прилагођене човеку, да својим радом не оштећују животну средину и да користе (рационално) „чисту енергију” . „Наука о електрицитету нам је открила праву природу светлости, пружила нам небројене видове примене и прецизна средства и тиме допринела егзактности нашег знања.” Никола Тесла, 1897.

pr om

НИКОЛА ТЕСЛА (1856–1943)

Слика 1.4. НИКОЛА ТЕСЛА СА СВОЈИМ ОСТВАРЕЊИМА: 1 – индукциони електромотор, 2 – модел преноса електричне енергије, 3 – Нијагарини водопади – прва електро централа наизменичне струје, 4 – електрична муња, 5 – Теслина демонстрација магнетног поља (Колумбово јаје), 6 – модел Теслиног теледиригованог брода, 7 – Теслина лабораторија, 8 – Теслин трансформатор, 9 – торањ за бежични пренос електричне енергије.

uk a

Никола Тесла, један од најблиставијих умова човечанства, рођен је 1856. у селу Смиљану, крај Госпића у Лици, у тадашњој Аустријској царевини (од мајке Ђуке Тесле, рођ. Мандић и оца Милутина Тесле). Никола се дичио својим пореклом. Основну школу завршио је у Смиљану, нижу реалну гимназију у Госпићу, вишу гимназију у Карловцу, од 1875. студира на Политехничкој школи у Грацу, у Аустроугарској царевини. Запослење: У периоду 1881–1882. ради у Централном телеграфском уреду у Будимпешти; 1883. године прелази у Едисонову Електричну компанију која се налази у Паризу а затим се сели у Њујорк, 1884; године 1885. основао је сопствену компанију „Tesla Arc & Light Co.”; 1885. конструише први електромотор, „Комутатор за електричне динамо-машине”; период од 1887. до 1890. обележавају патенти из области полифазних наизменичних струја; следе предавања од 1887. до 1890, „Нови систем мотора и трансформатора наизменичне струје”; 1890. Вестингхаусова компанија откупљује првих седам Теслиних патената из области полифазних струја; изградња централе на наизменичну струју на Нијагариним водопадима (по Теслиним патентима); Умро је 7. јануара 1943. године, у хотелској соби у Њујорку. Свет ће још дуго чекати док се не појави геније раван Николи Тесли. Проналасци и патенти: Са преко 700 патената, Никола Тесла се сматра највећим проналазачем у историји науке. У његову част јединица за јачину магнетне индукције има ознаку – Тесла (Т). Најважнији проналасци: • Од 1943. Тесла се сматра проналазачем радија, који је предложен у патенту предатом Патентном бироу САД 20. марта 1900. • Измислио је електрични асинхрони мотор са полифазним алтернатором, са три фазе у облику звезде и са комутатором. Никола Тесла је користио јонизоване гасове за трансформацију електричне енергије. Био је главни промотер технике преноса електричне енергије наизменичном струјом. • Почев од 1896, експериментисао је са даљинским управљањем. Развио је Теслину бобину, што је био први пројектовани одашиљач таласа, и тиме поставио темеље телеаутоматике.

ТЕХНИКА И ТЕХНОЛОГИЈА / Животно и радно окружење

ВЕЖБА 1. 1. ИНТЕГРИСАНЕ НАУКЕ У МЕХАТРОНИЦИ Анализирати области: електротехника, електроника, рачунарство, машинство, аутоматско управљање. Објаснити њихово интегрисање у нову област – мехатронику.

Електронски додатак, www.eduka.rs/TT8G – УВОД У ЕЛЕКТРОТЕХНИКУ, РАЧУНАРСТВО И МЕХАТРОНИКУ (Insert Video-Internet) http://www.muzejnt.rs

РЕЗИМЕ НОВИХ ПОЈМОВА

• • • • •

•

pr om

•

Најзначајнији напредак у трансформацији и прилагођавању расположиве енергије и материје потребама погона машина догодио се у 19. веку захваљујући развоју и примени електричне енергије, проналаску обртног магнетног поља, генератора и електромотора наизменичне струје. Захваљујући развоју материјала и развоју микротехнологија, крајем 20. века долази до наглог развоја електронике и стварања компонената за рачунаре. Данас су развијени моћни рачунари који омогућавају једноставно управљање машинама и процесима у реалним условима, са високом прецизношћу и поузданошћу. Од електронских компоненти произведена је направа која ће омогућити даљи развој технике – рачунар. Може се с правом рећи да живимо у добу примене информационих технологија и роботике. Створена је мехатроника као мултидисциплинарна инжењерска дисциплина која обухвата комбинацију електротехнике, рачунарства, машинства и аутоматског управљања. Мехатронички приступ пројектовању има за циљ интеграцију електронике, машинства, аутоматског управљања и рачунарства ради унапређења производа. Убрзани развој електротехнике обележио је 20. век, а од мехатронике се у 21. веку очекује допринос у развоју модерних машина. Модерне машине ће задовољити савремене потребе човечанства: да буду квалитетне и поуздане, прилагаођене човеку, да својим радом не угрожавају животну средину и да користе рационално „чисту енергију”.

КЉУЧНЕ РЕЧИ

uk a

•

електротехника – бави се производњом, преносом и потрошњом електричне енергије електроника – бави се производњом и применом електронских компоненти рачунарство – бави се производњом рачунара и њиховом применом мехатроника – мултидисциплинарна инжењерска дисциплина која је интегрисала електротехнику, рачунарство, машинство и аутоматско управљање мехатроничко пројектовање – оптимизација функционалности пројектованог производа микроелектроника – минимизација форме електронских компонената перформансе – карактеристике уређаја или машине

ПИТАЊА И ЗАДАЦИ 1. Анализирати на који начин је електротехника највише допринела развоју технике и технологије у 21. веку. 2. На који начин је рачунарство допринело побољшању функционисања машина и технологија, као и електричних апарата и уређаја? 3. Идентификуј све мехатроничке системе у свом окружењу и њихове предности. 13

1.2. ЕЛЕКТРИЧНЕ ИНСТАЛАЦИЈЕ – ОПАСНОСТ И МЕРЕ ЗАШТИТЕ Сва домаћинства, пословни објекти и фабрике снабдевају се електричном енергијом потребном за напајање машина и уређаја које користи за разне потребе путем електричне мреже и инсталација. Како се врши допремање електричне енергије до крајњих потрошача, приказано је у одељку 4.5, а овде се наводе само неки детаљи који су значајни у вези са заштитом од удара електричне струје. Да бисмо електричне мреже и инсталације знали правилно да користимо, морамо их добро упознати. Да би се правилно користили, сви електрични апарати и уређаји треба да се правилно укључе на одговарајуће прикључке и да се правилно користе, те да се примене тзв. правила мере заштите од удара електричне струје. При коришћењу електричног напона већег од 50 V, постоји опасност од струјног удара, који може представљати и смртну опасност. Зато се у раду са електричним инсталацијама и уређајима морају у потпуности познавати начини коришћења струје и заштите од њеног штетног деловања на људски организам. Електрични напон који се користи у домаћинствима износи 230 или 400 V и у извесним околностима може представљати велику опасност по живот људи.

ОПАСНОСТ И ЗАШТИТА ОД ЕЛЕКТРИЧНЕ СТРУЈЕ

uk a

pr om

Ако човек руком или неким другим делом тела додирне неизоловани проводник, или неки предмет који је под напоном већим од 50 V, доводи себе у опасност јер ће кроз његово тело потећи струја. Опасност је знатно већа ако су руке влажне, или ако се стоји на бетону, влажној земљи и сл. Зато никад не треба додиривати проводнике чија је изолација оштећена, или оштећене електричне приборе. Опасно је газити по изолованим проводницима, јер се може оштетити изолација, а то нас може угрозити. Увек треба претпоставити да су прекинуте жице, које висе са електричних стубова или кровова зграда, под напоном, па их не треба додиривати. На Слици 1.5 приказане су ситуације и околности под којима електрична струја може бити узрок несреће. Електрични уређаји којима рукујемо у стану, школи, школској радионици и на другим местима по правилу су добро заштићени и изоловани од спољашњих металних делова (кућишта). Међутим, никада не можемо бити потпуно сигурни да у међувремену, пре употребе није дошло до оштећења унутрашње изолације, услед чега њихови спољашњи делови могу бити под напоном. Стога их никада не би требало додиривати влажним рукама. Ако су просторије влажне или је под од бетона, препоручљиво је да се прекрије неким материјалом који је добар изолатор. Такође, препоручљиво је да и обућа буде добар изолатор. Чак и ако смо добро изоловани од пода, нисмо сасвим безбедни кад додирујемо неки електрични уређај који може бити под напоном. Морамо пазити да истовремено неким другим делом тела не додирујемо радијатор, водоводну инсталацију, или неки други уређај који је добар проводник а у вези је са земљом, јер се тада преко нас може успоставити нежељено струјно коло опасно по живот. Купатила, подруми и кухиње јесу просторије у којима најпре може доћи до несрећног случаја, јер обично имају бетонски или земљани под и влажне су. Да би се у овим просторијама обезбедила заштита од електричне струје, предузимају се посебне мере. На пример, у купатилима се не препоручује уградња прикључница и прекидача, а ако је неопходно, уграђују се прикључнице са заштитним поклопцем. Грејалице се постављају ван дохвата руке итд.

УЗЕМЉЕЊЕ Да би се смањила могућност несреће, сви електрични апарати треба да су уземљени, тј. њихово кућиште (маса) треба помоћу одводног проводника да буде повезано са бакарном или гвозденом плочом пресвученом оловом, или поцинкованом плочом укопаном у влажну земљу, односно са кућним уземљењем. Ако код уземљених електричних апарата дође до оштећења унутрашње изолације и појаве напона на маси, струја ће кроз проводник потећи у земљу. Кад се додирне такав апарат, струја неће тећи кроз наше тело, јер јој оно пружа већи отпор од одводног проводника. Поред тога, прегореће и осигурач, па ће доћи до прекида напона струје и пријемник више неће бити под напоном.

ТЕХНИКА И ТЕХНОЛОГИЈА / Животно и радно окружење

o pr om uk a

Слика 1.5. ОДРЕЂЕНЕ СИТУАЦИЈЕ И ОКОЛНОСТИ ПОД КОЈИМА ЕЛЕКТРИЧНА СТРУЈА МОЖЕ БИТИ УЗРОК НЕСРЕЋЕ: 1 – укључење апарата, 2 – вишеструки разводник, 3 – неправилно спајање утикача и натикача, 4 – рад на мрежи, 5 – недозвољени прикључак на грло сијалице, 6 – неодговарајућа утичница, 7 – оштећење сијаличног грла и прекидача, 8 – неисправна изолација пегле, 9 – стављање сијалице у грло, 10 – грубо чупање проводника, 11 – држање металних предмета при грмљавини, 12 – додир фазног и нултог вода, 13 – коришћење непрописног алата, 14 – додир фазног вода, 15 – додиривање стоне лампе под напоном, 16 – изолација проводника гори, 17 – животиње могу изазвати струјни удар.

Слика 1.6. ПРЕВЕНТИВА ПРОТИВ УДАРА ЕЛЕКТРИЧНЕ СТРУЈЕ − УЗЕМЉЕЊЕ: а) приказ извођења уземљења: 1 – спојница, 2 – главни осигурач, 3 – трака, 4 – уземљивачи, 5 – спојница са знаком уземљења, а) проводник за уземљење, б) струјни удар затварањем струјног кола фаза − штедњак, човек − под, в) струјни удар затворен преко уземљења − мање опасно за човека.

pr om

Како се остварује веза уземљења? Морају се, пре свега, употребити шуко-натикачи, утикачи и прикључнице, а не обични. Натикач је преко контактне лимене плоче у вези са кућиштем апарата. Од вијка заштитног контакта у натикачу (или директно од апарата) полази проводник уземљења који се појављује као једна жила вишежилног савитљивог проводника (жуто-зелена или црвена изолација). Он се завршава вијком заштитног контакта утикача. Кад се утикач стави у прикључницу, његови заштитни контакти додирују заштитне контакте прикључнице, од којих полази у одводни проводник у зиду до места споја с металном траком укопаном у земљи, односно проводником уземљења. На Слици 1.6а приказан је начин прикључења апарата на уземљење, а на Слици 1.6 б/в приказано је затварање струјног кола у случају струјног удара. Начин испитивања исправности електричне инсталације коришћењем фазног испитивача приказана је на Слици 1.7. Ово испитивање може реализовати само обучено лице.

Слика 1.7. ИСПИТИВАЊЕ ИСПРАВНОСТИ ЕЛЕКТРИЧНЕ ИНСТАЛАЦИЈЕ: 1 – испитивач фаза, 2 – испитивање исправности утикача, 3 – испитивање исправности пегле.

УКАЗИВАЊЕ ПРВЕ ПОМОЋИ НАСТРАДАЛОМ ОД СТРУЈНОГ УДАРА

uk a

У случају да електрична струја угрожава човеков живот, треба, пре свега, спречити њено даље протицање кроз тело настрадалог. То се мора урадити врло пажљиво да спасилац не би себе довео у опасност додирујући уређај под напоном или тело настрадалог. Зависно од ситуације, протицање електричне струје можемо прекинути искључењем осигурача, прекидача, вађењем утикача из прикључнице, или кидањем проводника помоћу изолованих предмета од пластике, гуме и др. Чим повређеног ослободимо дејства електричне струје, треба позвати лекара. У међувремену, док он не стигне, приступа се оживљавању настрадалог, применом вештачког дисања и масаже срца. С обзиром на то да наш организам не осећа електрицитет, већ може само осетити његово дејство, врло је значајно познавање хемијског, физиолошког и топлотног деловања електричне струје на људско тело, што омогућава правилно указивање прве помоћи настрадалом од електричне струје. Како да се ви понашате у случају струјног удара? Пре свега морате бити опрезни да не дођете у опасност струјног удара имајући све упознате могућности. Како нисте обучени како помоћи унесрећеном од струјног удара ви му, ипак можете помоћи позивањем службе прве помоћи и евентуално безбедним искључивањем струје. 16

ТЕХНИКА И ТЕХНОЛОГИЈА / Животно и радно окружење

Слика 1.8. УКАЗИВАЊЕ ПРВЕ ПОМОЋИ НАСТРАДАЛОМ ОД СТРУЈНОГ УДАРА

ВЕЖБА 1. 2. ИСПИТИВАЊЕ ИСПРАВНОСТИ ЕЛЕКТРИЧНИХ ИНСТАЛАЦИЈА Испитати и раставити топљиви осигурач и заменити уложак ако је неисправан.

Електронски додатак, www.eduka.rs/TT8G – ЕЛЕКТРИЧНЕ ИНСТАЛАЦИЈЕ – ОПАСНОСТ И МЕРЕ ЗАШТИТА (Insert Video-Internet) http://www.stari.tehnickaue.edu.rs/srp/cas/?conid=641

РЕЗИМЕ НОВИХ ПОЈМОВА

• • •

• •

pr om

•

Да би се смањила могућност несреће, сви електрични апарати треба да су уземљени, тј. њихово кућиште (маса) треба помоћу одводног проводника да буде повезано са кућним уземљењем. Да бисмо се заштитили од струјног удара, пре свега не треба излагати тело струјном колу, не дохватати голим рукама оштећене проводнике, не газити проводнике итд. Мере предострожности од струјног удара су изоловање тела човека, уземљење апарата, или коришћење струје сниженог напона. При указивању помоћи унесрећеном од струјног удара морамо бити опрезни, јер можемо и себе довести у опасност и нехотице се укључити у струјно коло. При коришћењу електричног напона већег од 50 V, постоји опасност од електричног удара, који може представљати и смртну опасност; зато се у раду са електричним инсталацијама и уређајима мора у потпуности познавати начин коришћења струје и мера заштите. Пресеци проводника у прикључним и разводним мрежама морају бити у сагласности са потребном снагом потрошача. Унесрећеном од струјног удара можемо помоћи прекидом довода електричне струје, указивањем прве помоћи и позивањем службе Хитне помоћи.

КЉУЧНЕ РЕЧИ

uk a

•

електроизолациони материјали – материјали који не проводе електричну струју изоловање – заштитна мера од струјног удара (електрично непроводљивим материјалима) маса – представља кућиште машина и уређаја, обично метална проводник уземљења – обично је зелено-жуте боје или црвене, одређеног пресека струјни удар – додир људског тела са електричним деловима под напоном уземљење – термин којим се означава да је неко коло, уређај итд., везан за потенцијал земље; то је електрични вод који се спаја са кућиштем уређаја и у случају кратког споја одводи електричну струју у земљу

ПИТАЊА И ЗАДАЦИ 1. Кад најчешће настаје преоптерећење електричне инсталације? 2. Набројте неколико околности под којима може доћи до повреде или смрти услед дејства електричне струје. 3. Због чега се врши уземљење електричних апарата и уређаја? 4. Објасните како се пружа прва помоћ настрадалом од електричне струје.

1.3. ПРИМЕНА ЕЛЕКТРИЧНИХ АПАРАТА И УРЕЂАЈА У ДОМАЋИНСТВУ, ШТЕДЊА ЕНЕРГИЈЕ И ЕНЕРГЕТСКА ЕФИКАСНОСТ ПРИМЕНА АПАРАТА И УРЕЂАЈА

uk a

pr om

Врло је широка примена електротехничких апарата и уређаја у домаћинствима. Електрични апарати и уређаји користе електричну енергију, а зависно од енергије у коју је претварају, могу бити електротермички и електромеханички. Електротермички уређаји користе једноставну могућност претварања електричне енергије у топлоту (грејач, решо, пегла, грејалица, бојлер, штедњак, индустријске пећи, термоакумулационе пећи и др.). Електромеханички апарати у уређајима најчешће имају електромотор за остваривање кретања. Ту спадају: вентилатори, усисивачи прашине, апарати за сушење косе, руку, електричне мешалице − миксери, електрични млин за кафу, машина за млевење меса, машине за прање рубља и судова, електрични хладњаци, замрзивачи, клима-уређаји и др. У домаћинству се користе и електронски апарати (радио, телевизор, видео, телефон и др.). Апарати и уређаји у домаћинству могу бити и комбиновани: фен за косу, термоакумулациона пећ, машина за прање веша, судова идр. Да би човек правилно користио апарате и уређаје у домаћинству, неопходно је да поседује одређена знања како о самим апаратима, тако и о њиховом прикључењу у електричну мрежу и правилном коришћењу. Врло је битно да се успешно користе, па је зато потребно да познајете њихов основни састав, принцип рада, укључивања, чишћења и одржавања. Одговоре на сва ова питања треба потражити у упутству о употреби и коришћењу апарата и уређаја. Основна упутства за употребу садрже: − Расклапање и склапање апарата и уређаја дозвољено је до допуштеног степена. Ово омогућује да се могу правилно користити и констатовати и отклонити мањи кварови, а за кварове треба позвати сервис. − Начин одржавања: Веома је важно знати како се уређаји правилно користе и одржавају, јер од тога зависи њихов век трајања. Основни подаци о одржавању и руковању апаратима и уређајима дати су у корисничком упутству машине које садржи: начин склапања и расклапања ради одржавања и отклањања мањих кварова, сигурносне мере при раду са машином и његовом одлагању на крају употребе. Имајући у виду да сте ви необучени за послове одржавања и руковања апаратима, онда се морате строго придржавати корисничких упутстава и стеченог знања из технике како неби изазвали непожељне последице, а за све сложеније случајеве треба користити сервисне услуге. Ево примера како и ви можете учествовати у коришћењу и одржавању апарата. Нпр. код кућног усисивача, који мора бити искључен из електричне мреже, можете га расклопити и склопити, према упутству: подизањем поклопца усисивача заменити филтер кесу, скинути и очистити ваљак-четку на подном елементу, заменити филтер за електромотор и излазни ваздух, проверити исправност каблова за напајање, проверити батеријско напајање сензора (код новијих апарата). На крају можете усисивач укључити у електричну мрежу и пробати одређене функције укључењем одговарајућих тастера. ШТЕДЊА ЕНЕРГИЈЕ И ЕНЕРГЕТСКА ЕФИКАСНОСТ Одраније знамо како свету прети несташица извора енергије због њене прекомерне потрошње. Знате и да се у домаћинствима користе разни облици енергије: електрична (електрични апарати), топлотна (уређаји за грејање и хлађење) и разни облици горива (нафта и њени деривати, гас и чврста горива). Храна коју човек користи такође представља један облик енергије (хемијска енергија). Постоје три врсте извора енергије које човек користи: обновљиви (енергија воде, ветра и мишића), необновљиви извори енергије (угљенисани фосили − угаљ, земни гас и нафта и минерали − уранове руде и алтернативни извори енергије − соларна, хидроенергија и енергија биомасе). Све државе у свету су прихватиле примену правила енергетске ефикасности − као збир мера и деловања у свим областима живота којима је крајњи циљ минимална потрошња енергије, при чему ниво производње и свих осталих активности да остане исти, или да се њихов квалитет побољша. 18

ТЕХНИКА И ТЕХНОЛОГИЈА / Животно и радно окружење

pr om

То није само штедња енергије која подразумева одрицања, већ њена рационална употреба, која треба да доприноси побољшању квалитета живота и рада, као и већој конкурентности производње. Већина стамбених објеката у Србији нема адекватну изолацију, па је за њихово загревање потребно неколико пута више енергије. План за енергетску ефикасност је побољшање енергетских квалитета зграда, што је кључно за остваривање циљаних уштеда енергије. Препоруке за штедњу укупне енергије у домаћинствима односе се на ефикасније коришћење кућних апарата и смањивање губитака топлоте из станова и породичних стамбених зграда. Међу кућне апарате који у највећој мери троше електричну енергију спадају бојлер, веш-машина, штедњак и фрижидер, а значајну потрошњу има и осветљење у становима. Највећа могућност смањења неефикасне потрошње топлотне енергије обухвата примена принципа енергетске ефикасности у стамбеним, управним и пословним зградама. Важни предуслови за уштеду енергије су: побољшање изолације у зградама, уградња регулационих мерача, увођење новог система утврђивања цена и смањење употребе електричне енергије за потребе грејања у домаћинствима. Осим рационалне употребе енергије у домаћинствима, велики потенцијал за побољшање енергетске ефикасности постоји у сектору индустрије. Србија је принуђена да у наредном периоду увози све скупљу нафту и природни гас па се, технолошки гледано, као главни правац развоја енергетике намеће програм енергетске ефикасности, зато што смањује потребу за увозом енергената и подржава коришћење више обновљивих извора енергије. Улагање у различите мере енергетске ефикасности доводи не само до побољшања квалитета живота грађана, већ индиректно доприноси и економском развоју земље.

uk a

Како користити неопходну енергију на најефикаснији начин? Свакога дана људи употребљавају енергију за превоз, кување, грејање, хлађење, производњу, осветљење, као и за забаву и бројне друге сврхе. Међутим, начини на који се сва та енергија користи битно утиче на нашу околину и квалитет живота. Стога је веома важно не само да ли штедимо енергију (да ли искључујемо апарате онда када их не користимо), већ и да ли их користимо на најефикаснији начин (да ли апарати и технологија спадају у категорију штедљивих производа). Узевши ово у обзир, можемо разликовати две категорије: уштеду енергије и енергетску ефикасност. Уштеда енергије подразумева све оно што предузимамо да не бисмо расипали енергију – то су једноставни кораци које сви могу да усвоје као начин понашања, од гашења светла након изласка из просторије до рециклирања пластичне или алуминијумске амбалаже. С друге стране, енергетска ефикасност обухвата коришћење нових технологија за чији рад је потребно мање енергије. Као добар пример могу да послуже штедљиве лед-сијалице, које троше мање енергије од класичних сијалица и притом дају исту количину светлости. То значи: са минималном потрошњом енергије остварити највећи учинак, било да је у питању грејање простора у коме боравимо, кување чаја или рад производне линије у некој фабрици. Научници који се баве енергетском ефикасношћу унапређују машине и апарате, како би са мање потрошене електричне енергије дали исте или чак боље резултате. То је значајно за све нас и неке радње можемо и сами да релизујемо као нпр. да рационално користимо електричну енергију, дајући тиме допринос уштеди електричне енергије. Зашто је важна енергетска ефикасност? Иако губици енергије не могу бити сведени на нулу, они се могу смањити на више начина и коришћењем разних техника, а пажљивим или ефикасним приступом енергија може да се троши у оптималним количинама. Кад се она користи на неодговарајући начин, што значи да постоји разлика између доведене количине енергије и потребне количине енергије, то доводи до расипања, а тиме и до финансијског губитка. Неефикасно коришћење енергије махом је резултат лошег пројектовања, неадекватне радне карактеристике процеса, лошег одржавања, празног хода или рада „у празно”. Додатне користи увођења мера за енергетску ефикасност обухватају: – мању енергетску зависност; – смањење загађености; – директно утицање на побољшање животних услова.

Колико смо постигли у увођењу мера енергетске ефикасности? Могли бисмо да одговоримо на ово питање проценом да смо још на почетку. Ево и због чега: • потрошња енергије у Србији двоструко је већа у односу на просечну потрошњу ЕУ; • у нашој земљи се чак 60 % финалне енергије троши у домаћинствима; • власници станова и кућа у Србији махом посматрају предложене мере за енергетску ефикасност само као додатни намет; • само 10 % домаћих инвеститора препознаје енергетску ефикасност као компаративну предност у односу на конкуренцију (податак из 2016). С обзиром на то да се енергија највише расипа у индустријским погонима и у домаћинствима, то значи да се управо ту може остварити и највећи учинак при примени неопходних мера за енергетску ефикасност. Имајући у виду да Србија има обавезу да оствари уштеду финалне енергије од 9% у односу на потрошњу из 2008. године, формиран је Национални акциони план за унапређење енергетске ефикасности. Уштеда утрошене енергије која би се могла постићи увођењем планираних мера, могла би да износи од 15% до 25% по домаћинству, а да се задржи постојећи стандард. Енергетски пасош зграде је нови сертификат, који садржи податке о енергетском разреду зграде и указује на финалну годишњу потрошњу топлотне енергије за грејање. Сертификовање зграда би требало прихватити као заштиту потрошача енергије као и при процењивању праве вредности некретнина.

pr om

Енергетски ефикасни станови

uk a

Слика 1.9. КЛАСИФИКАЦИЈA ЕНЕРГЕТСКЕ ЕФИКАСНОСТИ ЗА ПОТРОШЊУ ЕНЕРГИЈЕ У ЗГРАДАМА ОД РАЗРЕДА A (најефикаснији) ДО G (најнижи разред)

Извршена је класификација енергетске ефикасности за потрошњу енергије у зградама у седам разреда од А (највећа енергетска ефикасност) до G (најмања енергетска ефикасност), Слика 1.9. Потрошња примарне енергије у зградама изражена у kWh pe / m2 годишње износи: – у разреду А мање од 50; – у разреду B од 51 до 90; – у разреду C од 91 до 150; – у разреду D од 151 до 230; – у разреду Е од 131 до 330; – у разреду F од 331 до 450 и – у разреду G веће од 450. Уочљива је значајна разлика између разреда енергетске ефикасности, а то значи да је потрошња енергије у нижим разредима далеко већа од виших разреда (преко 10 пута најниже у односу на највиши разред). Анализа која је наведена за енергетску ефикасност и потрошњу енергије у зградама за загревање важи аналогно и за хлађење, а такође важи и за разне друге облике енергије. Вежба 1.3. ШТЕДЊА ЕНЕРГИЈЕ И ЕНЕРГЕТСКА ЕФИКАСНОСТ У групама анализирати потрошњу енергије у домаћинству, или кабинету, и сачинити предлог за рационализацију потрошње енергије – сачинити мини-пројекат енергетске ефикасности домаћинства са прорачуном потрошње примарне годишње енергије и одредити разред енергетске ефикасности. 20

ТЕХНИКА И ТЕХНОЛОГИЈА / Животно и радно окружење

Електронски додатак, www.eduka.rs/TT8G – ПРИМЕНА ЕЛЕКТРИЧНИХ АПАРАТА И УРЕЂАЈА У ДОМАЋИНСТВУ, ШТЕДЊА ЕНЕРГИЈЕ И ЕНЕРГЕТСКА ЕФИКАСНОСТ (Insert Video-Internet) http://www.planeta.rs/68/11_energijs.htm

РЕЗИМЕ НОВИХ ПОЈМОВА

•

• •

• • •

•

pr om

•

Електрични апарати и уређаји користе електричну енергију, а зависно од енергије у коју је претварају, могу бити електротермички и електромеханички. Да би човек правилно употребио и користио апарате и уређаје у домаћинству, неопходно је да поседује одређена знања како о самим апаратима, тако и о њиховом прикључењу у електричну мрежу и начину коришћења. У домаћинствима се користе разни облици енергије: електрична (преко разних електричних апарата), топлотна (преко средстава за грејање) и разни облици горива. Постоје три врсте извора енергије које човек користи: обновљиви, необновљиви и алтернативни. Све државе у свету су прихватиле примену правила енергетске ефикасности - као збир мера и деловања у свим областима живота којима је крајњи циљ минимална потрошња енергије, при чему ниво производње и свих осталих активности да остане исти, или да се њихов квалитет побољша. Препоруке за штедњу укупне енергије у домаћинствима односе се на ефикасније коришћење кућних апарата и смањивање губитака топлоте из станова и породичних стамбених зграда. Уштеда енергије подразумева све оно што предузимамо да не бисмо расипали енергију – то су једноставни кораци које сви могу да усвоје као начин понашања, од гашења светла након изласка из просторије до рециклирања пластичне или алуминијумске амбалаже. Енергетска ефикасност је појам који се односи на употребу технологије за чији рад је потребно мање енергије – пример су штедљиве лед-сијалице, које троше мање енергије. Србија је преузела обавезу да до 2020. године оствари уштеду финалне енергије од 9% у односу на потрошњу из 2008. године. Енергетски пасош зграде је нови сертификат, који садржи податке о енергетском разреду.

КЉУЧНЕ РЕЧИ

uk a

•

енергетска ефикасност – са минималном потрошњом енергије остварити највећи учинак енергетски разред – одређене класе од А до Г потрошње енергије у зградама изражене kWh/m2 енергетски пасош – нови сертификат, који садржи податке о енергетском разреду зграде штедња енергије – штедња и рационално коришћење енергије

ПИТАЊА И ЗАДАЦИ 1. Утврди које машине и апарати у твом домаћинству троше највише енергије и процени на који се начин може извршити рационлна уштеда енергије. 2. Анализирај годишњу потрошњу енергије у свом домаћинству за грејање, сачини потребне обрачуне и процени у коју категорију енергетске ефикасности спадају. 3. Учествуј у заједничком пројекту групе за пројекат „Штедње енергије и енергетска ефикасност”.

1.4. ПРОФЕСИЈЕ У ОБЛАСТИ ЕЛЕКТРОТЕХНИКЕ И МЕХАТРОНИКЕ

uk a

pr om

Нагли развој електротехнике у прошлом веку, подстакнут развојем нових материјала и технологија, створио је рачунарске системе који су олакшали управљање машинама и процесима и допринео развоју роботике као нове области у техници мехатронике. То је условило потребе за различитим пословима, па је тиме дошло до читаве експлозије занимања у свим областима, а посебно у електротехници. Да би се реализовале наведене активности, формирале су се различите професије и у електро струци и у мехатроници. Глобално посмарано, у овим областима технике и технологије могу се разликовати три основне групе професија: – конструктори (техничари, инжењери различитих специјалности); – технолози (стручни радници, техничари, инжењери различитих специјалности); – организатори различитих нивоа (менаџери) са различитим специјалностима и др. Позната је чињеница да је за развој привреде једне земље од великог значаја одговарајуће образовање за различите професије. За добробит сваког човека је значајно познавање проблема којима се баве различите професије, како би правилно изабрао своје будуће занимање. Знања која стичете из Технике и технологије имају за циљ да вам олакшају свакодневно коришћење разних машина и апарата, али и да се правилно професионално определите јер од тога ће, у доброј мери, зависити ваш успех у будућности. Потребно је да на време откријете своје склоности и правилно изаберете професију. Време у којем ћете живети и стварати захтева опрезан избор и флексибилну професију прилагодљиву за потребе тржишта рада, а која је условљена напретком у техници и проиводњи. У области електротехнике и мехатронике професије су врло променљиве и оне обухватају разне послове пројектовања, производње и контроле различитих електричних производа. Постоји могућност специјализације за ужа подручја електротехнике, као што су рачунарска техника, енергетика, телекомуникације, електроника и мехатроника. Електро стручњаци могу радити на припремању техничке документације, у припреми и организацији производње и контроли производа у електроиндустрији, електропривреди, предузећима за телекомуникације. Такође, могу радити на продаји електричних производа, електроопреме и електроматеријала. Шта је важно за рад у електротехници? Схватање начина рада машина и уређаја, схватање односа и добро представљање објеката у равни и простору, схватање механичких односа, способност техничког и аналитичког решавања проблема, сналажења у новим ситуацијама, спретност руку и прстију, добар вид, разликовање боја, сналажење са бројевима, прецизност, савесност и одговорност. Што се тиче услова рада, најчешће се ради у затвореним просторијама, седећи, уз честу употребу рачунара или на терену. На терену се посао обавља под различитим временским условима и захтева велику покретљивост и издржљивост. Са трогодишњим стручним образовањем данас се најчешће срећу следеће професије: – аутоелектричар, електричар, електроинсталатер, електромеханичар за расхладне и термичке уређаје, електромеханичар за машине и опрему, електромонтер мрежа и постројења, израђивач каблова и прикључака, монтер телекомуникационих мрежа итд. Са четворогодишњим стручним образовањем данас се најчешће срећу следеће професије: – електротехничар рачунара, администратор рачунарских мрежа, електротехничар за електронику на возилима, електротехничар електромоторних погона, електротехничар процесног управљања, електротехничар електронике, електротехничар аутоматике, техничар мехатронике, електротехничар телекомуникација, електротехничар мултимедија, електротехничар за расхладне и термичке уређаје, електротехничар за радио и видео технику, електротехничар енергетике, авиотехничар за електронску опрему ваздухопловства, техничар за израду каблова итд. Наравно, после завршеног средњег образовања можете се и даље усавршавати на различитим факултетима. Више детаља о професијама на сајту о професијама www.vodiczaosnovce.nsz.gov.rs. *) Да сазнате више о професијама у овој области неколико примера наћи ћете у презентацији Професије у електротехници, електроници и мехатроници у електронском додатку. 22

ТЕХНИКА И ТЕХНОЛОГИЈА / Животно и радно окружење

Вежба 1.4. ПРОФЕСИОНАЛНА ОПРЕДЕЉЕНОСТ ЗА ЕЛЕКТРОТЕХНИЧКУ СТРУКУ На основу до сада стеченог знања из електроструке, рачунарства и мехатронике, изабери једно од понуђених професија и забележи у радну свеску. На крају школске године, на основу новостечених знања из електротехнике, рачунарства, мехатронике и роботике, поново се определи за професију. Да ли дошло до промене вашег првобитног опредељења и зашто?

Електронски додатак, www.eduka.rs/TT8G – ПРОФЕСИЈЕ У ОБЛАСТИ ЕЛЕКТРОТЕХНИКЕ И МЕХАТРОНИКЕ (Insert Video-Internet) https://www.slideshare.net/nebojsami1/proizvodnja-zanimanja-i-poslovi-u-oblasti-tehnike-itehnologije РЕЗИМЕ НОВИХ ПОЈМОВА

•

• • •

•

pr om

•

Развој електротехнике и информационих технологија створио је рачунарске системе, убрзао развој роботике и рађање нове области у техници мехатронике, што је условило потребе за различитим пословима; због тога је дошло до читаве експлозије занимања у свим областима, а посебно у електротехници. Да би се реализовале наведене активности, формирале су се различите професије и у електро струци и у мехатроници. У електротехници постоје три основне групе професија: конструктори (техничари, инжењери различитих специјалности), технолози (стручни радници, техничари, инжењери различитих специјалности) и организатори различитих нивоа (менаџери) са различитим специјалностима и др. Позната је чињеница да је за развој привреде једне земље од великог значаја одговарајуће образовање за различите професије. Како бисте правилно изабрали своје будуће занимање, потребно је познавање проблема којима се баве различите професије. У средњошколском образовању из електротехничке струке постоји трогодишње и четворогодишње образовање за врло различита усмерења. После завршеног средњег образовања могуће је и даље усавршавање на различитим факултетима.

uk a

•

КЉУЧНЕ РЕЧИ

конструктор – лице које се бави дизајнирањем производа организатор (менаџер) – лице које се бави организацијом пословања фирми професија (занимање) – главно занимање са одговарајућом стручном спремом технолог – лице које се бави технологијом израде производа техничар – лице које је обучено за одређену врсту послова пројектовања, производње и одржавања одређене врсте производа флексибилна професија – прилагодљива променљивим задацима које захтева тржиште рада ПИТАЊА И ЗАДАЦИ 1. Које професије електро струке познајеш? 2. Које врсте средњошколског образовања електро струке познајеш? 3. Чиме се бави техничар мехатронике? 23

2. САОБРАЋАЈ

2.1. САОБРАЋАЈНА СРЕДСТВА НA ЕЛЕКТРОПОГОН – ВРСТЕ И КАРАКТЕРИСТИКЕ 2.2. ЕЛЕКТРИЧНИ И ЕЛЕКТРОНСКИ УРЕЂАЈИ У САОБРАЋАЈНИМ СРЕДСТВИМА 2.3. ОСНОВИ ТЕЛЕКОМУНИКАЦИЈА

• • •

Обновите научено о саобраћају и саобраћајним средствима из претходних разреда. Обновите саобраћајне системе, објекте у саобраћају и коришћење саобраћајне сигнализације – Техника и технологија за шести и седми разред. Подсетите се правила и прописа кретања пешака и возача бицикла у саобраћају – Техника и технологија за пети и шести разред. При посети предузећима у окружењу упознајте примену ИКТ у саобраћајним средствима.

uk a

•

pr om

Припрема за рад

НАУЧИЋЕТЕ, САЗНАЋЕТЕ ОДГОВОРЕ НА ПИТАЊА

За обављање одређених послова и задовољење животних потреба неопходно је обезбедити брзо премештање људи, добара и информација са једног места на друго. Тај захтев савремено човечанство остварује једноставно и врло ефикасно коришћењем развијеног саобраћајног система. Појам и начин фунцкционисања саобраћајног система познати су нам од раније, а сада ћемо рећи нешто више о возилима на електрични погон и на примени ИКТ система. • Упознаћете се са применом електромотора као погона саобраћајних средстава, чиме је направањен значајан помак и у области заштите животне средине (нема дима, мања бука). • Применом електричних и електронских уређаја у саобраћајним средстивима учињен је значајан корак унапређења ових система у управљању, сигнализацији и аутоматизацији мрежа, а тиме у квалитетном повећању сигурности ових средстава. • Сазнаћете како су телекомуникације, крајем прошлог века, дале значајан печат развоју саобраћајних система од обичних примена у аутоматизацији железнице, авионског саобраћаја, до управљања сложеним системима коришћењем одређених бежичних система за пренос сигнала. Информације које ћете сазнати о саобраћајним средствима биће вам од користи за правилно разумевање саобраћајних средстава које свакодневно користите, а можда ће послужити и за професионално опредељење у будућности.

ТЕХНИКА И ТЕХНОЛОГИЈА / Саобраћај

2.1. САОБРАЋАЈНА СРЕДСТВА НA ЕЛЕКТРОПОГОН – ВРСТЕ И КАРАКТЕРИСТИКЕ До сада сте упознали класична саобраћајна возила која најчешће користе нафту или гас као погонско гориво (аутомобили, авиони, бродови итд.). Предност ових возила је њихова аутономност и покретљивост, јер обично носе са собом довољно горива за одређена кретања и обично имају станице за додавање горива. Међутим, постоје озбиљни недостаци ових возила јер гориво које сагорева ствара штетне издувне гасове, пре свега СО2, чиме се загађује окружење и животна средина. Други присутан проблем је што је класичних горива све мање. Због тога се одавно трага за начином да саобраћајна средства користе „чистије“ врсте енергије. То је, пре свега електрична енергија која се користи код следећих возила: тролејбуса, трамваја, у железници, лифтова, а у последње време интензивно се осваја коришћење и код аутомобила – где су у примени хибридна возила.

uk a

pr om

Данас се користе углавном електрични хибридни аутомобили. То је путничко возило које је слично класичном аутомобилу, само је и погон електрични (Слика 2.1). Структура електричног хибридног аутомобила састоји се у следећем: – мотор (бензин) преко 170 kW (1); – електромотор једносмерни максималне снаге 100 kW (2); – резервоар за гориво (3); – батерија капацитета ћелије до 34 Ah, пуњива на наизменичном напону од 230 V (4); – погонска електроника (5); – трансмисија (6).

EЛЕКТРИЧНИ ХИБРИДНИ АУТОМОБИЛ

Слика 2.1. ЕЛЕКТРИЧНИ АУТОМОБИЛ

Код електричног хибридног аутомобила користи се првенствено електрична енергија једносмерне струје из батерија, а алтернативно и бензин. Покретање се остварује преко електронског управљачког система укључењем електромотора, док су остали системи као код других аутомобила (кочиони, сигнализација и др.). Батерија се пуни на пунионицама на наизменичном напону од 230 V. Рационално се користи помоћу електромоторa (E мод) до брзине од 70 km/h из електро резерви, а може достићи и брзину од 120 km/h уз већу потрошњу. За веће брзине предвиђено је коришћење алтернативног горива у моторима СУС (B мод). Предности: не загађује окружење и ради бешумно. Недостаци: нема довољно пунионица батерија електричном енергијом, мали домет електричног капацитета (до око 200 km), што зависи од модела, конфигурације пута и режима кретања. С обзиром на ограничења, погодан је за кретање по граду. ТРОЛЕЈБУС Тролејбус је електрично возило које служи за превоз путника. Веома је сличан аутобусу, само је погон електрични, а напаја се енергијом преко троле из електричног вода. Пошто не загађује околину, а има доста тих рад мотора, користи се за масован превоз путника у већим градовима. Недостаци тролејбуса су велики трошкови постављања инфраструктуре, као и у прилагођавању режима на саобраћајницама које ће тролејбуси користити.

ТРАМВАЈ

Слика 2.2. ТРАМВАЈ У БЕОГРАДУ

pr om

Tрамвај је електрично возило које се користи за градски превоз путника и које се креће по шинама (Слика 2.2). Напајање погонског електромотора трамваја врши се преко електричног вода изнад шина и троле или, ретко, директно преко шина. Једна од предности трамваја над превозним средствима са мотором са унутрашњим сагоревањем састоји се у томе што не производи штетна испарења, што је важно у густо насељеним градским подручјима. Друга предност је у томе што је рад трамвајског мотора тиши. Коначно, трамвај се креће по шинама, па је „труцкање” мање него код возила са пнеуматицима а вожња удобнија. Главни недостаци код употребе трамваја у превозу су у великим трошковима постављања инфраструктуре. ЖЕЛЕЗНИЧКА ЕЛЕКТРО ВОЗИЛА

uk a

Електрична жалезница за превоз људи и терета, представља врло јефтин начин транспорта, а обавља се коришћењем железничких вагона различитих облика, конструкција и намена. Возове покрећу електрични мотори једносмерне струје, који се напајају преко трола. Принцип остварења вучне силе састоји се у томе да се ротационо кретање мотора редукује на потребну брзину, а затим точак приањањем услед трења на шину остварује вучну силу (Слика 2.3). Превоз електричном железницом представља врло јефтин, удобан и сигуран начин транспорта путника и робе и нема загађења животне околине. Основни недостаци електричне железнице су велики трошкови постављања инфраструктуре, као и у сложености управљања комплетним саобраћајним железничким системом.

Слика 2.3. ЕЛЕКТРИФИЦИРАНА ЖЕЛЕЗНИЦА

ТЕХНИКА И ТЕХНОЛОГИЈА / Саобраћај

ВЕЖБА 2. 1. САОБРАЋАЈНА СРЕДСТВА НA ЕЛЕКТРО ПОГОН – ВРСТЕ Анализирати врсте и карактеристике електричних саобраћајних средстава у свом окружењу и предложити побољшања структуре саобраћаја.

Електронски додатак, www.eduka.rs/TT8G – САОБРАЋАЈНА СРЕДСТВА НА ЕЛЕКТРО ПОГОН – ВРСТЕ (Insert Video-Internet) https://www.ridetwowheels.rs/ https://www.elektricni-automobili.rs/

РЕЗИМЕ НОВИХ ПОЈМОВА

•

pr om

•

Eлектрична енергија се користи код тролејбуса, трамваја, лифтова, у железници, а у последње време и код аутомобила; погодност коришћења електричне енергије код возила је у томе што се притом не стварају штетни гасови, те се не угрожава животна средина. Електрични аутомобил је путно возило које је слично класичном аутомобилу, само је погон електрични са перформансама сличним као код класичних аутомобила, не загађује животну средину и ради бешумно; недостаци: није решен проблем пунионица електричном енергијом батерије, мали домет електричног капацитета (до 50 km). Тролејбус је електрично возило које служи за превоз путника, веома је сличан аутобусу, само је погон електрични, а напаја се енергијом преко троле из електричног вода; користи се за масован превоз путника у већим градовима. Tрамвај је електрично возило које се користи за градски превоз путника и које се креће по шинама, а напаја се преко електричног вода изнад шина и троле или, ретко, директно преко шина. Значајно је коришћење електричне железнице за превоз људи и терета, јер представља врло јефтин начин транспорта, обавља се коришћењем железничких вагона који су прилагођени по облику, конструкцији и намени а покрећу их електрични мотори једносмерне струје који се напајају преко трола.

uk a

•

КЉУЧНЕ РЕЧИ

B мод – режим рада аутомобила коришћењем бензина као горива мотора возила – саобраћајна средства која се користе за превоз људи и добара електрична возила – погон ових возила је електрични (троле, или батерије) Е мод – режим рада аутомобила са електричним напајањем и погоном електромотором

ПИТАЊА И ЗАДАЦИ 1. Анализирај какав би утицај на окружење имала шира употреба електричних возила. 2. Да ли су ти познати паметни саобраћајни системи? Шта се од њих очекује? 3. Анализирај утицај примене електричних саобраћајних средстава на енергетску кризу.

2.2. ЕЛЕКТРИЧНИ И ЕЛЕКТРОНСКИ УРЕЂАЈИ У САОБРАЋАЈНИМ СРЕДСТВИМА Моторна возила поседују мали генератор за производњу електричне енергије и акумулатор, чија је функција да обезбеди напајање електричних уређаја у тренутку када извор електричне енергије не функционише. ЕЛЕКТРИЧНИ УРЕЂАЈИ У АУТОМОБИЛУ

uk a

pr om

Слика 2.4. ЕЛЕКТРИЧНИ УРЕЂАЈИ У АУТОМОБИЛУ: 1) жмигавац светло, 2) предња светла, 3) алтернатор, 4) разводник паљења, 5) акумулатор, 6) мотор брисача стакла, 7) радио, 8) задње светло, 9) бочни задњи жмигавац.

ДОБИЈАЊЕ И АКУМУЛАЦИЈА ЕЛЕКТРИЧНЕ ЕНЕРГИЈЕ Генератор/алтернатор производи електричну енергију возила. Вратило мотора, преко клинастог каиша, обрће ротор генератора који производи струју само док мотор ради, којом се напаја елекрични систем возила и допуњује акумулатор (Слика 2.5). Да би возило имало електричну енергију и док мотор не ради, мора да има акумулатор. Он је повезан са генератором преко реглера (регулатора). За време нормалног броја обртаја мотора акумулатор се пуни, а празни се (даје енергију) када мотор не ради, када се мотор стартује, или за време када је укључен велики број пријемника, па се троши више електричне енергије него што генератор може да произведе. Акумулатори на моторним возилима имају напон 6 V, 12 V, или 24 V. Реглер обезбеђује потрошачима увек исти напон електричне енергије. Без њега би напон варирао јер се ротор генератора не обрће стално истом брзином, већ зависи од броја обртаја мотора. Осим ове функције, реглер потпуно прекида везу између генератора и акумулатора када генератор не ради или када даје мањи напон него што је напон акумулатора. Најважнији део реглера јесте електромагнет. 28

ТЕХНИКА И ТЕХНОЛОГИЈА / Саобраћај

pr om

При коришћењу возила, прво је потребно покренути погонски мотор, што се остварује системом за покретање (Слика 2.6), који се састоји из: − акумулатора (1); − прекидача, односно контактног кључа (2); − електропокретача, односно стартера (популарно званог анласер) и спојних каблова (3). Проводник повезује акумулатор (1), контактни прекидач (2) и електропокретач (3). Као други проводник служи маса, тј. челични масивни део возила (4). Када се укључи прекидач (помоћу контактног кључа), јака струја потече из акумулатора до покретача, а од њега кроз масу назад у акумулатор. Покретач окрене замајац неколико пута (5) док се мотор не „упали”, тј. док не почне да ради. Тиме је извршена припрема да се возило са осталим преносним механизмима може користити.

СИСТЕМ ЗА ПОКРЕТАЊЕ АУТОМОБИЛСКОГ МОТОРА

ЕЛЕКТРОПОКРЕТАЧ

uk a

Главни део система за стартовање возила чини електромотор једносмерне струје, тзв. електрични покретач (стартер), који покреће мотор преко зупчаника на свом вратилу, узупченог са замајцем (Слика 2.7). За стартовање мотора електропокретачу је неопходна довољна снага акумулатора. Код редног електромотора, намотај ротора (4) и намотај статора (5) повезани су у редну везу. Ротор се напаја струјом преко четкица (7) које клизе по колектору (6). При покретању аутомобилског мотора, покретачи троше и до 100 А струје из акумулатора. Због тога време стартовања треба да буде што краће. На осовини ротора налази се мали зупчаник (1). У тренутку стартовања, магнет (3) преко полуге (2) повлачи зупчаник на озубљени венац замајца мотора. У том тренутку се магнетним прекидачем укључује струја стартовања мотора: ротор електропокретача почиње да се окреће. Пужном завојницом (10) мали зупчаник се ставља у спрегу са венцем замајца. Ако зуб малог зупчаника запне о зупце венца замајца, опруга (9) притиска мали зупчаник све док се он не узупчи. Тек у том тренутку електропокретач може развити максимални обртни момент. Кад мотор почне рад, лежај слободног хода са ваљцима (8) враћа мали зупчаник у почетни положај.

Слика 2.5. УРЕЂАЈ ЗА ПРОИЗВОДЊУ И АКУМУЛАЦИЈУ ЕЛЕКТРИЧНЕ ЕНЕРГИЈЕ: 1) алтернатор, 2) реглер, 3) акумулатор, 4) каиш за покретање динаме, 5) проводник, 6) потрошачи.

Слика 2.6. СИСТЕМ ЗА ПОКРЕТАЊЕ АУТОМОБИЛА: 1) акумулатор, 2) контакт, 3) електропокретач, 4) маса, 5) замајац.

Слика 2.7. ЕЛЕКТРОПОКРЕТАЧ

УРЕЂАЈ ЗА ПАЉЕЊЕ РАДНЕ СМЕШЕ

Слика 2.8. СИСТЕМ ЗА ПАЉЕЊЕ РАДНЕ СМЕШЕ: 1) акумулатор, 2) свећице, 3) разводник паљења, 4) стартна брава, 5) индукциони калем (бобина), 6) каблови.

pr om

Овај уређај помоћу електричне варнице пали радну смешу (мешавину бензина и ваздуха) у цилиндрима мотора. Аутомобил са бензинским мотором има батеријски (акумулаторски) уређај за паљење радне смеше (Слика 2.8). Уређај за батеријско паљење претвара струју ниског напона из акумулатора, тј. из генератора, у струју високог напона (15.000 V) и у тачно одређеним интервалима распоређује је на свећице појединих цилиндара мотора. Свећица има две електроде, између чијих врхова се појављује варница. Централна електрода је у облику шипке изоловане од металних делова порцеланом. На њен горњи део прикључује се кабл који доводи струју из акумулатора. Бочна електрода је наставак металног тела свећице, те је преко масе у вези са прекидачем.

uk a

Струја високог напона ствара се у индукционом калему − бобини, која се састоји из два калема изоловане жице на језгру од меког гвожђа. Примарни намотај има мање навојака жице већег пресека, а секундарни знатно више навојака танке жице, што омогућује, по принципу трансформатора, да се произведе високи напон потребан за изазивање варнице код свећице. Струја ниског напона спроводи се из акумулатора (1) кроз контактни кључ (4) и даље кроз примарни калем бобине (5) у разводник паљења (3), тј. у његов део који се назива прекидач. У прекидачу се прекида струја ниског напона − примарна струја (Слика 2.8). Прекид примарне струје у бобини изазива индуковање струје високог напона − секундарне струје. Струја високог напона се из бобине доводи до средњег прикључка на капи разводника. Овде је прима један ротирајући контакт разводника, тзв. разводна рука. Разводна рука се обрће и разводи струју на прикључке уливене у капу разводника. Прикључака је онолико колико је цилиндара мотора. Од сваког прикључка на капи разводника, у моменту додира разводне руке, потече струја високог напона кроз посебан проводник до одговарајуће свећице (2). Између електрода свећице појављује се варница и пали радну смешу. Разводник са прекидачем подешен је тако да се прекидање струје ниског напона и индуковање струје високог напона врши у моменту када разводна рука додирне сваки поједини прикључак у капи разводника. На тај начин се обезбеђује појава варнице на свећицама сваког цилиндра појединачно у тачно одређеном тренутку. Код новијих модела мотора разводници су изведени електронски, те обезбеђују прецизније подешавање паљења смеше.

Слика 2.9. СИЈАЛИЦА И РЕФЛЕКТОР: а − сијалица са два влакна (1 − влакно за даљину, 2 − влакно за пригушено светло, 3 − штитник), б − рефлектор (1 − сијалица са два влакна, 2 − огледала).

ТЕХНИКА И ТЕХНОЛОГИЈА / Саобраћај

ОСВЕТЉЕЊЕ И СИГНАЛИЗАЦИЈА ВОЗИЛА Осветљење и сигнализација возила веома су значајни за безбедност јавног саобраћаја. Због тога постоји велики број уређаја и прибора који томе служе. Помоћу рефлектора (фарова) ноћу се осветљава пут испред возила. Рефлектори су израђени тако да могу осветљавати пут далеко испред возила, а при сусрету са другим возилима сноп светлости се може смањити и расути испред точкова (Слика 2.9). Возило мора бити осветљено тако да га други учесници у саобраћају могу ноћу лако запазити. За то служе предња и задња позициона светла. Задња позициона светла су црвене боје. Осветљење мора бити довољно да возач и у условима слабе видљивости може сагледати стање испред возила. Постоје светла за осветљавање пута (фарови−рефлектори), за показивање положаја возила (позициона светла), за показивање маневрисања возила (стоп-светла, показивачи правца), унутрашња и помоћна светла. На табли са инструментима постављене су контролне сијалице које скрећу пажњу возачу и обавештавају га о количини горива, температури воде у хладњаку, притиску уља и раду генератора. На Слици 2.10. приказана је шема електричног система моторног возила, која обухвата све податке потребне за возача.

АУТОМОБИЛИ ИКТ ТЕХНОЛОГИЈЕ

uk a

pr om

Данас рачунар може превентивно да ограничава брзину кретања аутомобила у зависности од услова за вожњу, помагати возачу да држи безбедно растојање, олакшати му паркирање, опомињати га да не започиње претицање у критичној ситуацији итд. Увелико се ради на даљем усавршавању и стварању „паметног аутомобила” који може користити систем „паметних саобраћајница”, ГПС систем за праћење положаја, једном речју – аутомобил који ће моћи да користи концепт „паметних градова” који поседују „паметни систем за управљање саобраћајем”. Поред тога, увелико се трага за алтернативним решењем погона аутомобила и „аутомобила отпорног на судар”. Очекује се да ускоро буду конструисани и аутомобили са потпуном роботизацијом кретања у саобраћају.

Слика 2.10. ШЕМА ЕЛЕКТРИЧНОГ СИСТЕМА НА МОТОРНОМ ВОЗИЛУ: 1 − акумулатор, 2 − контакт-кључ, 3 − електропокретач, 4 − разводна кутија, 5 − ручни прекидач паљења, 6 − индукциони калем, 7 − разводник паљења, 8 − свећице, 9 − алтенатор, 10 − аутоматски прекидач − реглер, 11 − амперметар, 12 − прекидач осветљења, 13 − рефлектори, 14 − задње светло и стоп-светла,15 − прекидач стоп-светла, 16 − светло на возачкој табли, 17 − светло у каросерији, 18 − сирена.

ВЕЖБА 2. 2. ЕЛЕКТРИЧНИ И ЕЛЕКТРОНСКИ УРЕЂАЈИ У САОБРАЋАЈНИМ СРЕДСТВИМА Упознати се са начином функционисања електричних инсталација возила, користећи школску макету аутомобила или трактора.

Електронски додатак, www.eduka.rs/TT8G – ЕЛЕКТРИЧНИ И ЕЛЕКТРОНСКИ УРЕЂАЈИ У САОБРАЋАЈНИМ СРЕДСТВИМА

РЕЗИМЕ НОВИХ ПОЈМОВА

• •

•

pr om

•

Електрични уређаји у аутомобилу јесу: уређаји за добијање и акумулацију електричне енергије, уређај за покретање мотора, уређај за паљење радне смеше, уређај за осветљење и сигнализацију возила, осигурачи, прекидачи, систем за прање и брисање стакла, систем за климатизацију, антена и радио и др. Потребну електричну енергију код возила за потрошаче производи генератор/алтернатор, а док мотор не ради, мора да има акумулатор који чува електричну енергију. Главни део система за стартовање возила чини електромотор једносмерне струје (стартер), који преко зупчаника на свом вратилу, узупченог са замајцем, покреће мотор. Уређај за батеријско паљење претвара струју ниског напона из акумулатора, тј. из генератора, у струју високог напона (15.000 V) и у тачно одређеним интервалима распоређује је на свећице појединих цилиндара мотора. Разводник са прекидачем подешен је тако да се прекидање струје ниског напона и индуковање струје високог напона врши у моменту када разводна рука додирне сваки поједини прикључак у капи разводника; код новијих модела разводници су електронски. Осветљење и сигнализација возила веома су значајни за безбедност јавног саобраћаја, па због тога постоји велики број уређаја и прибора који томе служе.

КЉУЧНЕ РЕЧИ

uk a

•

акумулатор – акумулира електричну енергију кад мотор не ради електропокретач – електромотор са зупчаником који стартује аутомобил индукциони калем (бобина) – ствара високи напон за варницу свећица – под високим напоном баца варницу за паљење смеше сијалица – емитује светлост одређене јачине разводник паљења – распоређује слање струје на одговарајућу свећицу рефлектор – рефлектује светлост сијалице аутоматски прекидач (реглер) – аутоматско прекидање струјних кола

ПИТАЊА И ЗАДАЦИ 1. Анализирај електро делове на своме бициклу или мотоциклу и идентификуј њихове функције. 2. Електронски системи су значајно побољшали перформансе аутомобила. Објасни како и захваљујући чему. 3. Очекују се ускоро аутомобили са потпуном роботизацијом кретања у саобраћају; на паметним путевима кретаће се паметни аутомобили. Да ли знаш нешто о томе? 32

ТЕХНИКА И ТЕХНОЛОГИЈА / Саобраћај