Nehezen vettem rá magam erre a posztra mert látszólag unalmas és száraz témákról szól de pont ezért szeretném úgy leírni hogy mindenki számára közérthető legyen. Nem fogok belemélyedni túlságosan csak az alapokat próbálom megismertetni annyira hogy egyáltalán fogalmunk legyen mi miért történik.
Első körben az elektromosságról beszélnék.
Mit tud róla az átlagember? „Ha megbasz a kettőhúsz akkor meghalsz”, „dróton dzsal a petró”, „ha szöget dugsz a konnektorba akkor csípődobással kezdi”, „kúrva drága az áram”, „mintha lenne valami feszültség meg áramerősség amit Volttal vagy Amperral mérnek de a franc se tudja melyik melyik”.
Körülbelül ennyi.
Én emlékszem még az általános iskolai órára mikor a tanár az elektromosságot tanította. Feltette a kérdést, mi az elektromos áram? Meg is válaszolta magának mindjárt, hogy elektronok vándorlása.
Kösz baszdmeg, sokat segítettél mostmár akkor mindenki ki lett művelve rendesen áramilag. Aztán elment mindenféle Ohm meg frekvencia meg egyéb érthetetlen számítások felé kellő módon megutáltatva mindenkivel a témát.Most megpróbálok ezen fordítani és közérthetően elmondani hogy miről van szó.
Kezdjük.
Mindenki ismeri a vízvezeték hálózatot. Két mérhető tulajdonságáról beszéljünk most, a nyomásáról és a szállított vízmennyiségről. A vízhálózat nyomása átlag 5 bar körüli. A bar leánykori neve atmoszféra. Az 5 bar az 5 atmoszféra nyomás, a továbbiakban a bar-t használom.A másik tulajdonsága a szállított vizmennyiség. Nem tudok pontos értéket szerintem olyan 100liter/perc körül van.
Hogy van ez az elektromos hálózatnál?
„Ha megbasz a kettőhúsz akkor meghalsz”. Ez már módosult 230 voltra, de ez részletkérdés. Az elektromosságban a feszültség, vagyis a Volt az a vízhálózat nyomásának felel meg. Az áram mennyisége, az Amper pedig a szállított vízmennyiségnek.
A villanyóra előtt rendelkezésünkre áll 230 volt feszültség és általában 16 amperra van biztosítva a hálózat. Ebből 25-30 milliamper már halált okoz.
Tehát a vízhálózat vízóra előtti része 5 bar(volt) nyomással és 100liter/perc(amper) áteresztési mennyiséggel várja hogy fogyasszunk belőle. Kinyitunk egy csapot és teleengedünk egy vödröt. A vízóra méri a kiengedett mennyiséget és azután fizetjük a vízdíjat.
Amikor felkapcsolunk egy villanyégőt akkor a vízhálózattal ellentétben a villanyóra nem áteresztett mennyiséget mér hanem az áram által elvégzett munkát amit Watt-ban mérünk és Kilowatt-ban fizetünk de ebbe ne menjünk bele mélyebben.
Néhány szemléltető példát hoznék a feszültség(nyomás) és áramerősség(szállított vízmennyiség) viszonyára és érthetőbb lesz az összefüggés.
Az elektromos áram halálos. Viszont nem a feszültség(volt) öl hanem az áramerősség(amper). Pontosabban a feszültség és az áramerősség együtt. A halálos mennyiségű áramerősséghez minimum 42 volt feszültség is kell.
A benzinmotorok gyújtószikrája 20ezer volt feszültségen üzemel. Kúrva kellemetlen ha az ember belenyúl de néhány izomgörcsnél nagyobb baja nem lesz. Mert mindössze 3-6 milliamper áram folyik át a testén. Nézzük meg ennek a párhuzamát folyadékoknál. Egy munkagép olajnyomása 160-480 bar-ig terjed. Ez iszonyatos nagy nyomás. Kettő bár guminyomás már felemel egy autót. Mégis ha eltörik egy olajcső akkor semmi veszély nincs hiszen az a maximum 400liter olaj nem számottevő mennyiség ahhoz hogy balesetet okozzon.
Mi van ha a szállított mennyiséget(litert vagy ampert) növeljük és a nyomást(bar vagy volt) csökkentjük?
Képzeljük el hogy benne állunk a budai csapadékvíz főgyűjtő csövében ami három méter átmérőjű, és egyszerre teljes keresztmetszetben ránk zúdul a víz. A végeredmény megegyezik azzal mikor 30milliamper a szívünkön keresztülhalad. Meghalunk. Ez jól szemlélteti hogy a szállított mennyiség öl.
Persze vannak átmenetek. Ha csökkentem a szállított mennyiséget és növelem a nyomást akkor kapok egy vízágyút és annak teljes vízhozamát nyomását arcba kapva ugyanúgy halál a vége.
Beszéljünk egy másik érdekes részéről a két hálózatnak. Hogyan szállítunk nagymennyiségű áramot és vizet?Hogyan tudok nagymennyiségű vizet eljuttatni adott helyre rövid idő alatt?
Vagy a cső nyomását növelem vagy az átmérőjét. Míg az elektromos áram szállításának feszültségét a hálózati 230 voltos feszültség többszázszorosára is lehet növelni ez víznél nem lehetséges. Ha nem tudnánk ilyen mértékben növelni a feszültséget akkor áramot csak rövid távra és derékvastagságú kábelekkel tudnánk szállítani. Egy háromszorosára növelt nyomású nagyátmérőjű vízcsőtörés is milliárdos károkat tud okozni, és minden további nyomásnövelés fokozott kockázatot jelent. Ezért vannak aztán méteres vagy nagyobb átmérőjű vízvezetékek. Ezek aztán ahogy a víztározókból a lakossághoz érnek mindig kisebb átmérőre csökkennek de a nyomásokban számottevő különbség nincs.
Nem úgy az elektromos hálózatnál. A legnagyobb magasfeszültségű vezetékek 120ezer voltra feltranszformált áramot visznek a településekbe. Mint tudjuk ezeknek a vezetékeknek már a megközelítése is halálos. Ott ezt visszatranszformálják általában 10ezer voltra és ezt már a föld alatt vezetve viszik a település különböző helyein található transzformátorokba ahonnan már 230voltos hálózati feszültségként mennek a fogyasztókhoz.
A mindennapi életben kétfajta áramot használunk. Váltóáramot és egyenáramot. A váltóáramnál az áram iránya másodpercenként ötvenszer változik. Vagyis ötvenszer az egyik és ötvenszer a másik irányba áramlik. Az egyenáram mindig egy irányba folyik. A két áramfajta felhasználása jól elkülönül egymástól. A lakosság általában mindkét áramformát használja. A lakásokat ellátó hálózati áram az váltóáram.
Az autók elektromos hálózata viszont egyenáram. Egyenáram működteti még az elektromos szállító járműveket, úgymint metró, trolibusz, villamos. Kevesen tudják de az egyenáram veszélyesebb mint a váltóáram. Az egyenáram lebontja a vért oxigénre és hidrogénre a maradék vörös vértestek pedig összeállva vérrögöket képeznek amik a szívbe érve halált okoznak. Persze ez nem a kisfeszültségű autóknál probléma hanem a nagyfeszültségű szállítóeszközöknél.
Nagy ipari üzemekben ahol nagymennyiségű akkumulátort töltenek egy helységben ki van írva hogy acéltalpú bakancsban belépni tilos. Az akkumulátorok töltésekor képződő hidrogéngáz robbanásveszélyes, és egy betonon megcsúszó szikrát vető acéltalpú bakancs nagy tüzijátékot okozhat.
Az egész fenti szösszenet arra volt hivatott hogy az elektromos hálózatot a vízhálózattal párhuzamba állítva könnyebbé tegye a megértését. Nem beszéltünk elektromágnesességről, biztosítékokról, ellenállásról, és még rengeteg dologról. Rengeteg szabályozás, kivétel extrém megoldás tarkítja a történetet én csak a gyakoribb megoldásokat írtam le. Ha csak egy kicsit is tudtam segíteni egy homályos terület jobb megértésében már nem írtam hiába.
(Köszönet villanyszerelő barátomnak a Határátkelő blogról, aki segített a fenti írás létrejöttében.)
Turbó
Mi a turbófeltöltő és hogyan működik?
A benzin és dízelmotoroknak köbcentiméterben mért hengerűrtartalma van. Alapesetként vegyünk egy négyhengeres kétezer köbcentiméteres benzinmotort. Kétezer köbcentiméter az két liter tehát a négy henger mindegyikére fél liter űrtartalom jut. Egy szívóütem alatt ez a henger fél liter levegőt képes beszívni. Ehhez hozzáadjuk a benzint és gyújtószikrával meggyújtjuk. A benzin felrobban, elvégez egy munkaütemet és ezeknek a munkaütemeknek az összessége hajtja az autót. Mi a probléma?
Az hogy ez az autó 120 lóerős teljesítményt tud leadni de én sokkal többet szeretnék. Nosza akkor nyomjunk bele több benzint és erősebb lesz. Na itt van az eb elhantolva. Nem több teljesítményt kapunk hanem egy köhögő füstöt okádó autót. Miért?
Mi az égés három alapfeltétele? Levegő, éghető anyag, gyulladási hőmérséklet.
Ami nem mindegy az a levegő és a benzin keverési aránya. Azért mert egy kilogramm benzin hasznosításához 14,7kilogramm levegő szükséges. Közérthetőbben egy liter benzin elégetéséhez 8925liter levegőt kell adni.
A motorba jutó benzin mennyiségét a legkönnyebb növelni. Az nem probléma. A levegőmennyiség növelése a probléma. Egyszerű a megoldás, több levegőt kell bejuttatni és ahhoz már mehet a több benzin. Vagyis tömjük meg a motort mint a libát.
Na erre találták ki a turbófeltöltőt.
Egy öklömnyi szerkezet ami a motorra felszerelve a 120 lóerőből 160-at csinál. Hogy működik?
Van két csigaházszerű oldala és két lapátkereke amit tengely köt össze. Az egyik lapátkereket a kipufogógáz hajtja meg a másik pedig túlnyomást állít elő a hengerben.
Ilyen egyszerű?
Nem.
Először is a turbó az élete legnagyobb részét extrém magas hőmérsékleten a vas vörösizzásához közeli hőmérsékleten tölti.
Másodszor pedig az emberi elme számára felfoghatatlan magas fordulatszámon pörög. Százezertől háromszázezerig tartó fordulatot képes produkálni egy perc alatt. Ötezerszer fordul egy másodperc alatt. Csapágyazása ilyen fordulat mellett hagyományos módon nem lehetséges ezért magasnyomású olajban forog. Ez hozza magával azt hogy turbós motorú autókat nem szabad egyből leállítani mert leállításkor azonnal megszűnik az olajnyomás és amíg a turbó a több százezres fordulatról megáll addig szárazon forog. Közismert autószerelő trükk hogy leveszi a szívócsövet és megmozgatja a turbó tengelyét. Ami lötyög, persze hogy lötyög hiszen áll a motor és nincs olajnyomás körülötte. Ő viszont azt mondja hogy nézze hölgyem-uram lötyög a tengelye ki kell cserélni, 300ezer.
A legnagyobb műszaki problémát az úgynevezett turbólyuk okozza. Ha hirtelen gázt adunk egy turbós autónak akkor azt tapasztaljuk hogy hirtelen megtorpan majd őrült módjára elkezd gyorsulni. Ezt a megtorpanást nevezik turbólyuknak. Mi okozza?
A kiáramló kipufogó gáz csak érintőlegesen hajtja a lapátkereket, a gázkiáramlás többsége akadálytalanul megy a kipufogóba? Miért?
Azért mert ha úgy méreteznék hogy már alapjárati fordulatszám közelében nyomást állítson elő akkor odalépve neki ugyan turbólyuk nélkül gyorsulna de már félgáznál felrobbanna a turbó valahol ötszázezer fordulat környékén. A turbó a legmagasabb fordulatszámát és töltőnyomását a motor legmagasabb fordulatánál kell hogy elérje. Ezért van az hogy a fordulatszám alsó harmadában nem, vagy alig tölt többletlevegőt a hengerekbe. Ma már számtalan műszaki megoldás létezik a turbólyuk és egyéb hátrányok kiküszöbölésére amik eredményeképpen szinte csak az előnyei érvényesülnek.
Mi van akkor ha nem elég a 160lóerő és még kéne hozzá vagy 15? Olyankor egy töltőlevegő visszahűtő kerül beépítésre.
A magas hőmérsékleten dolgozó turbó felmelegíti a benyomott levegőt és az kitágul, az oxigénmolekulák ritkábbak lesznek és kénytelenek leszünk kevesebb üzemanyagot befecskendezni.
Ha viszont a már turbó utáni magasabb nyomású levegőt visszahűtjük akkor az oxigénban dúsabb levegőbe még több benzint juttathatunk és még nyerünk 15 lóerő többletet.
Jelenleg ott tart a járműipar hogy a dízelmotorok már csak és kizárólag turbóval és visszahűtővel szerelve kerülnek ki a gyárból. A környezetvédelmi előírások miatt a benzinmotorok hengerűrtartalma csökken de ezt kompenzálandó turbóval szerelik fel őket.
Ennyit a turbóról.
A Nagy Kérdés.
Most egy műszaki problémáról szeretnék beszélni aminek a megoldását hiába keresem régóta.
Vázoljuk fel hogyan működik egy négyütemű motor olajozása.
Van egy olajteknő vagy olajtartály ahonnét egy szivattyú nyomja az olajat a kenendő helyekre. Az olaj elvégzi kenő, és hőelvezető feladatát majd LECSÖPÖG az olajteknőbe, az olajszivattyúhoz és kezdődik a körforgás elölről. Értelemszerűen a gravitáció szükséges ehhez a körfolyamathoz.
Egészen addig működik is a dolog amíg a motor hengerszöge nem tér el LEFELÉ a vízszintestől. Vagyis az álló a V vagy a boxermotor minden további nélkül működhet a fent vázolt körfolyamattal.
Innen kezdődik a probléma. Mi van amikor a motor hengerszöge lejjebb van a vízszintestől vagy pláne fejjel lefelé van beépítve.
A repülőgépek csillagmotorja kiváló példa. Hol az olajteknő hol az olajtartály, hova kerül a fejjel lefelé álló hengerek olaja? A fordulaton járó motor dugattyúszoknyája megtelik olajjal? Hogyan épül fel a körfolyamat?
Sok soros repülőgépmotort építettek be fejjel lefelé . Vajon milyen olajozási rendszerük volt?
Tud erről valaki valamit?
