UNIVERZA V MARIBORU FAKULTETA ZA ELEKTROTEHNIKO

UNIVERZA V MARIBORU FAKULTETA ZA ELEKTROTEHNIKO

Diplomska naloga

Goran Miljević

UNIVERZA V MARIBORU FAKULTETA ZA ELEKTROTEHNIKO

Diplomsko delo visokošolskega strokovnega študijskega programa elektrotehnika, smer elektronika.

ZMANJŠANJE HRUPA NA SUŠILNIH NAPRAVAH

Mentor: viš. pred. mag. Gerhard Angleitner,

So-mentor: doc. dr. Mitja Solar

Kandidat: Goran Miljević

Celje, december, 2008

Izjava o avtorstvu

Podpisani, Goran Miljević, roj. 5. 6. 1980, študent fakultete za elektrotehniko Univerze v Mariboru, visokošolski strokovni program elektronika, izjavljam, da je diplomsko delo z naslovom Zmanjšanje hrupa na slušilnih napravah, pri mentorju g. Gerhardu Angleitnerju, avtorsko delo. V diplomskem delu so uporabljeni viri in literatura korektno navedeni: teksti niso uporabljeni brez navedbe avtorjev.

Goran Miljević Celje 9. 12. 2008

Univerza v Mariboru Diplomska nalogaFakulteta za Elektrotehniko Visokošolski strokovni študij

Goran Miljević: Zmanjšanje hrupa na sušilnih napravah

Posebna zahvala:

Ta gest sem namenil človeku od katerega sem slišal veliko dobrega in se tudi naučil predvsem učiti. Predaval mi je pri večih predmetih in pomagal pri moji diplomski nalogi. Hvala g. prof. Gerhardu Angleitnerju na vseh konstruktivnih kritikah in času, ki ga je za mene žrtvoval. Nekje sem slišal; največ, kar lahko nekomu podariš je svoj čas zato še enkrat Najlepša Hvala g. prof. Gerhard Angleitner za tako lepo darilo.



Ključne besede:

- Hrup, merjenje hrupa na sušilnih napravah- Merilna metoda- Sony sound forge- Vodno hlajeni elektromotor- Krmilna elektronika



Povzetek

Evolucija človeka kot pripadnika planeta zemlje je pripeljala tako daleč da je človek kot del ekosistema postal najbolj nevaren člen tega istega ekosistema. Z razvojem je človek pokazal koliko daleč lahko gre v razvoju in koliko daleč lahko poseže v naravo. V dobi industrijalizacije je človek grešil v odnosu z naravo in tudi danes je podobno. Prišlo je že celo tako daleč, da je človek postal sam sebi nevarnost. Ne mine dan, ko se ne bi nekje v svetu bojevalo, ne mine dan, ko zaradi načina življenja ljudje postanejo vse bolj živalski in vse manj človeški. Prav tako ne mine dan, ko se na tehnološkem področju ne zgodi nekaj novega, takšen proces imenujemo razvoj oziroma evolucija. Zakaj vse to pišem zakaj se ukvarjam z naravo in ne s tehniko???

Odgovor je v tem, da je vse povezano z naravo. Odločil sem se, da uporabim novo tehnologijo, ki je vsaki dan bolj napredna, za nekaj dobrega za človeka in naravo, saj je to okolje bilo davno pred nami tu in poskrbimo, da še dolgo ostane za nami zdravo in varno za naše naslednje generacije. Cilj razvijanja tehnologij je v izboljšanju delovanja, jaz sem si dal cilj, da izboljšam delovne pogoje na svojem delovnem mestu in delovnih mestih sodelavcev.

Cilji naloge so zmanjšati hrupno delovanje ,obratovalne stroške ter povečati življenjsko dobo strojev, ki so namenjeni sušenju večje mase perila v relativno kratkem času. V prvem delu diplomske naloge sem predstavil problem in s pomočjo programske opreme prišel do rezultatov, ki kažejo na stopnjo ogroženosti. V ta del spada tudi podroben opis sušilnih strojev in produkcijske linije. Zelo sem se poglobil v problem hrupa in naredil kar nekaj testiranj in meritev na določenih najbolj hrupnih segmentih produkcijskega procesa. Z vsakim rezultatom dobimo informacijo o tem, kako stvari potekajo in kako bi se dalo izboljšati stanje, ki je sedaj na delovnem mestu. Na koncu diplomskega dela sledi še zaključek, v katerega sem postavil v ospredje rešitve in na kakšen način bi se trenutno stanje dalo izboljšati.

Diplomska naloga je napisana kot knjiga, tako da bralec ima v vsakem trenutku na voljo informacijo kaj se je dogajalo tekom meritev ali kakšnih drugih opravil v zvezi z diplomo. Potrudil sem tudi, da človeku, ki to bere, v vsakem trenutku predstavim svoje mnenje, a vendar naloga dovoljuje tudi druga mnenja, s čimer se bi dalo delovanje strojev še izboljšati. Veliko sem imel raziskovalnega dela, kjer so me določene stvari v diplomi presenečale, določene so bile po pričakovanjih. Ker sem tehnik po duši, mi je bilo v veliko zadovoljstvo spoznati cel kup nove programske opreme, ki mi je delo na tem projektu zelo poenostavila. Želim si tudi pozneje, po diplomi, ostati v najnovejših tehnologijah in pripomoči z razvojem tehnologij, ne samo boljšemu ekonomskem stanju,temveč tudi ob izboljšanju ekonomskega stanja izboljšati življenjske pogoje v našem naravnem okolju.



KAZALO Str.

1. Predstavitev podjetja 12. Hrup: škodljiv dejavnik 2

2.1. Zvok 22.1.1. Zaznavanje zvoka 22.1.2. Posledice hrupa za človeško zdravje 4

3. Predstavitev problema - Sušilci čistega perila 63.1. Podroben opis naprave 63.2. Vloga sušilcev v proizvodnji 83.3. Sušilci so glavni izvor hrupa 12

4. Predstavitev elektrotehniških rešitev 124.1. Krmilna elektronika 124.2. Sestava krmilne elektronike 13

4.2.1. Microchip PIC 18F4550 134.2.2. Senzorji 14

4.3. Vodno-hlajeni electromotor 18

5. Merjenje in analize 215.1. Merilna metoda 215.2. Sony sound forge 225.3. Merjenje hrupa na sušilni liniji 285.4. Rezultati merjenja zvoka na testnih elektromotorjih 33

5.4.1. Navadni elektromotor moči 350W 335.4.2. Navadni electromotor moči 750W 375.4.3. Vodno hlajeni elektromotor moči 350W 415.4.4. Vodno-hlajeni elektromotor moči 750W 455.4.5. Skupno delovanje navadnih elektromotorjev 495.4.6. Skupno delovanje obeh vodno-hlajenih elektromotorjev 50

6. Zaključek 516.1. Primerjava rezultatov in ugotovitve 51

6.1.1. Navadni elektromotor 350W 516.1.2. Navadni elektromotor 750W 526.1.3. Vodno-hlajeni elektromotor 350W 536.1.4. Vodno-hlajeni elektromotor 750W 54

6.2. Ekonomski vidik 556.3. Komentar 56

7. Zahvala 58



Kazalo slik str.

Slika 1. Pralnica Periteks stari naziv te pralnice Belin 1Slika 2. Prikaz človeškega zaznavanja zvoka 3Slika 3. Prednja-tovorna stran sušilca 6Slika 4. Sušilec 1 zadnja razlagalna stran sušilca. 7Slika 5. Prikaz poteka pralne linije 8Slika 6. Prikaz barvnih oznak in trenutnega stanja strojev na liniji. 9Slika 7. Prikaz trenutnega stanja sušilca 4 10Slika 8. Prikaz trenutnega stanja vseh štirih sušilcev 11Slika 9. Krmiljenje tovornega voza 11Slika 10. Mikrokrmilnik PIC 18F4550 13Slika 11. Senzor vlage DS 1361 14Slika 12. Vezava Senzorja KFS33. 15Slika 13. Prikaz celotne elektronike 16Slika 14. Film elektronike 16Slika 15. Končni izdelek sprednja stran 17Slika 16. Končni izdelek hrbtna stran 17Slika 17. Zgradba vodno-hlajenega elektromotorja 18Slika 18. Prečni prerez vodno-hlajenega elektromotorja 19Slika 19. Prikaz načina hlajenja 19Slika 20. Prikaz poteka hladilne tekočine skozi statorje 20Slika 21. Delo z programom sony sound forge 22Slika 22. Nastavitev parametrov za merjenje 23Slika 23. Orodna vrstica programa sony sound forge 23Slika 24. Trenutno stanje meritve 24Slika 25. Potek snemanja zvoka 25Slika 26. Dvokanalno snemanje zvoka 26Slika 27. Podrobna analiza zvočnega posnetka 26Slika 28. Merilna skala 27



Kazalo Grafov str

Graf 1 28Graf 2 29Graf 3 30Graf 4 31Graf 5 32Graf 6 33Graf 7 34Graf 8 35Graf 9 36Graf 10 37Graf 11 38Graf 12 39Graf 13 39Graf 14 40Graf 15 41Graf 16 42Graf 17 43Graf 18 44Graf 19 45Graf 20 46Graf 21 47Graf 22 48Graf 23 49Graf 24 50Graf 25 51Graf 26 51Graf 27 52Graf 28 52Graf 29 53Graf 30 53Graf 31 54Graf 32 54Graf 33 56Graf 34 57

Goran Miljević: Zmanjšanje hrupa na sušilnih napravah. 1

1. Predstavitev podjetja

Periteks d. o. o. je mlado uspešno podjetje, ki se ukvarja z industrijskim pranjem in negovanjem perila. Naše stranke so večinoma bolnišnice, ki zaradi narave svojega dela potrebujejo sveže in čisto perilo vsak dan v vsakem trenutku. Naše stranke niso samo bolnišnice, tu so tudi razni športno–rekreativni centri, smučišča, bazeni, toplice itn. Zaradi velike potrebe po čistem perilu je temu primerno prilagojen tudi delovni urnik, in sicer 6 dni v tednu, pri tem pa je dostava strankam omogočena vsak dan, tudi ob nedeljah in praznikih. Ker je naš urnik dokaj razgiban in pester čez cel teden oziroma kar čez celo leto, je tudi proizvodnja temu primerno prilagojena. Zaradi obsega potreb, ki jih moramo vsak dan zadovoljiti, pa so tudi delovni stroji izpostavljeni zelo dolgemu obratovalnemu času, česar posledica je večje število okvar in včasih tudi nepravilno delovanje.

Slika 1. Pralnica Periteks, stari naziv te pralnice Belin.

Ljudje, ki skrbimo za neovirano delovanje proizvodnje, smo zelo uspešni pri odpravljanju vseh vrst napak, saj se še ni zgodilo, da bi bila katera od naprav dlje časa izven delovanja oziroma onemogočena za obratovanje. Pri takšnem delu so stroji ogroženi tudi s strani več vrst obrab, ki imajo lahko enake oziroma večje posledice kakor okvare ali poškodbe.

Ene od glavnih posledic nepravilnega delovanja stroja so tudi energetske izgube in hrupno delovanje. Zato sem se odločil posvetiti diplomsko nalogo raziskovanju, kakoizboljšati delovne razmere in zmanjšati faktor izgub in tako prispevati nekaj koristi svojemu podjetju. Hrup je v proizvodnji konstanten. V nekaterih panogah industrije se uporabljajorazne zaščite pred tem, vsak dan bolj nevarnim, dejavnikom. Še vedno se ljudje ne zavedamo s kakšno močjo nas prizadene tovrstni škodljiv dejavnik, vendar nam raziskave kažejo, da smo mu vedno bolj izpostavljeni tudi v vseh osnovnih vidikih življenja.


V našem podjetju so naprave, ki zaradi svojega delovanja povzročajo veliko hrupnost,kar je opazno že ob samem prihodu na delovno mesto. Dejstvo, da je problem manj moteč,kadar se dlje časa upravlja s strojem, je zelo napačno. To pomeni, da smo tako dlje časa izpostavljeni škodljivim vplivom in na ta način ogrožamo svoje zdravje. Menim, da so največji problem v našem proizvodnem procesu sušilci čistega perila, naprave, ki jih bom kasneje tudi natančneje predstavil in opisal. Imeli bomo še veliko priložnosti, da se spoznamo s tovrstno problematiko. Skozi proces proizvodnje gre nekje od 10 do 16 ton perila dnevno. Ta podatek pa priča o veliki obremenjenosti strojev. V naši pralnici dnevno dela okoli 50 oseb, kar nas v povezavi z oddelkom v Trzinu postavlja za največjega ponudnika tovrstnih storitev v Sloveniji. Če dodamo še, da so med našimi strankami tudi avstrijski hoteli in počivališča, lahko vidimo za kakšen obseg dela gre. V nadaljevanju pa se posvečam že omenjeni problematiki.

2. Hrup: škodljiv dejavnik

V sodobni družbi je hrup sestavni del vsakdanjika slehernega človeka. Žalostno je, daizpostavljenost ni prihranjena niti tistim najbolj občutljivim: otrokom, starejšim ljudem, nosečnicam, bolnim. V današnjem času se pojavlja več oblik hrupa: glasna glasba (miniaturne ušesne slušalke), avtomobili (promet), stroji (industrija) itd.

2.1 Zvok:

Zvok je mehansko valovanje in se širi skozi pline, tekočine in tudi skozi trdnine. Iz fizike vemo, da je v tekočinah oziroma plinih valovanje longitudinalno, medtem ko je v trdnih snoveh transverzalno. Zvok lahko opredelimo s frekvenco in amplitudo zvočnega tlaka. Prva je povezana z višino tona, druga z glasnostjo.V ožjem pomenu definiramo kot zvok le zvočno valovanje s frekvencami v slušnem območju človeškega ušesa, to je med 20 Hz in 20.000 Hz. Zvok z nižjimi frekvencami imenujemo infrazvok, z višjimi pa ultrazvok. Zvok, ki ga sestavlja ena sama frekvenca, imenujemo ton. Spekter tona je črtast in z eno sinusnosestavino. Zven je zvok, ki ga sestavlja več sinusnih sestavin z različnimi frekvencami, navadno osnovni ton in višji harmonični toni (alikvotni toni), katerih frekvence so celoštevilčni večkratniki frekvence osnovnega tona. Tudi spekter zvena je črtast. Šum je zvok, v katerem so v večji ali manjši meri navzoče vse sinusne sestavine v nekem frekvenčnem intervalu; njegov spekter je zvezen. Aperiodični šum je pok. Zvok in z njim povezane fizikalne pojave preučuje akustika, subjektivno človeško zaznavanje zvoka pa psihoakustika.

2.1.1 Zaznavanje zvoka

Zvok zaznavamo s pomočjo čutila za sluh. Človek in mnoge živali uporabljajo svoja ušesa za zaznavanje zvoka, nizek zvok oz. zvok z nizko frekvenco pa lahko zaznavamo tudi z drugimi deli telesa s pomočjo čutila za tip. Zvok se uporablja na različne načine,najpomembnejša sta komunikacija s pomočjo govora in glasba, lahko pa se uporablja tudi za zbiranje informacij o okolju, kot na primer prostorne značilnosti in prisotnost drugih živali ali objektov. Netopirji, na primer, uporabljajo eholokacijo, ladje in podmornice uporabljajo sonarje, večina ljudi pa pridobi nekaj informacij o prostoru glede na to, iz katere smeri prihaja zvok. Sloni in aligatorji za komunikacijo uporabljajo zvok nižjih frekvenc, medtem ko miši,


netopirji in nekateri insekti uporabljajo zvok višjih frekvenc, oboji pa uporabljajo zvok s frekvencami, ki so zunaj dosega človeškega sluha.

Legenda:Modra: zvočni valovi. Rdeča: bobnič. Rumena: polž.Zelena: zvočni sprejemniki. Vijolična: frekvenčni spekter. Oranžna: živčni impulz.

Slika 2. Prikaz človeškega zaznavanja zvoka.

Človeško uho je sposobno zaznavati zvok v frekvenčnem obsegu med 20Hz in 20 kHz. To

območje se spreminja glede na starost, poklicno deformacijo sluha in spol; skoraj vsi ljudje v

razvitem svetu od najstništva naprej ne slišijo več frekvenc okoli 20 kHz in ko se starajo,

postopno izgubljajo sposobnost zaznavanja tako višjih kot nižjih frekvenc. Večina človeškega

govora zavzema območje med 200 in 8000 Hz, človeško uho pa je najbolj občutljivo za

frekvence med 1000 in 3500 Hz. Zvok nad slušnim območjem je znan kot ultrazvok, zvok

pod slušnim območjem pa infrazvok. Amplituda zvočnega vala je določena glede na njegov

pritisk. Človeško uho lahko zaznava zvok z velikim obsegom amplitud. Za to se uporablja

logaritmična decibelna amplitudna lestvica. Najtišji zvok, ki ga človeško uho še zazna, ima

amplitudo približno 20 μPa (mikropaskalov) ali raven zvočnega pritiska 0 dB (decibelov).

Daljša izpostavljenost zvočnemu pritisku, ki presega 85 dB, lahko trajno poškoduje uho, te

poškodbe pa povzročijo zvenenje v ušesih ali slušne okvare. Raven zvoka, ki presega 130 dB,

je višja od jakosti, ki jo lahko človeško uho prenese in lahko povzroči resne bolečine in trajne

poškodbe sluha. Pri zelo visokih amplitudah lahko zvočni valovi povzročijo nelinearne

posledice, vključno s šoki. Kako zvok potuje, si mnogi težko predstavljajo, saj je neviden.

Zvok so valovi nihanja pritiska, v katerih je zrak stisnjen in nato raztegnjen, ko se zvok

oddaljuje od svojega vira. Predstavljajte si cev, izpostavljeno zraku, skozi katero

longitudinalno potuje zvok. Zvok se obnaša podobno, kot če bi v cev postavili mehko vzmet.

Ko je zvok proizveden na enem koncu cevi, začne zvočni val potovati proti drugemu koncu.

Potovanje zvoka si lahko predstavljate podobno kot premikanje črva, ki se premika s pomočjo

krčenja in raztezanja telesa.


Osnovna tabela glasnosti zvoka:

Prag bolečine 120dB(A)

115 dB(A) 90 dB(A) 75 dB(A)

60 dB(A) 45 dB(A) 30 dB(A)

prag slišnosti 0 dB(A)

2.1.2 Posledice hrupa za človeško zdravje

Hrup že po definiciji ima škodljive vplive na človeka in škoduje njegovemu zdravju in počutju. Uvrščamo ga med tako imenovane stresorje ozadja. Čeprav so ti navidezno manj pomembni, jih ne gre prezreti. Dolgoročno lahko povzročijo dosti večjo škodo kot nezgode ali osebni stresni dogodki. Izpostavljenost hrupu sproži pri posamezniku vrsto psiholoških reakcij. Sprva aktivira prilagoditvene zmogljivosti s telesnimi, duševnimi in socialnimi odzivi. Vpliva na kognitivno in konativno funkcioniranje posameznika. Posredno deluje na življenjsko dinamiko človeka oziroma na njegove motivacijske zmožnosti. V določenih okoliščinah lahko hrup v interakciji s fiziološkimi težavami vpliva na nastanek psiholoških motenj in bolezni.

Pri subjektivnih odzivih na hrup je pomemben dogodek in oseba. Poleg dejavnikov, kot so čas izpostavljenosti hrupu, dejavnost, ki je motena, in informacija, ki je dana s hrupom, so pomembne osebnostne lastnosti človeka, ki vplivajo na doživljanje hrupa. Določeno vlogoimajo prejšnje izkušnje s hrupom, socialno ekonomski status in izobrazba. Vemo, da mnoge ljudi različni slušni dražljaji motijo ali preprosto povedano, jim »gredo na živce«. Povzročajolahko emocionalno napetost. Če zvoka ni mogoče kontrolirati in regulirati, so vir frustracije. Hrup lahko izzove emocionalno reakcijo, ki se manifestira z izbruhom jeze in besa ali občutki strahu in tesnobe. Ljudje, ki so izpostavljeni čezmernemu hrupu, pogosto navajajo utrujenost kot splošno oceno počutja.

Hrup je stalno prisoten v okolju in pogosto povzroča kronično vznemirjenje. Nastopi lahko distres, napetost, ki ostane, kadar prvotna napetost ni zadovoljivo razrešena. Manifestira se s fiziološkimi in psihološkimi odzivi. Podaljšano stanje distresa vodi v psihosomatske bolezni in duševno dekompenzacijo. Študije so pokazale, da je hrup povezan z nevropsihološkimi motnjami (glavobol, omotičnost, nespečnost, razdražljivost, nevrotizem), srčno-žilnimi motnjami (hiper- in hipotenzija ter srčne bolezni), gastrointestinalnimi (ulkus, kolitis) in endokrinimi ter presnovnimi motnjami. Vpliv hrupa na nastanek bolezni težko ocenimo zaradi množice drugih sodelujočih stresorjev. Škodljivim vplivom hrupa smo izpostavljeni doma, pri delu, v prostem času, na poti domov in na delo.

Najbolj moteč je: stalen hrup nad 90 decibeli, hrup pod 90 decibeli z visokofrekvenčnimi komponentami, nepričakovan, nekontroliran in ponavljajoč se hrup.


Hrup slabo vpliva na vrsto človekovih dejavnosti. Moteč je predvsem pri govornikomunikaciji in učenju, pri telefonskih razgovorih, poslušanju radijskih in televizijskihporočil, poslušanju glasbe, vzdrževanju koncentracije med miselnimi dejavnostmi, prisprostitvi in spanju. Prav motnje spanja lahko povzročajo dolgoročne težave. Spanje je proces, v katerem se telo oskrbi z energijo in kratenje spanja vodi v slabo počutje in bolezni.Človeško uho ni zgrajeno tako, da bi se upiralo dolgotrajnemu močnemu hrupu. Po 100minutnem nepretrganem izpostavljanju hrupu 100 decibelov je potrebno več kot 30 ur, da si uho opomore in da človek spet normalno sliši. Zvočne frekvence morajo biti v tem času glasnejše kot običajno, da jih lahko slišimo. Hrup je eden ključnih dejavnikov, da se ljudje odločijo za selitev v mirnejše stanovanjske soseske. Dokazano je, da postanejo otroci, ki odraščajo v hrupnih soseskah, na različne zvoke vse manj pozorni in jih vse teže razločujejo, kar vpliva tudi na razvoj drugih mentalnih sposobnosti. Pri glasnem zvoku se v telesu sproži vrsta reakcij, ki jih človek prepozna kot napetost in pripravljenost na akcijo. Tudi če zvok ni v nikakršni zvezi z nevarnostjo, ga telo zaradi njegove jakosti sprejme kot opozorilni signal. Gre za tako imenovani eustres, ki je pozitivni učinek stresnega dogajanja. Hrup visoke jakosti lahko zaradi stimulacije vestibularnega aparata povzroča slabost, vrtoglavico, motnje koordinacije, omotičnost in zmedenost. Nenadejan hrup povzroči, da se prekine usmerjena pozornost. V delovnem okolju so štirje bistveni parametri hrupa, ki naj bi jih upoštevali.To so:- značilnosti hrupa;- značilnosti delovnih procesov;- posamezna dela, ki so ključna;- individualne razlike. Škodljivi učinki hrupa se kažejo predvsem pri delih:- ki vključujejo procese pozornosti, učenje in analitične procese;- kjer je integralni del govorjenje in/poslušanje;- ki zahtevajo finomehanične gibe:- ki zahtevajo istočasne akcije;- ki zahtevajo kontinuirano spremljanje dogajanja;- ki vključujejo dolgo pazljivost na neke signale;- ki vključujejo zvočne signale.

Hrup pri delu pogosto povzroča, da se prekine pozornost. Najprej pride do izpada tistih signalov, ki za delo niso pomembni, pri dolgotrajnejšem motenju oziroma omejevanjupozornosti pa izpadejo tudi signali, pomembni za delo.

V hrupnih delovnih okoljih se pri delavcih kaže napetost, razdražljivost in utrujenost.Posledica je slabo presojanje, raztresenost in pozabljivost. Pogostejša je odsotnost z dela in odpor do vrnitve na delo zaradi neprijetnega delovnega okolja. Hrup torej slabo vpliva namotivacijo za delo. Vsi ti dejavniki pa vplivajo na delovno učinkovitost.

Nezanemarljiv je tudi vpliv hrupa na varnost pri delu. Pogostost in resnost poškodb jelahko večja zaradi pogostejših napak in prekritih opozorilnih signalov.

V daljšem obdobju lahko čezmerna izpostavljenost hrupu povzroča delno ali popolno izgubo sluha. Prvi znaki, ki se jih posameznik zave, so preslišane besede v vsakodnevnih razgovorih in težave pri razumevanju govora po telefonu. Govor sogovornika se zdi prizadetemu okleščen in popačen. Težave se pojavijo pri soglasnikih, kot so: s, f in p. Pogosto se pojavi tinitus, brenčeč ali piskajoč zvok v ušesih, ki je prvi prepoznaven pokazatelj okvare.Izguba sluha vodi v zmanjšano delovno sposobnost in s tem manjšo možnost zaposlitve.

Povečuje tveganost nezgod pri delu, ker so lahko opozorilni klici ali signali preslišani.Pogoste so še druge socialne posledice izgube sluha. Okrnjen je psihosocialni kontakt z


ljudmi v okolici, ki s časom postanejo vse manj pripravljeni sodelovati v pogovorih in drugihdejavnostih z osebami, ki slabo slišijo.

Za osebe z motnjami sluha postane težavno predvsem poslušanje predavanj, sodelovanje na srečanjih in zabavah, obisk gledališč in drugih javnih prireditev. Težave imajo pri poslušanju radia in televizije in telefonskih razgovorov. Izguba sluha vodi v več ravni izolacije, včasih celo tako daleč, da se posameznik ne počuti več kot del družbe, v kateri živi. Doživlja duševno stisko, nastopi lahko depresivnost.

Rešitev je vsekakor preprečevanje hrupa. Poleg tehničnih ukrepov (sprememba virov, čim ustreznejše prenašanje hrupa do prejemnika, skrajšanje časa izpostavljenosti ob uporabiustrezne osebne varovalne opreme), je treba vzpostaviti dejavno zdravstveno varstvo inustrezno obveščati ljudi o škodljivosti hrupa. Vidimo, da hrup direktno deluje na živčni sistem in tako poškoduje velik del človekovega organizma. Zdaj lahko vsaj delno razumemo, kako hude so lahko posledice.

3. Predstavitev problema - Sušilci čistega perila

3.1 Podroben opis naprave

Sušilci so, kot že samo ime pove, namenjeni sušenju mokrega čistega perila. Sušilec je sestavljen iz treh delov:

vrhnji, osrednji in spodnji del.

Prikaz delov sušilca:

Slika 3. Prednja-tovorna stran sušilca


Slika 3 prikazuje prednji del sušilca, to je stran, na kateri se opravlja natovarjanje perila.

Spodnji del predstavlja nosilna konstrukcija, ki ima to nalogo, da nosi breme sušilca in vsega, kar je povezano s strojem. Naloga konstrukcije je še težja zato, ker se sušilec giba in na ta način spreminja tlak, s katerim stroj pritiska na nosilno konstrukcijo. Spodaj so vsi priključki za paro in vsa električna povezava za delovanje nalagalnega vozička.Zaradi tega mora biti nosilna konstrukcija narejena iz masivne zlitine kovine in jekla, da lahko brezhibno opravlja svojo nalogo, saj so sile pri nalaganju in raztovarjanju perila res velike.

Drugi del sušilca predstavlja osrednji del, v katerem so nameščeni sušilni boben, pogonski elektromotor in osrednje ohišje, ki predstavlja nosilni element za motor in boben. Srednji del je najtežji in največji, v njem se dogaja vse: nalaganje perila z nalagalnega traku,proces sušenja in potem tudi razlaganje perila iz sušilca na trak, od koder je perilo pripravljeno v nadaljnjo obdelavo. Pri procesu sušenja se temperature naglo dvigujejo in spuščajo, zato je podobno kot pri nosilni konstrukciji potrebno imeti zelo odporno kombinacijo materialov. Veliko obremenitev srednjega dela predstavlja tudi vrteči se boben, v katerem se nahaja mokro perilo; obrati, ki jih boben dosega, predstavljajo dodatne sile, s katerimi boben deluje na konstrukcijo. Ob vseh vplivih, ki delujejo na srednji del, pa je še močan elektromotor in jermenica, preko katere se izvršuje vrtenje bobna. Zaradi vseh teh razlogov mora biti srednji del zelo odporen in predvsem močan, saj takšna naprava, v primeru da srednji del odpove, predstavlja veliko nevarnost za delavce in ljudi, ki z njo delajo.

Tretji del je vrh sušilca, kjer se nahaja močan elektromotor, ki dovaja toploto v sušilec,zaradi česar se perilo uspešno posuši v relativno kratkem času. Ob motorju se tu nahaja še odvodni kanal za toploto, saj je treba toploto, ki kroži v sušilcu, odvajati, nasprotno bi bilo v delo ob stroju nevzdržno zaradi prevelikih temperaturnih razlik med zagonom stroja, polnim delovanjem in ohlajanjem. Vrhnji del predvsem skrbi za sušenje in hlajenje, saj je perilo zelo vroče, v fazi sušenja dosega tudi do 90°C, ker tako vročega perila delavke na traku ne morejo uporabiti za naslednje faze obdelave.

Slika 4. Sušilec 1 zadnja razlagalna stran sušilca.


Zadnjo stran sušilca prikazuje slika 4. Lepo so razvidna vrata za razlaganje perila.Velikost bobna v sušilcu je približno enaka premeru vrat. Pri razlaganju perila se vrata odprejo in sušilec se nagne pod kotom 30°. Med razlaganjem sušilec deluje normalno 20 sekund, nakar se ustavi in je pripravljen za ponoven pogon. Spodaj pod vrati se nahaja tekoči trak, ki se zažene avtomatsko, ko je sušilec pripravljen na razlaganje. Trak se aktivira, perilo pade na trak in se odpelje do delavca, ki perilo pospravi v vozove.

3.2 Vloga sušilcev v proizvodnji

Sušilci so zelo pomemben člen naše proizvodnje. Delo opravijo v času, ki bi ga v naravnem procesu potrebovali precej več. Perilo pride iz sušilca suho, tako da je že pripravljeno za naslednje procese in ni potrebno dodatno čakati.

Sušilci imajo dva elektromotorja, enega za pogon sušilnega bobna in drugega za dovod in odvod pare in toplote. Sušilci so vmesni člen med opranim perilom in perilom, ki je pripravljeno bodisi za izpostavo bodisi za nadaljnjo obdelavo. Perilo pride iz enote za pranje na nalagalni voz, ki je na sušilce povezan preko elektronskega krmila. Celoten proces lahko deluje avtomatsko ali pa ga, če je potrebno, krmilimo ročno.

Slika 5. Prikaz poteka pralne linije.

Ob sliki 5 bom lažje pojasnil delovanje celega sistema. Oprano perilo pride iz pralne enote do zaključne faze in potem gre skozi proces ožemanja, pri čemer se faza pranja zaključi tako, da perilo pride iz pralne linije na fazo ožemanja, ki traja za vse programe enako: 300sekund, pri čemer pritisk ožemanja doseže vrednost tudi do 300 barov . Po fazi pranja se opravi avtomatski transport perila na voziček, ki odpelje perilo do prvega prostega sušilca. Voziček tako odpelje perilo do prostega sušilca, kjer razloži čisto perilo in se po tem vrne nasvojo pozicijo v pripravljenost. Ko se voziček postavi na določeno, s svetlobnimi senzorji označeno mesto, je pripravljen za ponovno nalaganje. Medtem pa sušilec začne sušiti po programu, ki ga je dobil preko računalnika pralne linije. Ko sušilec opravi s sušenjem, se vklopi faza hlajenja. Za kratke programe, tj. do 5 min faze, hlajenja ni. Po opravljeni fazi


hlajenja, sušilec naloži perilo na tovorni trak 1. Perilo se potem prenese na nalagalni trak 2, od koder pride do delavk, ki perilo spravijo v nadaljnjo obdelavo. V sušilni liniji imamo 4 velike sušilce, ki zmorejo sušiti do 110 kg mokrega perila in še 4 male sušilce, ki zmorejo sušiti do 30 kg mokrega perila. Mali sušilci niso povezani z velikimi in ne spadajo v opis zgoraj. Ročno ali polavtomatsko delovanje izvajamo preko računalnika. Zgornja slika prikazuje zaslon, občutljiv na dotik, preko katerega opravljamo vse funkcije oziroma lahko lepo in pregledno nadziramo delovanje sistema in ob morebitni okvari tudi posredujemo. V desnem stolpcu imamo izoblikovane ukaze v obliki gumbov, v spodnjem delu ekrana pa imamoprikazane na isti način izvedene ukaze.

Slika 6. Prikaz barvnih oznak in trenutnega stanja strojev na liniji.

Z barvami opišemo trenutni status in funkcijo delovanja. Vsak od štirih sušilcev ima napisan podatek o času sušenja in hlajenja, številki programa in številko stranke. V spodnji vrstici imamo napis, namenjen trenutnemu stanju vozička, tako da vemo, kaj se z določenim elementom dogaja med transportom. Ob strani lepo vidimo gumbe, s katerimi določamo način delovanja. Program je preveden v štiri jezike, ob slovenskem so to še angleški, nemški in francoski.

Legenda barv: zelena: v delovanju; oranžna: sušenje; rdeča: zastoj, okvara; bela: prosto; rumena: polavtomatsko, ročno; siva: nedoločen status.


Za vnos parametrov in podatkov oziroma drugih sprememb v program, imamo na voljo drugi zaslon, ki je sicer navaden, a je prav tako zelo uporaben. Status vsakega sušilca je prikazan na tem računalniku in zaslon je določen, prav tako pa lahko sami posegamo v program in spreminjamo parametre in tako vplivamo na produkcijo.

Slika 7. Prikaz trenutnega stanja sušilca 4

Lepo so razvidni najpomembnejši parametri: vhodna temperatura, izhodna temperatura, stanje sušilca. S stanjem sušilca mislimo predvsem na funkcijo, ki jo trenutno izvaja ali je to sušenje, nalaganje ali pa katera od že prej omenjenih funkcij. Slika kaže, da je sušilec prazen, čas sušenja je 00:00, proces je 0, teža je 0 in kar je najbolj pomembno, desno zgoraj piše, da je sušilec pripravljen za nakladanje. Če gremo globlje v podprogram, bomo videli tudi, kje lahko spreminjamo najbolj pomembne podatke, kot so na primer temperatura, čas sušenja itn. Za boljši pregled pa lahko spremljamo delovanje vseh štirih sušilcev hkrati in imamo tako vse informacije o tem, kako dolgo bo katera od faz trajala. Tudi pri takem načinu delovanja lahko vidimo ključne podatke: čas, temperaturo, stanje. S sušilci lahko torej upravljamo preko računalnika in tako velikokrat vplivamo na produktivnost. V primeru okvar ali nesreč lahko hitro in učinkovito preprečimo hujše posledice, tako za delavce kot tudi za stroje. Edina pomanjkljivost trenutnega operacijskega sistema je hitrost, saj pri preklapljanju med programi mine kar nekaj časa, na ta način pa je hitrejše delovanje onemogočeno.


Slika 8. Prikaz trenutnega stanja vseh štirih sušilcev

Slika 8 prikazuje delovanje vseh štirih sušilcev. Računalnik, s katerim opravljamo vse posege v avtomatiko, je voden preko PLC enote in namenjen za krmiljenje, tako sušilcev kot tekočih trakov oziroma avtomatskega vozička. Avtomatski voziček krmilimo tako, da ga damo v polavtomatsko delovanje in potem ročno s pritiskom na zaslon določamo pozicijo vozička glede na sušilec.

Slika 9. Krmiljenje tovornega voza.

Vnašamo torej številko programa, stranko in težo. S pritiskom na gumb trakpremikamo trak na vozičku levo ali desno. Pozicijo vozička določamo z pritiski na gumbe x in y. Tako krmilimo voziček neodvisno od pralne linije. PLC ali programmable logic controlerje računalnik, ki opravlja funkcije proizvodnje in nadzira delovanje. V primeru napake ali zastoja se preko PLC enote sproži alarm, nakar je potrebno ustrezno reagirati, saj se pogosto pojavi kakšna manjša napaka, ki pa je računalnik sam ne more odpraviti. Tako za uspešno


delovanje potrebujemo sodelovanje računalnika in operaterja. PLC oz. programmable logic controler je namenjen za opravljanje različnih nalog. Upravlja lahko elektromotorje, pnevmatske in hidravlične cilindre, magnetne releje itd. Omogoča avtomatizacijo industrijskega procesa in nadzor na delovnimi stroji. Zelo je odporen na vse vplive, tako na pregrevanje kot tudi na mehanske poškodbe, pri delovanju ga ne ovirajo tudi tuja magnetna polja, na voljo ima veliko število vhodov in izhodov. Vhodi in izhodi so lahko direktno vgrajeni na PLC ali pa so izpeljani preko dodatnih modulov. Zaradi potrebe po vse zahtevnejših, boljših in posledično kompleksnejših sistemih so izdelali PLC. Ta krmilnik je zamenjal in nadomestil stare sisteme za avtomatizacijo, ki so temeljili na ogromnem številu relejev in avtomatov. Tako lahko zdaj samo en kontroler nadomesti tisoče relejev, s tem pa nismo samo poenostavili inštalacije in prihranili nekaj denarja, temveč tudi pridobili na prostoru, saj so stari sistemi mnogo večji.

3.3 Sušilci so glavni izvor hrupa

Sušilci so zelo pomemben člen v naši verigi proizvodnje. Njihovo delovanje je za naše delo ključnega pomena. Zaradi velikosti in energije, ki se ob njihovem delovanju sprošča, so v našem podjetju največji povzročitelj hrupa. Njihov delovni urnik je zelo dolg, delujejo od ranih jutranjih ur do pozno v noč, zato smo delavci, med katere spadam tudi sam, zelo dolgo izpostavljeni hrupu in na takšen način je ogroženo naše zdravje. Glavni povzročitelji hrupa pri sušilcu sta oba elektromotorja in sušilni boben, zato se bomo osredotočili predvsem na te tri točke. Kadar gre za takšno velikost strojev, je hrup kar pogost pojav, še posebej, če za fazo sušenja skrbijo štirje veliki sušilci. Vsak od sušilcev v sušilni liniji prispeva svoj delež hrupa,kar stopnjo hrupa zviša.

4. Predstavitev elektrotehniških rešitev

Pri iskanju rešitev sem se posebej usmeril na svojo stroko, čeprav sem skušal uvideti tudi druge, interdisciplinarne poglede in izvedel sem marsikaj novega. Ideje, ki so se mi porodile ob reševanju tega, vsak dan bolj perečega problema, so bile elektrotehnične in strojne narave. Elektrotehnika in strojništvo sta veliki znanosti in široka pojma, zato je pomembno biti bolj natančen. Natančneje sta prihodnost elektroindustrije vodno-hlajeni elektromotor in pa krmilna elektronika.

Predvidevajoč, da sta elektromotorja pri sušilcih glavni razlog za oddajanje hrupa, sem se domislil rešitve, vezane na elektromotorja. Prvi cilj je doseči manjšo stopnjo hrupa, drugi cilj pa je izboljšati izkoristek in zmanjšati stopnjo obrabe. To bomo dosegli na dva načina in sicer z uporabo drugačne vrste elektromotorjev, ki ne poznajo pojma pregrevanje, drugi načinpa je uporaba krmilne elektronike, ki bo skrbela za normalno delovanje motorja in preprečevala pregrevanje.

4.1 Krmilna elektronika

Krmilna elektronika je namenjena izboljšanju delovanja in boljšemu nadzoru nad samim potekom delovanja. Naloga krmilne elektronike je, da vklaplja in izklaplja motor glede na določene pogoje. Pogoji so določeni z nalogo, ki jih opravljajo sušilci s sušenjem. Programi sušenja so samo časovno nastavljeni; vsak program ima svoj časovni interval, po katerem suši. Problem se pojavi, ko je perilo že suho, sušilci pa zaradi časovne nastavitve še vedno sušijo. To pomeni, da sušilci nemalokrat delujejo v prazno, saj je perilo že suho in ker čas programa še ni potekel, se le-ta izvaja še naprej. Elektronika, ki sem jo razvil, je


enostavna in ima dva pogoja. Ko je stopnja vlage dovolj nizka, se motor izklopi, izklopi pa se tudi, ko temperatura preseže 80°C. V nasprotnem primeru je sušilec oziroma program sušenja še vedno aktiven. Ko sem programiral čip, sem postavil tudi spodnje meje, ki so v okvirusobne temperature zaradi lažje demonstracije in opisa. Vsekakor sem mi ta ideja zdi zelo dobra , saj računalnik točno ve, kdaj naj izklopi motorje in prekine sušenje. Na ta način bodo sušilci delovali manj časa, kar pomeni predvsem manj hrupa in prihranek kar nekaj odstotkovenergije. Zdaj, ko smo opisali naloge same elektronike, jo bomo tudi malo podrobneje spoznali.. Ob izdelavi in načrtovanju elektronike sem se moral spoznati z industrijsko elektroniko, kar moja elektronika tudi je, saj krmili visokonapetostne elektromotorje.Elektronika sama po sebi ni nič kompleksnega. Sestavljajo jo mikrokontroler, senzorika, visoko in nizko napetostni elementi. Spoznali bomo vsak del elektronike posebej in ga tudi opisali, da bo lažje razumeti vlogo posameznega dela elektronike. Pri načrtovanju elektronike sem uporabljal programsko opremo altium designer.

4.2 Sestava krmilne elektronike

4.2.1 Microchip PIC 18F4550

Mikrokontroler je osrednji element elektronike. Opravlja aritmetično logične operacije in je posebej programiran za krmilno elektroniko. S pomočjo mikrokrmilnika lahko popolnoma nadziramo sistem delovanja in z našimi zahtevami in željami preko ukazov vplivamo na delovanje. Tako lahko določamo pogoje vklopa in izklopa motorjev prav mikrokrmilnik bo spreminjal delovanje. Pri programiranju mikrokrmilnika si je potrebno natančno pogledati navodila za delo, drugače imenovana data-sheet. Z njihovo pomočjodobimo informacije, kako se določeni vhodno-izhodni priključki nastavljajo in kakšne vrednosti moramo imeti na njih pri določenih pogojih. Za programiranje sem uporabljal programski jezik C. Ker so navodila zelo pomembna, jih bom priložil v dodatku.

Slika 10. Mikrokrmilnik PIC 18F4550


Slika 10 prikazuje pravilno vezavo mikrokrmilnika PIC 18F455. Mikrokrmilnik deluje tako, da ima na enem od vhodov vezan oscilator, v našem primeru 20MHz. Oscilator nam določa hitrost delovanja mikrokrmilnika. To je začetni pogoj. Takoj na začetku testiranja elektronike sem naletel na velik problem, namreč imel sem težavo pri zagonu krmilnika in potem občasne težave med delovanju. Kmalu sem ugotovil, da pri tako visokih frekvencah delovanja že najmanjši slab stik lahko prekine delovanje. Za izhode sem si izbral 19, 20, 21, saj le-ti predstavljajo senzorje, ki so vezani na krmilnik. Za dodatek sem dodal še LED diode,da lahko v vsakem trenutku preverim delovanje s svetlobnim signalom diode. Priključka 38 in 39 sta namenjena priklopu relejev. Odločil sem se za dva releja hkrati, ker bi rad krmilil obatestna elektromotorja majhne moči naenkrat. Ostaneta nam še napajanje in masa, ki sta lepo označeni na vezalni shemi.

4.2.2 Senzorji

Senzorji so avtomatska stikala. Namen senzorjev je, da nam dajo povratno informacijo o dogajanju v vezju. Obstaja več vrst senzorjev: od navadnih svetlobnih stikal do bolj kompleksnih z več funkcijami; vsekakor sem imel kar nekaj težav z nabavo senzorjev, ker je moja tema specifična in zelo določena ter si želim meriti zelo visoko merilno območje ob najboljši kvaliteti merjenja. V vezju se nahajata dva in sicer temperaturni in kapacitivni senzor vlage. Pri naročanju kapacitivnega senzorja sem moral še biti posebej previden, sajobstaja veliko navidez enakih, a imajo popolnoma drugačne karakteristike in lastnosti. Tudi pri uporabi senzorjev sem dobil posebna navodila, ki jih bom prav tako priložil.

Zanimajo nas predvsem SDA, SCL in Tout priklopi, vse ostalo je lepo označeno. SDA in SCL priklopa sta namenjena komunikaciji z mikrokrmilnikom, medtem pa je priklop Tout namenjen za vklop ali izklop (meri temperaturo) termostata. Ta senzor je zelo natančen,njegov pogrešek znaša 0.5°C v območju od 0 do 70°C, meri pa lahko od -55°C do 125°C, kar je za naše potrebe več kot dovolj. Izhod meri temperaturo, ki jo nato pretvori v senzorju znano digitalno besedo, na kar senzor ustrezno reagira. Napajalna napetost tega senzorja je od 2.7 do 5.5V. Priklopa za napajanje in maso sta označena na shemi. A0, A1, A2 so naslovni vhodni pini.

Slika 11. Senzor vlage DS 1361


Na sliki 11 je opisana vezava kapacitivnega senzorja vlage. Senzor vlage je sam po sebi zelo nežna in majhna stvar, saj je njegova velikost komaj kakšen dober kvadratni milimeter, vendar sem že pri nakupu, ko sem dobil še nadomestno shemo za pravilno vezavo senzorja, uvidel, da zadeva ni tako enostavna, kot je mogoče videti na prvi pogled.Nadomestno vezavo in vezavo v vezje si lahko ogledate na sliki 12. Za pravilno delovanje senzorja potrebujemo pravilno vezalno shemo, par uporov, tranzistorja in nizkonapetostni CMOS števec ts555cn. Senzor vlage ima temperaturno območje od -40°C do 120°C,kapacitivnost 330pF pri 23°C (sobna temperatura), najbolj pomemben podatek pa je, da merikoncentracijo vlage od 0% do 100%. Maksimalna napajalna napetost je 5V. Dobra lastnost tega senzorja je linearna karakteristika odvisnosti relativne vlage od kapacitivnosti, tako dalahko hitro izračunamo morebitne spremembe vlažnosti glede na spremembo kapacitivnosti. Isto velja za temperaturno odvisnost od relativne vlažnosti. Kapacitivnost se nam spreminja ob morebitni spremembi relativne vlažnosti materiala in ker so karakteristike linearne, je zadevo preprosto izračunati.

Slika 12. Vezava Senzorja KFS33.

Ko smo načrtovanje končali, je bilo potrebno seveda narediti elektroniko. Postopek jedkanja je dobro znan, tako da ga ne bom posebno omenjal. Pokazal pa vseeno bi, kako je videti film elektronike. Ko smo izdelali film, smo naredili ploščico in dobili povezave, nato se je začela fizična izdelava. Sledili so postopki spajkanja, brušenja, čiščenja in urejanja, nato smo lahko namestili elemente na svoja mesta po načrtu. Po končani izdelavi elektronike je sledilo programiranje, nastavljanje in optimiziranje. Če se izrazim računalniško, smo v prvem


delu nameščali strojno opremo, v drugem delu pa programsko. Mikrokrmilnik smo programirali s pomočjo posebnega programskega vezja imenovanega ICD.

V elektroniki je še nekaj drugih elementov, ki služijo kot periferija glavnim elementom. To so npr. tranzistorji, diode, kondenzatorji itd. Na izhodih imamo še elemente,ki poskrbijo, da lahko z 12V elektroniko napajamo motorje večjih moči in napetosti. Ti elementi se imenujejo releji in so prikazani na spodnji sliki, ki prikazuje celotno elektroniko za lažji pregled elementov in povezav. Pri relejih sem moral paziti predvsem na to, da je bil tok ravno dovolj velik za motorja, saj bi v nasprotnem primeru lahko imeli težave; kakšen izhod mikrokontrolerja bi lahko zgorel.

Slika 13. Prikaz celotne elektronike.

Slika 14. Film elektronike. Razvidne povezave.


Slika 15. Končni izdelek sprednja stran. V ospredju sta releja, na desni sta senzorja, na levi 12V priključek in kontrolne led diode.

Slika 16. Končni izdelek hrbtna stran.


4.3 Vodno-hlajeni elektromotor

Med delovanjem se vsak elektromotor greje. Če hočemo, da bo zadovoljivo deloval, je potrebno višek toplote odvesti v okolico. To je naloga hladilnih reber in vgrajenega ventilatorja, ki se skriva pod rešetkastim pokrovom na zadnji strani ohišja. Pri odprtem tipu motorja zrak kroži skozi notranjost ohišja, pri zaprtem pa po zunanji strani. Seveda je hlajenje z vodo veliko učinkovitejše. Pri tem se izboljša tudi razmerje med močjo in težo motorja. Na primer motor, ki ima polmer ohišja pol metra, lahko razvije moč 1800 kW, zračno hlajeni motor zaprte izvedbe in enake velikosti ohišja pa samo 700 kW. Naslednja prednost vodno-hlajenih motorjev je, da ne potrebujejo ventilatorja, s čimer je odpravljen glavni povzročitelj hrupa med delovanjem. Vpliv ventilatorja kot proizvajalca hrupa je na ta način zmanjšan na minimum. Običajni elektromotor moči 400 kW proizvaja hrup jakosti 86 dB, enako močan vodno-hlajen pa samo 70 dB. Razlika v številkah ni velika, v hrupu pa ogromna. V posebnih primerih je že samo vprašanje hrupa lahko odločilno za izbiro vodno hlajenega motorja. Da bi čim bolje izpolnili zahteve naročnikov, proizvajalci izdelujejo različne izvedbe elektromotorjev, prilagojenih za točno določene pogone. Po opravljenih študijah, ki so obravnavale tehnične in okoljske vidike takih izdelkov, se je izkazalo, da so taki stroji tudi finančno zanimiva rešitev. Motor je ob enaki moči manjši in lažji, ker je tišji, odpadejo protihrupni pokrovi, čiščenje je enostavnejše ali pa pogosto postane nepotrebno. Takšni motorji so primerni za opravljanje cele vrste nalog od pogona črpalk, prezračevalcev, kompresorjev do ekstruderjev ali ladijskih pogonskih enot. Poleg tega dobimo še toplo vodo, ki jo lahko uporabimo za druge namene. Takšni motorji imajo skupno oznako HR, kar pomeni Hydro Refrigerated( Vodno-hlajeni). Zaradi takšne gradnje pri motorjih ni potrebno upoštevati vpliva visoke zunanje temperature ali prilagoditev zaradi delovanja na nadmorskih višinah nad 1000 metrov. Teža in velikost sta manjši za 30%, odvečna je tudi stalna skrb zaradi povišane temperature, ki je posledica zamašenih ventilacijskih odprtin in reber, kar se velikokrat zgodi v lesni ali tekstilni industriji. Vodno hlajenje ugodno vpliva tudi na stanje ležajev, katerih delovna temperature je manjša, mazalni intervali pa do trikrat podaljšani, saj se mast v ležajih ne pregreva. Če nima ventilatorja, je motor verjetno hlajen z vodo. Meritve hrupa v zvočnih laboratorijih so dale odlične rezultate.

Slika 17. Zgradba vodno-hlajenega elektromotorja.


Legenda: - Kvadratek: tuljave;- modra barva: trajni magneti.;- poševni kvadratek: ohišje;- rdeča puščica: tokova skozi tuljavo;- modra puščica: magnetni flux.

Slika 18. Prečni prerez vodno-hlajenega elektromotorja.

Slika 19. Prikaz načina hlajenja.


V elektromotor pride sveže hlajena voda iz sistema v odprtino na zgornji desni strani kot kaže slika 19. To odprtino bomo imenovali dovod hladilne tekočine, saj ni nujno, da je voda vedno hladilno sredstvo. Na Zemlji imamo vremenske pogoje, za katere voda ni vednonajboljša rešitev. Ko hladilna tekočina pride v motor in zaključi hlajenje, pride na drugi strani ven skozi odprtino, ki smo ji dali ime odvod vode ali hladilne tekočine.

Na sliki lepo vidimo hladilni disk, preko katerega teče hladilna tekočina. Medtem kole-ta opravlja svojo nalogo, motor deluje normalno. Na sliki 19 sta označena še rotor in stator. Med statorjem in rotorskima diskoma se nahaja zračna reža, v kateri je nameščena tuljava. Preostali del je še ohišje motorja, ki je seveda vodotesno. Slika 20 prikazuje način hlajenja.Vidimo, da je vodno-hlajen elektromotor sestavljen iz več serijsko spojenih statorskih reber,hladilni disk oziroma kanal pa je na sliki označen z belo barvo. S puščicami je označena smer hlajenja motorja in potek gibanja hladilne tekočine. Prednost takega načina hlajenja je v tem,da lahko isto hladilno tekočino uporabljamo vedno znova, saj se segreta hladilna tekočina hladi v sistemu in se ohlajena vrne v motor. Še ena zanimivost in hkrati prednost: hladimo lahko več motorjev hkrati in poskrbimo za čim bolj racionalno porabo vode kot naš najdragocenejši vir energije.

Slika 20. Prikaz poteka hladilne tekočine skozi statorje.

Edina slabost vodno-hlajenih elektromotorjev je v tem, da so težko dobavljivi in tudi precej dragi, zato sem bil ob svojih raziskavah po dolgem premisleku prisiljen v improvizacijo. Tako sem kupil dve potopni črpalki moči 370W in 750W. Potopna črpalka ima vgrajen elektromotor, ki pa za hlajenje ne uporablja propelerja temveč vodo. Voda je pri hlajenju veliko bolj učinkovita in na takšen način se vpliv obrab zmanjša ob dejstvu, da je zadeva veliko bolj tiha od navadnega elektromotorja. Tako naša potopna črpalka v bistvu zelo spominja na pravi vodno hlajeni elektromotor, s tem da so potrebne dodatne modifikacije v zgradbi črpalke. Elektromotorja, ki sem ju prav tako kupil, sta iste moči, tako da bomo ob testiranju lahko imeli pravo primerjavo in videli, kakšna je razlika obeh vrst elektromotorjev v praksi.

Zato sem se odločil malo improvizirati in narediti svoj elektromotor na vodno hlajenje. Uporabil bom potopno črpalko, pri čemer moramo paziti, da ji omogočimo vodno hlajenje. Princip delovanja je zelo podoben, s to razliko, da črpalka opravlja drugačne vrste delo. Za


nas so pomembni faktorji hrupa, izgube in koristnega dela. Pojavlja se pa še en dejavnik, ki ga doslej nismo omenjali, je pa v proizvodnji zelo pomemben in se ga ljudje zelo slabo zavedamo, to je dejavnik staranja. Pri navadnih elektromotorjih pri vsakodnevnem delovanju zaradi gretja in pregrevanja prihaja do obrab, ki pospešujejo staranje in glede na to da se vodna črpalka ne bo pregrevala, lahko pričakujemo tudi daljšo življenjsko dobo.

5. Merjenje in analize

Merjenje zvoka sem opravljal s pomočjo računalnika in za to predvidene računalniške opreme. Program, ki sem ga uporabljal za zajemanje zvoka in merjenje, se imenuje Sony Sound Forge. S tem programom lahko zelo natančno izmerimo zvočno valovanje in naredimo zelo natančno analizo, s katero lahko odkrijemo, kaj se je v določenih časovnih intervalih merjenja dogajalo. Ta program se uporablja v glasbenih studijih za obdelavo in optimizacijo zvoka. Ker pa sem potreboval opremo, ki ne bo samo merila zvok, temveč ga tudi snemala in se bo z njo dalo opraviti še kakšno analizo, sem se odločil za omenjeni program.

5.1 Merilna metoda

Pred samim merjenjem sem moral poskrbeti za pogoje za merjenje in ti so:

- Primerno pripravljen prostor. Sem sodi primerno zvočna izolacija, s čimer odpravimo vse zunanje vplive in vplive okolice, ki bi negativno vplivali na meritev.

- Priprava merjenca na delo. Pri elektromotorjih smo morali motorje nastaviti na pravilno napetost, pri vodno-hlajenem elektromotorju pa je bilo potrebno omogočiti vodno hlajenje, saj smo v tem primeru malo improvizirali.

- Kalibracija in umerjanje inštrumenta za merjenje zvoka se opravi pred vsako novo meritvijo, saj moramo imeti inštrument pravilno nastavljen, da bi dobili pravilne rezultate. Računalnik pri tem postopku avtomatsko poskrbi za sprotno kalibriranje. V primeru, da tega računalnik ne naredi, moramo to opraviti sami s pomočjo programskih nastavitev.

- Testiranje mikrofona. Mikrofon je nov in ima občutljivost do 90 dB, kar je bilo za naše rezultate zelo primerno.

Šele ko so bili vsi pogoji pravi, sem bil pripravljen meriti. Postopek meritve je potekal tako, da sem najprej nastavil računalnik. Mikrofon, ki je bil povezan na merjenca, sem postavil 100 cm stran od le-tega, nato pa ga pred vsako meritvijo s snemanjem posnetkov, dolgih vsaj 2 minuti. Ko je vse delovalo kot mora, so se merjenja začela. Meril sem v različnih časovnih intervalih tako, kot imamo v podjetju razvrščene programe. Program 1 je trajal dve minuti, program 2 pa 25 min. Po koncu vsake meritve sem naredil še potrebne analize, ki so podkrepljene z dodatnimi komentarji. Ves čas meritve sem spremljal tudi obnašanje merjenca, pri čemer sem meril tudi temperaturo. Temperatura je zelo pomemben dejavnik pri elektromotorjih.


5.2 Sony sound forge

Sony-jev program Sound Forge je program, namenjen merjenju in snemanju zvoka, ki omogoča zvočno obdelavo. V tej predstavitvi bomo omenili nekaj najbolj splošnih funkcij, ki jih ta program zmore. Vsekakor se vse začne z uspešno inštalacijo programa na osebniračunalnik. Pri zagonu programa je vedno potrebno paziti, da si ob novem projektu vedno izberemo funkcijo ˝new file˝, saj pri tem preprečimo izbris ali prepis kakšnega starega posnetka. Ta program ima še eno dobro lastnost, in sicer nam omogoča grafični zapis zvoka, s čimer lahko potem zlahka opravimo analizo oziroma prilagodimo zvok našim željam. Najbolje bo, če gremo kar korak za korakom po poteku merjenja, saj bomo tako lažje dojeli način merjenja in tudi potek merilne metode. Prvi korak: odprli smo Sound Forge program za merjenje zvoka in izbrali funkcijo novi dokument, kar vedno naredimo v primeru snemanja novega projekta. V primeri odpiranja starega projekta pa moramo odpreti funkcijo odpri dokument, kot kaže slika 21.

Slika 21. Delo z programom sony sound forge.

Da bi bolje razumeli program, se odločimo za nov projekt in tako se nam odpre nova stran, kjer se ob polju za grafični izris rezultatov pojavi še nekaj dodatnih funkcij, ki jih bomo potrebovali tako pri snemanju kot pri analizi.


Slika 22. Nastavitev parametrov za merjenje

Na sliki 22 se nam pojavi okno, v katerem moramo, preden začnemo delati, izbrati nekaj osnovnih nastavitev za merjenje, kot so frekvenca vzorčenja, dolžina bitov in pa število kanalov posnetkov glede na želene nastavitve. Odpre se nam polje za grafični prikaz.

Slika 23. Orodna vrstica programa sony sound forge.

V osnovni orodni vrstici se nahajajo naslednje funkcije:

-File- datoteka/ s pomočjo te funkcije se odločimo, kaj bomo storili z datoteko: shranili,izbrisali, objavili preko spleta ipd.

-Edit- uredi/ funkcija nam omogoča raznorazne oblikovne nastavitve, kot so: uredi, prilepi ali posebno prilepi, kjer imamo omogočene posebne nastavitve, ob vsem tem pa imamo s tofunkcijo tudi možnost postavljanja kurzorjev, ki so točke, s katerimi omogočimo bolj natančen pregled določenega dela grafa.

-View – pogled/ je funkcija, ki omogoča raznorazne poglede: focus, zoom, vstavljanje dodatnih kurzorjev ipd.

-Special – posebno/ funkcija nam omogoča posebno urejanje datotek, pri čemer lahko tudi vstavljamo in snemamo.

-Proces – proces/ funkcija nam omogoča posebne nastavitve, ki se tičejo samega poteka snemanja, kot so na primer spreminjanje vzorca snemanja in vstavljanje tihih točk.


-Effects- efekti/ funkcija omogoča vstavljanje posebnih zvočnih efektov.

-Tools-/ s funckijo orodje lahko spreminjamo in popravljamo kvaliteto zvoka. Lahko odpravimo razne neželene zvočne vplive okolice.

-FX favorites- priljubljeno/ funkcija nam omogoča hiter dostop do drugih programov,namenjenih za objavo, shranjevanje ali tiskanje.

-Options- možnosti/ funkcija je namenjena urejanju posnetka, hranilnika, pa tudi nastavitvi raznih parametrov programa.

-Window- okno/ s to funkcijo določimo prikaz polja – vertikalen, horizontalen, pomanjšan ...

-Help- pomoč/ funkcija je namenjena odpravljanju težav in napak in pomoči uporabnikom.

Zdaj, ko smo spoznali funkcije v orodni vrstici, lahko začnemo z snemanjem. Da bi nalogo uspešno opravili, moramo dobro poznati funkcije, ki sem jih omenil zgoraj. Snemanje sprožimo, če kliknemo na okrogli rdeči simbol zgoraj levo.

Slika 24. Trenutno stanje meritve.

Opazimo, da se pojavi okno za začetek snemanja. Tu imamo na voljo več funkcij, ki jih izberemo, če želimo meriti v specifičnih razmerah. Lahko izberemo metodo snemanja, kjer določamo način poteka snemanja, vklop ter izklop. Na voljo imamo tudi mode oziroma način, kjer sami lahko določamo način delovanja. S to možnostjo lahko tudi določamo vnovične avtomatske zagone ali pa te preprečimo. Spodaj nižje pa je števec, ki nam kaže trajanje snemanja oz. merjenja. Desno ob grafu se nahaja merilec glasnosti, ki meri v dB, da lahko v


vsakem trenutku vemo, kakšna je jakost zvoka. Ko izberemo želene parametre, lahko začnemo s snemanjem na že omenjen način. Med snemanjem se sproti izrisuje grafični prikaz, ki opisuje zvočno valovanje.

Slika 25. Potek snemanja zvoka.

Postopek snemanja trenutno kaže, da smo na 4 sekundi in na 41 dB glasnosti. Pri tem programu se rezultati shranjujejo v mapo, ki se je ustvarila na računalniku. Količino prostega prostora na disku kaže indikator (time left on drive). Snemanje zaključimo z isto tipko kot ga pričnemo, nakar se nam izriše rezultat, kot kaže spodnja slika 26. Graf opisuje valovanje zvoka.


Slika 26. Dvokanalno snemanje zvoka

Prikaz celotnega posnetka: vidimo dvokanalni posnetek. Projekt lahko shranimo s funkcijo file. Ena izmed mnogih prednosti je, da lahko pri shranjevanju zvočnega zapisa izberemo katerikoli nam znani format.

Analizo opravimo tako, da s pomočjo že omenjenih funkcij vstavimo kurzorje in si bolj podrobno ogledamo del posnetka, ki ga želimo analizirati. Postavimo lahko tudi več kurzorjev hkrati in si tako ogledamo več delov posamično in potem za vsak del posebej odčitamo vrednost v decibelih.

Slika 27. Podrobna analiza zvočnega posnetka.


Vidimo, da lahko z veliko natančnostjo določimo vsak del zvočnega posnetka, bolj podroben pogled pa dosežemo z klikom na srednji gumb miške. Analiza je torej zelo natančno spremljanje zvočnega valovanja, pri čemer lahko za vsak del posnetka posebej vidimo, kakšno stopnjo glasnosti je merjenec dosegel. Analiza nam omogoča natančen pregled, s pomočjo katerega lahko odpravimo napake ali popačenja.

Slika 28. Merilna skala.

Točno vrednost v dB odčitamo na desni strani vsakega grafa. To sem omogočil, ker se določeni rezultati ne vidijo iz grafov, te oznake pa doprinesejo k boljši preglednosti. Številki 1 in 2 sta oznaki kanalov, osebno sem meril enokanalno. Prednost takšnega ovrednotenja je v tem, da nam ni potrebno izračunavati srednje vrednosti, saj se enake vrednosti shranijo in število ostaja enako, razen kadar dosežemo novo maksimalno vrednost, ki se lahko pojavi večkrat. Maksimalna vrednost je število nad zelenim diagramom.

Zeleni diagram prikazuje srednjo in trenutno vrednost. Na vrhu pod oznakama 1 in 2 sta še vrednosti, ki ju je potrebno odšteti od minimalne vrednosti, označene spodaj. Program po potrebi z vsako novo meritvijo avtomatsko spremeni minimalno vrednost. Nivo glasnosti določimo tako:

Prava vrednost= minimalna vrednost(označena na dnu) – odčitana vrednostV primeru slike 28 je to: Prava vrednost = 87dB- 40= 37dB


5.3 Merjenje hrupa na sušilni liniji

Merjenje sem sprva opravljal na sušilni liniji v podjetju. Za merjenje sem uporabil prenosni računalnik, studijski mikrofon in seveda posebno programsko opremo, ki sem jo dobil posebej za potrebe te naloge. V nadaljevanju jo tudi opišem kot merilno metodo. Rezultate merjenja sem se odločil predstaviti na začetku, saj je tako lažje dobiti predstavo o problemu in rešitvah. Vsak rezultat je podkrepljen z kratkim komentarjem za boljše razumevanju delovanja in morebitnih prednostih ali dodatnih slabostih v samem procesu testiranja. Simuliral sem delovanje vseh sušilcev v programu 1, torej v časovnem intervalu 2minut. Testiral sem vse sušilce večkrat in na koncu dobil kar nekaj rezultatov. Hrup sem meril na vsakem sušilcu posebej, nato sem opravil še nekaj meritev v skupnem delovanju sušilcev. Sušilci so bili na testiranju neobremenjeni, tako da so delovali prazni. Želel sem namreč zmanjšati vpliv okolice in vplive drugih virov zvoka. Pri merjenju sta me zanimala glavna vzroka pri ustvarjanju hrupa, in sicer vpliv motorjev in sušilnega bobna. Tako sem lahko dobil najbolj realne in najbolj natančne podatke. Sama meritev je potekala tako, da sem mikrofon namestil 3 metra od sušilcev 1 meter visoko, tako da ni zajemal drugih zvočnih signalov, ki bi lahko povzročili dodatna popačenja.

Graf 1


Najprej sem meril sušilec 1 v programu delovanja 1. Program 1 traja 2 min, v tem času se nam pri snemanju zvoka izriše naslednji rezultat. Opravljena je podrobna analiza posnetka in ugotovljene so maksimalne in minimalne vrednosti. Sušilec 1 deluje stabilno in povzroča kar nekaj velikih zvočnih nihanj, kar sem pričakoval, saj delujeta dva motorja hkrati in vsak ima v tem posnetku svoj delež. Tu je še sušilni boben, ki prispeva svoj delež.

Nameril sem 70 dB. Odčitana trenutna vrednost se vidi iz diagrama, ki je obarvan zeleno in je desno ob diagramu poteka. Pri vrhovih grafa je vrednost zvoka dosegla tudi 80dB.

Graf 2

Graf 2 kaže potek delovanja sušilca 2. Pri tem sušilcu sem skalo moral prilagoditi, saj so maksimalne vrednosti zvoka presegale maksimalne vrednosti na skali. Vrednost zvoka je


podobna kot pri sušilcu 1 in znaša 72 dB, pri čemer so maksimalne vrednosti presegale 85 dB,saj je spodnji motor na trenutke pokazal določene nestabilnosti in tako vplival na celoten posnetek.

Graf 3

Sušilec 3 je po večkratnem merjenju pokazal stabilno delovanje. Ni bilo večjih nihanj v vrednosti zvoka, vendar je stopnja zvoka ob koncu programa dosegala konstantno vrednost


75 dB najbolj zanimivo pa je, da maksimalne vrednosti niso presegle 80 dB. Vrednost sem ponovno označil s posebnim diagramom na desni strani, kjer spet lahko vidimo vsako posamično vrednost na krivulji s pomočjo kurzorjev.

Graf 4

Graf 4 prikazuje delovanje sušilca 4, ki ima največjo stopnjo zvoka. Vrednost na desni strani doseže pri maksimalni vrednosti 83 dB, kar pa je precej glede na sušilca 1 in 2. Če primerjamo vse štiri sušilce, je razlika nekje v rangu desetih decibelov. Razlika med sušilci je dokaj majhna, preverili pa bomo tudi, kaj se zgodi, ko delujejo vsi štirje sušilci hkrati.


Graf 5

Meril sem delovanje vseh štirih sušilcev hkrati. Na posnetku se vidi zelo majhna vrednost nihanj, tudi amplituda med maksimalnimi in minimalnimi vrednostmi je majhna,nekje okoli vrednosti 7 dB. Zaskrbljujoč podatek je, da imajo neobremenjeni sušilci konstantno vrednost hrupa preko 80 dB v drugem delu programa, torej se nivo zvoka v drugi minuti zviša na 83 dB. Če bi sušilce obremenili, bi vsekakor proizvajali več hrupa, saj se poveča breme na motorje in na sušilni boben.


5.4 Rezultati merjenja zvoka na testnih elektromotorjih

Pri merjenju sem uporabil majhne elektromotorje in črpalke enakih moči in velikosti. Merjence sem najprej meril neobremenjene, nato sem jih še dodatno obremenil, da bi dobil informacijo o njihovem obnašanju pod delovnimi pogoji. Za merjenje sem uporabil primerno manjše motorje: 0.35kW in 0.75kW. V podjetju imamo seveda veliko večje motorje. Manjše sem vzel zato, ker jih lahko sam merim in ker so za potrebe merjenja tudi cenovno ugodnejši. Glede na to da je princip delovanja enak, se že ob mali razliki v glasnosti oziroma porabi energije lahko pokaže, da je uporaba novih tehnologij vendarle smiselna in še kako racionalna. Majhni elektromotorji lahko zelo hitro pokažejo slabosti in prednosti oziroma razlike med njimi. Če jih primerjamo z velikimi, pa se razlike med lastnostmi, kot so hrup,poraba energije in prostorska stiska še samo stopnjujejo, tako da če se razlika pokaže že pri malih motorjih to pomeni, da se bo ta pri večjih motorjih samo še stopnjevala.

5.4.1 Navadni elektromotor moči 350W

Prvi motor, ki sem ga meril, je bil navadni elektromotor z močjo 350W, enofazni.

Graf 6.

Prva meritev je bila za program 1 in je trajala 2 minuti. Motor je deloval dokaj mirno in ni kazal večjih oscilacij v delovanju. Temperatura motorja je bila nizka in kot posledica je motor deloval tišje. Graf 6 opisuje potek zvočnega valovanja in lepo oriše maksimalne in


minimalne vrednosti na grafu. Vrednost glasnosti je bila na 56 dB. Visoke zvočne oscilacije so pričakovane, saj je motor deloval kratek čas in se še ni lepo utekel in zagrel. Poraba električne energije neobremenjenega motorja je bila v povprečju 173W, ob zagonu 175W.

Druga meritev navadnega elektromotorja moči 350W je bila pri programu 5.

Graf 7.

Druga meritev je trajala 5 min. Rezultat je bila spet dokaj visoka stopnja zvočnega osciliranja. Ob zagonu in občasno pozneje v posnetku se pojavljajo ekstremi, ki dosegajo relativno visoke vrednosti. Razlog za takšen način delovanja je isti kot pri programu 1: motor še vedno ni dosegel svoje delovne temperature. Kljub temu, da je ni dosegel, je deloval stabilno in ni kazal kakšnih večjih napak. Analizo delovanja navadnega elektromotorja moči 350W v programu 5 opisuje graf 7. Analiza pokaže delovanje na nekaj čez 55 dB, razen ob ekstremih, ko doseže tudi 60 db. Poraba električne energije je bila v povprečju 173W, razen ob zagonu, ko je motor dosegel porabo 175W.


Tretja meritev navadnega elektromotorja moči 350W je bila pri programu 10.

Graf 8.

Tretja meritev po programu sušenja traja 10 minut. Rezultat kaže bolj stabilno delovanje motorja. Glasnost motorja je še vedno na istem nivoju in sicer na 55 dB. Motor jedeloval bolj stabilno in frekvenca pojavljanj zvočnih špic je bila veliko manjša. Motor ni kazal kakšnih posebnih mehanskih slabosti v delovanju, mogoče je že deloval bolj utečeno in gladko. Analiza delovanja je opisana z grafom 8 in kaže, da so ob določenih časovnih intervalih konice dosegle vrednost 60 dB, česar ni bilo mogoče zaznati s prostim ušesom. Poraba električne energije je bila nekje med 173W in ob zagonu 176W, s čimer se že kaže vpliv gretja na motor. Motor je bil bolj segret in določena toplotna energija je postala tudi izgubna.


Četrta meritev navadnega elektromotorja moči 350W je bila pri programu 2.

Graf 9.

Četrta meritev je po programu 2 sušenja trajala 25 minut. Rezultati analize so grafično prikazani z grafom 9 in kažejo na to, da so akustične oscilacije v delovanju manjše in manj pogoste kot v kratkih programih. Nivo hrupa se je spustil na 52 dB, pri konicah, ki so bile redke, pa se je glasnost dvignila na 66 dB. Tako visoke maksimalne vrednosti se zgodijozaradi daljšega delovanja motorja in večje temperature delovanja. Po večih meritvah lahko zaključim, da je motor deloval stabilno in le ob določenih funkcijah je bilo zaznati povečanje hrupa. To je bilo posebej slišno pri zagonu oziroma pri izklopu motorja. Temperatura je vvečjem časovnem intervalu premo sorazmerno rasla, kar se je kasneje odražalo v večjihzvočnih oscilacijah v delovanju. Opaziti je bilo tudi počasnejši upad hrupa glede na delovanje motorja, kar sem tudi pričakoval, saj se je motor, kakor temu rečemo v stroki, utekel. Poraba električne energije je dosegla povprečje 175W, kar je največ od vseh programov. Ob zagonu je vrednost dosegla 180W, kjer se je spet pokazal vpliv toplotnih izgub. Res je, da vrednosti niso visoke, a vseeno lahko vidimo, da je to razmeroma velika vrednost za tako majhno močin dejstvo, da je motor deloval neobremenjen. Analiza delovanja nam pokaže manj pogoste oscilacije v delovanju.


5.4.2 Navadni elektromotor moči 750W

Prva meritev navadnega elektromotorja z močjo 750W je bila pri programu 1.

Graf 10.

Prva meritev je trajala po programu sušenja 1, 2 minuti. Pri delovanju je bilo opaziti večje zvočne oscilacije, kar je bilo za pričakovati, saj je motor deloval le 2 minuti in ni dosegel prave delovne temperature. Delovanje motorja je bilo stabilno in ni bilo večjih mehanskih nestabilnosti oziroma napak. Analiza zvočnega posnetka je prikazana na grafu 11,kjer lahko vidimo maksimalne in minimalne vrednosti. Nivo glasnosti je bil pri vrednosti 59dB. V primerjavi z manjšim motorjem je ta močnejši in večji, zato sem pričakoval večjo razliko v dB, ampak je program ni zaznal. V naslednjih meritvah bomo videli, če bo ta razlika vendarle večja. Analiza delovanja nam pove, da so oscilacije zvočnega valovanja večje, a tudi to je normalno v primerjavi z manjšim primerkom, saj je tudi motor večji in močnejši. V konicah vrednost ni presegala 65 dB. Pri analizi porabe električne energije sem prišel do povprečne vrednosti 240W, pri zagonu pa se je vrednost približala 250W.


Druga meritev navadnega elektromotorja moči 750W je bila pri programu 5.

Graf 11.

Druga meritev je po programu sušenja 5 trajala 5minut. Pri delovanju motorja se je dalo opaziti dve stvari, ki sta izstopali, in sicer močne zvočne oscilacije pri delovanju in posebej glasen zagon. Motor je deloval stabilno in tudi večjih mehanskih oscilacij ni bilo opaziti v 5 minutah, koliko je meritev trajala. Analiza navadnega elektromotorja moči 750Wv programu 5 je opisana v grafu 11. Vidimo, da vrednost glasnosti doseže 56 dB, kar je najmanjša srednja vrednost do sedaj pri motorju 750W. Graf 12 pokaže vrednost konic, ki presegajo 74 dB, kar je najvišje do sedaj. Krivdo za tako visoke maksimalne vrednosti gre iskati predvsem v ventilaciji za hlajenje motorja, saj se nemalokrat dotakne ohišja motorja,kar seveda program zazna in zabeleži. Poraba električne energije pri programu 5 je bila konstantna in je znašala 241W, pri zagonu pa je motor porabil 250W.


Graf 12. Analiza popačenja signala pri nepravilnem delovanju ventilacije motorja.

Tretja meritev navadnega elektromotorja z močjo 750W je bila pri programu 10.

Graf 13.

Tretja meritev po programu sušenja 10 traja 10 minut. Delovanje motorja je bilo stabilno in večjih zvočnih oscilacij v delovanju ni bilo, česar posledica je bila nižja jakost zvoka, in sicer 55 dB. Pri večjem nihanju vrednosti niso presegale 60 dB. Zdaj že lahko


rečemo, da se je motor utekel in da deluje normalno. Napake iz meritve 2, kjer je motor imel težavo z ventilacijo, se niso pojavljale. Zvočna analiza navadnega elektromotorja z močjo750W v programu 10 je lepo opisana z grafom 13. Ko se je motor lepo utekel in deloval v prostem teku, je nivo hrupa padel v povprečju za 2 dB, a se je poraba energije dvignila za približno 3W in je sedaj konstantno znašala 244W. Pri zagonu je imel motor trenutno porabo 253W, vpliv segrevanja pa je bil vse večji.

Četrta meritev navadnega elektromotorja moči 750W je bila pri programu 2.

Graf 14.

Četrta meritev po programu sušenja 2 traja 25 minut. Delovanje motorja je bilo razmeroma nestabilno, opaziti je bilo veliko drobnih zvočnih oscilacij, ki so bile zelo pogoste.Motor je deloval glasneje. Povprečna vrednost je bila nekje na 57 dB, a so bile zato vrednosti ob določenih maksimumih tudi na 70 dB. Razlog je spet podoben: ventilacija je imela pri temvelik delež, saj je ventilator zadeval ob ohišje, kar je že samo po sebi napaka, ki lahko povzroči okvaro ali bolj glasno delovanje motorja. Iz grafa 14 je razvidno delovanje motorja in vse konice, ki so kar pogoste.

Analiza porabe električne energije je dosegla maksimalno raven, in sicer 248W, ob zagonu pa ta vrednost ni bila veliko večja, dosegla je 250W, kar je razmeroma malo v primerjavi z ostalimi. Rečemo lahko, da je bil motor že zagret in utečen, zato za zagon ni potreboval toliko električne energije.


5.4.3 Vodno hlajeni elektromotor moči 350W

Prva meritev vodno hlajenega elektromotorja z močjo 350W je bila pri programu 1.

Graf 15.

Prva meritev po programu sušenja 1 traja 2 minuti. Pri delovanju vodno-hlajenega elektromotorja je bilo že na samem začetku opaziti tišje delovanje in zelo majhne zvočneoscilacije delovanju. Nivo hrupa ne preseže 48 dB, povprečna vrednost je malce nižja, in sicer 46 dB. Že iz tega podatka lahko vidimo, da je razlika med maksimalno in povprečno vrednostjo majhna, kar pomeni, da je razpon zvočnega valovanja nižji, pri čemer so vrednosti ob maksimalnih vrednostih tudi nižje in posledično je manjši tudi hrup. Analiza delovanja prikazuje zelo nizke oscilacije, do 2 dB v konicah. Delovanje motorja na zvočni ravni opiše graf 15. Pri analizi porabe električne energije sem prišel do vrednosti 92W v povprečju, toda ob zagonu je motor porabil nekaj več, in sicer je trenutna poraba znašala 96W. Vodno-hlajeni motor enake moči porabi manj električne energije in povzroča manj hrupa.


Druga meritev vodno-hlajenega elektromotorja z močjo 350W je bila pri programu 5.

Graf 16.

Druga meritev po programu sušenja 5 traja 5 minut. Motor je deloval zelo gladko in tiho, določene oscilacije se pojavljajo, vendar niso realen prikaz, saj sem moral sam poskrbeti za vodno hlajenje in zaradi tega se pri optimizaciji pogojev ni dalo narediti nič več. Pri vodnem hlajenju se v določenih trenutkih pri črpanju vode pojavijo določene oscilacije, ki pa niso produkt delovanja motorja, temveč nestabilnosti vode kot hladilnega faktorja. Analiza vodno-hlajenega elektromotorja z močjo 350W v programu 5 je predstavljena z grafom 16. Vidimo, da maksimalna vrednost ne preseže 47 dB, v povprečju pa je med 43 dB in 45 dB. Analiza kaže nizko stopnjo tako mehanskega kot tudi zvočnega valovanja. Zanimiva je primerjava med srednjo vrednostjo in maksimalno vrednostjo, ki je še vedno izjemno nizka in sicer znaša med 2 in 3 dB. Poraba električne energije je bila tudi pri tej meritvi dokaj skromna in je v povprečju znašala 91W, ob zagonu 94W. Tudi pri porabi električne energije je opaznaprecejšna razlika.


Tretja meritev vodno-hlajenega elektromotorja z močjo 350W je bila pri programu 10.

Graf 17.

Tretja meritev po programu sušenja 10 traja 10 minut. Delovanje elektromotorja je bilo stabilno in nivo glasnosti se tudi ob zagonu in izklopu ni spreminjal. Še vedno ni bilo opaziti kakšnih oscilacij v delovanju. V tej fazi testiranja lahko opazimo eno lastnost , in sicer zanesljivost. Motor namreč še vedno deluje stabilno in ni večjih razlik. Vrednosti še vedno ne presegajo 49 dB. Graf 17 prikazuje analizo vodno-hlajenega elektromotorja z močjo 350W v programu 10 in potrjuje nizko stopnjo glasnosti, oscilacije pa ne presegajo 4 dB, saj je povprečna vrednost še vedno nekje pri 45 dB. Nivo zvočnega osciliranja je pri tej meritvi znašal 4 dB. Analiza porabe električne energije kaže na to, da imamo tukaj opraviti z zelo skromnim porabnikom. Ob zagonu je bila vrednost 95W, povprečna vrednost pa je padla pod 90W, in sicer je znašala 88W, kar je dosedanja najmanjša poraba električne energije. Še vedno je glavna odlika tega motorja izjemno nizka stopnja hrupa.


Četrta meritev vodno hlajenega elektromotorja z močjo 350W je bila pri programu 2

Graf 18.

Četrta meritev po programu sušenja 2 traja 25 minut. Analizo vodno-hlajenega elektromotorja moči 350W, program 2, predstavlja graf 18. Motor deluje stabilno,temperatura je konstantna, opaziti je konstantnost nivoja hrupa, ki znaša 48 dB, v povprečju pa je ta vrednost spet nekoliko nižja, in sicer 46 dB. Konice, ki se pojavljajo na grafu, so posledice že omenjene nestabilnosti vode kot hladilnega faktorja. Vsekakor sem pri merjenju s tem tipom elektromotorja opazil, da se rezultati ne razlikujejo veliko in da zagon in izklop ne predstavljata večjega problema temu tipu motorja. Njegova zelo dobra lastnost je, da mu večjih težav ne predstavlja niti delovanje v daljših časovnih intervalih, kar je velika prednost.Človek bi pri merjenju in snemanju zvoka pomislil, da je v uporabi venomer enak graf oziroma rezultat, saj so si le-ti zelo podobni, da se včasih skoraj ni dalo ločiti med meritvami,kar samo dokazuje stabilnost, zanesljivost in uporabnost teh motorjev. Analiza kaže, da je nivo delovanja skozi celo meritev enak. Ni bilo opaznih zvočnih in mehanskih oscilacij. Tudi pri analizi porabe električnega toka sem bil presenečen, saj je po daljšem časovnem intervalu poraba v povprečju ostala pri 92W, le pri zagonu je motor potrošil malo več, in sicer 94W. Pričakoval sem porabo podobno navadnemu elektromotorju.


5.4.4 Vodno-hlajeni elektromotor moči 750W

Prva meritev vodno-hlajenega elektromotorja z močjo 350W je bila pri programu 1.

Graf 19.

Prva meritev po programu sušenja 1 traja 2 minut. Delovanje motorja je bilo stabilno in kot kaže graf 19, ni bilo večjih oscilacij. Podobno kot manjši motor tudi ta deluje zelo tiho, saj vrednost hrupa ne presega 52 dB. Večjih mehanskih oscilacij ni bilo, a tudi program merjenja je kratek, zato se bomo o stabilnosti delovanja morali še prepričati v kasnejših daljših meritvah. Analiza vodno-hlajenega elektromotorja z močjo 750W v programu 1 kaže na nizek nivo zvočnih oscilacij in na nizko vrednost hrupa. V povprečju je nivo glasnosti dosegal 49 dB, vrednost, ki jo lahko odčitamo iz diagrama 19. Pričakoval sem večjo razliko v hrupu med obema vodno-hlajenima motorjema, a je program ni zaznal. Analiza porabe električne energije dokazuje, da gre za močnejši motor in temu primerno je pričakovano večja tudi poraba električne energije, ki je pri zagonu znašala 161W, povprečna vrednost pa ni presegala 154W, kar je spet relativno nizka razlika, tako kot med maksimalnimi vrednostmi moči zvoka. Razlika je le 3 dB in 7W.


Druga meritev vodno-hlajenega elektromotorja z močjo 750W je bila pri programu 5.

Graf 20.

Druga meritev po programu sušenja 5 traja 5 minut. Tudi v drugem merjenju ni bilo večjih sprememb, delovanje je bilo tiho in stabilno. Rezultat tega so nizke mehanske inzvočne oscilacije. Presenetljivo je, da tudi ob daljšem programu nivo hrupa pri vodno-hlajenem elektromotorju ostaja skoraj enak. Jakost zvoka ne presega meje 52 dB. Analiza vodno-hlajenega elektromotorja z močjo 750W v programu 5 je opisana z grafom 20, kjer lahko vidimo majhne razlike med maksimalnimi in povprečnimi vrednostmi zvoka. V povprečju je vrednost zvoka dosegala od 45 dB do 47 dB. Zelo me preseneča dejstvo, da motor deluje skoraj enako kot manjši. Večjih razlik v glasnosti ni, kljub temu da gre za dvakrat močnejši motor. Pri analizi porabe električne energije je bila vrednost ob zagonu 160W, v povprečju pa ni presegala 156W. Dejstvo, da je glavni hrupni faktor hladilna tekočina, ki zaradi improvizacije ni mogla biti bolj umirjena, je presenetljivo, saj motor deluje zelo stabilno in tiho.


Tretja meritev vodno hlajenega elektromotorja moči 750W je bila pri programu 10.

Graf 21.

Tretja meritev po programu sušenja 10 traja 10 minut. Motor deluje stabilno in ni opaziti večjih oscilacij. Vrednost nivoja glasnosti je v povprečju konstantnih od 47dB do 49dB. Analiza vodno-hlajenega elektromotorja moči 750W v programu 10 odkriva, damaksimalna vrednost zvoka ne presega 53 dB. Analiza delovanja potrjuje stabilno delovanje in konstantno valovanje zvoka brez motenj. Razlika med maksimalnimi in minimalnimi vrednostmi je še vedno majhna in znaša komaj 6 dB. Motor tudi v daljšem časovnem intervalu deluje dobro in brez kakšnih večjih sprememb. Pri analizi porabe električne energije se je vrednost porabe energije malo zmanjšala, in sicer znaša v povprečju 149W. Ob zagonu sem zaznal zmanjšanje maksimalne porabe, ki je bila 155W. Manjša poraba električne energije je posledica boljše utečenosti motorja, saj je delovna temperatura že dosegla svojo normalno raven, česar pri kratkih programih ni mogla. Še vedno me preseneča zelo nizka stopnja hrupa pri močnejšem izmed vodno-hlajenih motorjev. Poraba je precej večja v primerjavi z manjšim sorodnim motorjem.


Četrta meritev vodno-hlajenega elektromotorja z močjo 750W je bila pri programu 2.

Graf 22.

Četrta meritev po programu sušenja 2 traja 25 minut. Tudi po opravljeni četrti meritvi je jasno, da je delovanje motorja zelo stabilno in da časovni interval delovanja za vodno-hlajeni motor skoraj ni pomemben. Zanimivo je, da je nivo glasnosti še vedno 47 dB in se ni spremenil po večurnih merjenjih in testiranjih. Opazno višja je maksimalna vrednost, ki je pri 55 dB dosegla najvišjo raven. Analiza vodno-hlajenega elektromotorja moči 750W v programu 2 je opisana z grafom 22 in potrjuje zelo tiho delovanje brez večjih mehanskih kot tudi zvočnih oscilacij. Pri porabi električne energije sem zabeležil majhen porast porabe energije v povprečju na minuto, in sicer 157W, pri čemer je poraba ob zagonu skozi vse meritve imela vrednost 160W z nekaj manjšimi odstopanji.

Ob merjenju in testiranju sem se vprašal: Kakšna bi bila situacija ob delovanju večmotorjev hkrati? Opravil sem meritvi, pri katerih sem meril skupaj dva navadna elektromotorja in dva vodno-hlajena elektromotorja med istočasnim delovanjem. Želel sem videti, kako med delovanjem zvočni valovi enega vplivajo na zvok drugega. V podjetju, kjer delam, so razmere, kjer deluje več motorjev hkrati, stalnica. Zanimalo me je tudi morebitna porast hrupa ob poganjanju več motorjev hkrati in njihov vpliv na merjenja in testiranja.


5.4.5 Skupno delovanje navadnih elektromotorjev

Meritev delovanja obeh navadnih elektromotorjev hkrati po programu 1.

Graf 23.

Pri merjenju takšnega načina delovanja ne opazimo večje spremembe. Očitno je, da je manjši motor preglašen in njegov akustični vpliv je neznaten. Tako nivo glasnosti v ekstremnih vrednostih še vedno ne presega 65 dB, povprečna vrednost pa je bila nekje med 55 dB in 57 dB. Analizo delovanja obeh navadnih elektromotorjev hkrati prikazuje graf 23.Analiza kaže na to, da se stopnja glasnosti, kadar delujeta večji in manjši elektromotor skupaj, znatno ne spremeni, pojavijo pa se razna popačenja zvoka, ki jih program zaznava kot delovanje manjšega motorja, s tem pa se vpliv motenj poveča. Še vedno je prisotna razmeroma velika razlika med maksimalnimi in povprečnimi vrednostmi, nivo zvočnih oscilacij je visok in tudi frekvenca pojavljanja je precej visoka. To se osebej opazi pri skupnem delovanju. Tako torej te motnje prispevajo znaten delež k hrupu, ki je 'onesnaževalec'.


5.4.6 Skupno delovanje obeh vodno-hlajenih elektromotorjev

Meritev delovanja obeh vodno-hlajenih elektromotorjev hkrati po programu 1.

Graf 24.

Podobno kot pri navadnih elektromotorjih se tudi pri vodno-hlajenih ta razlika ne pozna veliko, saj večji motor preglasi manjšega. Tudi tu nastopijo določene motnje, ki jih zaznavamo kot delovanje manjšega motorja. Iz grafa je razvidno, da maksimalna vrednost ne preseže 50 dB. Povprečna vrednost zvoka znaša med 45 dB in 47 dB. Ponovno lahko potrdimo, da gre spet za majhne razlike med ekstremi in povprečjem, ki dokazujejo, da gre za zelo stabilne motorje, ki so tišji. Tudi pri tako majhnih močeh imajo razmeroma veliko boljše zvočne lastnosti in manjšo porabo energije, pri čemer smo z majhnimi razlikami dokazali stabilnost tudi v daljšem obratovalnem času.


6. Zaključek

V zaključku te naloge bom predstavil statističen pogled na dogajanje v celotni diplomski nalogi, predvsem zaradi boljše preglednosti rezultatov in meritev in tudi zaradi boljše predstave nekaterih očitnih razlik med določenimi segmenti.

6.1 Primerjava rezultatov in ugotovitve

6.1.1. Navadni elektromotor 350W

50

52

54

56

58

60

62

64

meritev 1 meritev 2 meritev 3 meritev 4 meritev 5

dB

program 1

program 2

program 5

program 10

Graf 25

Po večkratnih meritvah sem prišel do zaključka, da ta motor deluje stabilno, in sicer med 55 dB in dobrimi 60 dB. Iz grafikona je razvidno, da je stopnja hrupa pri programu 2 najvišja, saj se je tudi motor najbolj grel. Program 2 traja najdlje, zato je temu primeren tudirezultat. Ostali programi so si po stopnji glasnosti zelo podobni.

Poraba električne energije za navadni 350W motor

155

160

165

170

175

1min

2min

3min

4min

5min

6min

7min

8min

9min

10m

in

t (min)

P (

W) poraba električne energije

350W

Graf 26.


Zanimala me je tudi poraba električne energije na minuto za vse motorje. Pri odčitavanju vidimo, da je vrednost v Wattih nihala skozi celoten potek 10 minutne meritve, tako da je srednja vrednost tista, pri katerih se je moč v številkah največkrat pojavila: 166W. Motor je bil neobremenjen.

6.1.2 Navadni elektromotor 750W

0

10

20

30

40

50

60

70

80

meritev1

meritev2

meritev3

meritev4

meritev5

dB

program 1

program 2

program 5

program 10

Graf 27.

Tudi pri tem motorju je delovanje zelo stabilno, kar je razvidno iz grafov. Povečkratnih merjenjih nisem izmeril večjih razlik. Vrednost hrupa je bila v povprečju malo pod 60 dB in nekaj čez 70 dB. Za odtenek glasnejši je od manjšega motorja, ampak pri tako majhnih močeh ni bilo pričakovati velikanskih razlik. Razlika v dB je nekje v povprečju od 5 do 7 dB.

Poraba električne energije za navadni 750W elektromotor

220225230235

240245250255

1min

2min

3min

4min

5min

6min

7min

8min

9min

10m

in

t (min)

P (

W)

Poraba električneenergije 750W

Graf 28.


Opravil sem tudi analizo porabe električne energije za večji motor. Pokazal je zelo podobne lastnosti in zanimivo nihanje, česar nisem pričakoval. Pričakoval pa sem večjo porabo energije, saj je tok večji in motor močnejši. Motor ima na začetku največjo porabo, ki se kasneje spreminja periodično.

Srednja vrednost, ki sem jo določil, je znašala 245W, saj se je ta vrednost najpogosteje pojavljala na zaslonu digitalnega merilnika.

6.1.3 Vodno-hlajeni elektromotor 350W

4041424344454647484950


dB

program 1

program 2

program 5

program 10

Graf 29.

Že pri zagonu motorja se opazi razlika v delovanju. Je veliko tišji, bolj stabilno delovanje motorja pa povzroča zelo majhna zvočna popačenja, kar je mikrofon tudi zaznal. Iz rezultatov se vidi, da je vrednost v dB oscilirala med 44 dB in 49 dB. Razlike med 350W motorjema je dobrih 10 dB. Tudi po večkratnem merjenju se vrednosti niso veliko spreminjale.

Poraba električne energije za vodno hlajeni 350W elektromotor

8284868890929496

1min

2min

3min

4min

5min

6min

7min

8min

9min

10m

in

t (min)

P (

W) Poraba električne

energije za vodno hlajenimotor 350W

Graf 30


Prva stvar, ki sem jo takoj opazil pri analizi porabe energije pri vodno-hlajenem elektromotorju, je zelo nizka začetna moč, ki se kasneje skozi meritev ne spreminja veliko. Odčitana srednja vrednost je bila 92W. Največja moč pri porabi je bila pod 100W. Gre za zelo majhne vrednosti. V praksi se takšna moč odraža na primer pri dobrem LCD TV sprejemniku.

6.1.4 Vodno-hlajeni elektromotor 750W

42

44

46

48

50

52

54

56


dB

program 1

program 2

program 5

program 10

Graf 31.

Pri analizi večkratnih meritev in testiranja zadnjega merjenca se opazi zelo podobna lastnost kot pri manjšem motorju; zelo stabilno delovanje. Precej je opazna razlika med primerljivima motorjema. Nivo glasnosti oscilira med 48 dB in 55dB, kar je je indikator zaprecej stabilno delovanje in precej veliko razliko v primerjavi z navadnim 750W elektromotorjem. Razlika v povprečju je celih 12 dB, kar je pri nizkih močeh še vedno veliko. Zdaj lahko razumemo in z veliko gotovostjo potrdimo, da so vodno hlajeni motorji veliko tišji in bolj stabilni.

Poraba električne energije za vodno-hlajeni 750W elektromotor

140

145

150

155

160

165

1min

2min

3min

4min

5min

6min

7min

8min

9min

10m

in

t (min)

P (

W) Poraba električne energije

za vodno hlajeni motor750W

Graf 32


Podobno kot manjši motor ima tudi večji manjše oscilacije v delovanju in porabi. Tudisrednja vrednost je veliko manjša in je pri 156W nizka. Najvišja vrednost ne preseže 160W,tako da je poraba na minuto tu zelo majhna, ker gre vendarle za 750W motor.

6.2 Ekonomski vidik

V tej temi diplomskega dela bom komentiral ekonomski vidik mojega raziskovalnega dela. Če vzamemo pod drobnogled delovanje in rezultate, hitro opazimo velike razlike. Vodno-hlajen motor deluje tišje, bolj stabilno in ima 50% manjšo porabo električne energije. Vse to so argumenti, zaradi katerih je vredno razmisliti o posodobitvi tehnologije, saj je varčevanje z energetskimi viri ne samo profitabilno oziroma rentabilno, temveč tudi okolju prijazen način delovanja. Slabosti vodno-hlajenih elektromotorjev vidim predvsem v tem, da je tehnologija povsem nova in je za namestitev v stare sisteme potrebnega precej znanja, časa in denarja. Ob vsem tem so tu še težave z dobavo, saj v Sloveniji takšnih motorjev vsaj za zdaj ne moremo dobiti. Za naročilo se moramo obrniti na tuje proizvajalce oziroma dobavitelje.

Rezultati kažejo in dokazujejo, da bomo morali prej kot slej investirati v okolju prijazno tehnologijo, saj je okolje z delovanjem industrije vedno bolj uničeno in neprijazno za življenje, tako za živali in rastline kot tudi za ljudi. Po mojem mnenju bi bilo zelo modro vložiti določena sredstva v bolj natančne raziskave veliko močnejših in večjih strojev, s čimer bi dobili bolj realno sliko in tudi natančnejše rezultate. Osebno nisem imel možnosti opraviti takšnih raziskav iz najrazličnejših razlogov, od finančnih do organizacijskih, zato sem se posluževal improvizacije, ki pomeni približke točnim vrednostim. Meritve so pokazale razliko med navadnimi elektromotorji in takšnimi z vodnim hlajenjem, posebej zanje pa sem razvil še ustrezno elektroniko. Že ob tako tihem delovanju motorja elektronika deluje tako, da se ob dovolj nizki stopnji vlažnosti ali dovolj visoki temperaturi izklopi oziroma vklopi elektromotor. S tem prihranimo na porabi električne energije, saj sušilci ne delujejo v prazno,kot se to dogaja sedaj, ko sušilci ne ustavijo procesa zaradi določenega programa.

Elektroniko sem podrobno opisal in predstavil, žal pa zaradi organizacijskih težav ne morem določiti prednosti, ki bi jo imeli z uvedbo le-te. Zdaj imamo že dva dejavnika, ki zelo spremenita način delovanja sistema. Ob vseh teh omenjenih rešitvah ostaja nekako še najbolj neraziskano področje mehanike, kjer pa ob novih tehnologijah in razvoju materialov lahko kmalu pričakujemo velike spremembe v industriji. Če bi v našem podjetju vpeljali še to novost, mislim, da bi se stroški obratovanja strojev zmanjšali tudi do 70%, pri čemer bi se povečal dobiček. Na podlagi rezultatov in testiranj lahko podam mnenje, da se ekonomsko stanje v tem raziskovalnem delu precej izboljša in da ima ekonomski vidik moje študije še kako smiselne rezultate in posledice. Ob določeni finančni injekciji v razvoj in modernizacijo sistema se dolgoročna investicija povrne večkratno, vsaj takšno je moje mnenje po opravljenih raziskavah in testiranjih. Od vodilnih ljudi v podjetju realno pričakujem resen razmislek v tej smeri, kar se tiče področja razvoja v naslednjih desetih letih, saj tako pridobimo ne samo delavci, ampak predvsem lastniki podjetja. Podrobnega ekonomskega načrta nisem delal, saj to ni bil cilj moje naloge, bi ga pa bilo zelo pametno narediti in ugotoviti, kolikšna sredstva bi bila potrebna za posodobitev opreme in v kolikšnem času bi se posodobitve obrestovale. Dejstva so tako očitna, da že ob osnovnih izračunih lahko hitro pridemo do grobe ocene, da se takšna investicija dejansko hitro povrne. Koliko so ta pričakovanja lahko realna, je vprašanje za lastnike podjetja, vendar menim, da je to možna investicija že zato, ker so lastniki podjetja predstavniki iz Avstrije, ki so bolj tehnološko povezani z najbolj naprednimi državami sveta.


6.3 Komentar

V komentarju želim predvsem izpostaviti nekatera dejstva. Elektromotor je elektromehanski pretvornik, ki električno energijo pretvarja v mehansko. Obe vrsti motorjev, ki sem jih testiral, sta namenjeni isti nalogi. V navitje statorja elektromotorja spustimo določen električni tok, nakar se v statorju ustvari magnetno polje, ki s svojo magnetno silo deluje na rotor, v katerem je prav tako navitje. Rotor je pogonska os, ki poganja različna bremena in ustvarja mehansko energijo. Vodno-hlajeni motorji ne povzročajo samo manjšega hrupa, ampak porabijo manj električne energije. Narejeni so tako, da ob enaki velikosti motorja prispevajo večjo delovno moč. Ker je problem pregrevanja pri vodno-hlajenih motorjih odpravljen, je veliko manjša tudi izgubna moč. Vpliv pregrevanja je pri elektromotorjih ključen, saj gre toplotna energija, ki se sprošča ob delovanju motorja, v zrak in ni uporabljena, čemur pravimo energijska izguba. Da bi izboljšali izkoristek motorja,moramo motor čim bolj hladiti, saj pri segrevanju ne troši več toka, ampak se zmanjšanjegova življenjska doba, ker se tudi bolj obrablja. Motor se pregreva, kadar ima priključeno večje breme. Večje kot je breme, več toka motor porabi. Več toka skozi navitje statorja pomeni več segrevanja, posledica tega pa je več izgubne energije.

Menim, da vodno-hlajeni elektromotorji porabijo veliko manj toka pri enaki močizaradi boljšega hlajenja. Ob tem je zaradi manjše možnosti obrab življenjska doba daljša,zaradi boljšega hlajenja ni pregrevanja, torej ni velikih izgub toplotne energije. Kot veliko prednost v tem diplomskem delu sem izpostavil svojo elektroniko, pri čemer sem jo temeljitoopisal in predstavil. Vsekakor bi sušilec v tem primeru imel nekaj več informacij, na podlagi česar bi se lahko sam odločil, kako naj reagira, seveda pa bi bilo to predpisano v programu mikrokrmilnika. Zato da bi sušilec vedel, kdaj naj razloži perilo ali kdaj naj celo v ekstremnih pogojih podaljša sušenje, pa morajo biti izpolnjeni pogoji, postavljeni v programu mikrokrmilnika. Če ne optimiziramo dela z meritvami in testiranji, ne moremo na pametvedeti, v kakšnih pogojih je perilo dejansko suho. Zato sem opravil nekaj meritev in prišel do sledečih rezultatov. Uporabil sem kapacitivni senzor vlage, kar pomeni, da se mu sspremembo vlage spreminja tudi kapacitivnost, nisem pa tega senzorja izbral slučajno, temveč zato, ker ima tako temperaturo kot tudi karakteristiko vlage linearno in je veliko bolj stabilen pri naglih spremembah vrednosti temperature ali vlage.

260

280

300

320

340

360

380

10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

relativna vlažnost ( % )

C (

pF

)

10°C

30°C

50°C

70°C

Graf 33.


Temperaturna odvisnost zgoraj omenjenega senzorja je prikazana v grafu 33. Iz grafa je dobro razvidna linearna karakteristika kapacitivnega senzorja. V grafu vidimo, da sekapacitivnost senzorja s spremembo vlažnosti in temperature spreminja linearno. Opazimo, da so pri višjih temperaturah in vlažnosti za enak delež enaka povišanja vrednosti pF. Gre za zelo občutljiv senzor. Opravil sem merjenja na vseh štirih sušilcih in dobil rezultate, kot jih kaže graf 34. Sušilci so delovali v enakih programih kot doslej, kar pomeni, da smo opravili meritve na programih 1, 2, 5, 10. Merili smo relativno vlago v % in temperaturo v sušilcu. Dabi lahko dobili merila, kdaj je perilo suho, smo morali pred merjenjem ugotoviti, pri kateri relativni vlažnosti je perilo suho. Ugotovil sem, da se ta podatek razlikuje glede na vrsto materiala perila in glede na debelino tkanine, ki jo sušimo. Tudi programi se med seboj razlikujejo; tako imamo kratka programa 1 in 5, kjer perilo pride ven vlažno, saj gre naprej v likanje in imamo program 2, ki je dolgi program in tu se perilo popolnoma posuši, program 10 je nekaj podobnega kot programa 1 in 5. V naših sušilcih sem prišel do podatka, da je perilo suho pri 5% do 10% vlažnosti in temperaturi od 85°C do 90°C, perilo je vlažno od 15% do35% pri temperaturi 55°C do 80°C in je primerno za likanje nad 50% in vlažnostjo je perilo še mokro in ni primerno za nadaljnjo obdelavo. V takem primeru se mora perilo dati v ponovno sušenje. Podatki se od sušilca do sušilca razlikujejo, to pa predvsem zato, ker so sušilci stari in je tesnjenje veliko slabše. Pri naslednjih meritvah sem želel ugotoviti, koliko dolgo določeni sušilci tako rekoč sušijo v prazno.

0

1

2

3

4

5

6

7

sušilec 1 sušilec 2 sušilec 3 sušilec 4

min

program 1= 35%

program 2= 5%

program 5 = 30%

program 10 = 20%

Graf 34.

Vidimo rezultate, ki so posledica merjenj na sušilcih. Meril sem med običajnim delovnim obratovanjem, tako da so delovni pogoji bili maksimalno realni. Za vsak sušilec posebej so opravljene meritve na različnih časovnih intervalih in vidimo, da je program 2 vidno najslabši, saj v povprečju sušilci, kadar delujejo optimalno sušijo v prazno, kar 5 minut. Za pričakovati je bilo, da so pri ostalih rezultatih te vrednosti v minutah nižje, saj perilo morabiti malo vlažno zaradi nadaljnje obdelave. Pri programu 1 ni bilo moč zaznati nekih velikih rezultatov, saj je program sušenja prekratek. Opazimo lahko, da se posebej pri dolgih programih zelo pozna ta pomanjkljivost, saj so sušilci kar nekaj minut samo v strošek. Torej vprogramu, ki traja 25 minut, je v povprečju za 4 minute energetskih izgub. Hitro lahko izračunamo, da znese to v enem tednu, kar nekaj ur dela v nič, seveda pri optimalnih pogojih,v katerih delujejo sušilci. Razlog predstavitve teh meritev je v tem, da vidimo, kako bi takšno stvar lahko elektronika preprečila, saj bi vsi grafi bili bolj podobni programu 1 in bi bilo


veliko manj hrupnih minut in izgubljene energije. Imamo še dva programa, ki trajata dlje od programa 2, in sicer programa 14 in 15, ki trajata 30 oziroma 40 minut. Tu bi izgube bile posledično še večje, saj bi sušilci sušili še kar nekaj minut dlje.

7. Zahvala

To priložnost bi izkoristil, da se zahvalim ljudem, ki so mi resnično stali ob strani, ki so bili ob meni, ko je bilo najtežje in tudi takrat niso obupali nad menoj, pa kljub temu da semvčasih obupal sam nad seboj. Največja zahvala gre mojim staršem, sestri in dekletu; moji najožji družini. Imam se za zelo srečnega človeka, saj sem obkrožen tudi z zelo dobrimi ljudmi, ki sem jih v času študija na spoznal fakulteti. Veliko sem odnesel od tega šolanja in zato se tudi iz vsega srca zahvaljujem Fakulteti za elektrotehniko računalništvo in informatiko. Zahvala gre tudi profesorjem, ki so me učili in me tudi naučili ter mi dali zelo pomembno znanje oziroma temelje za boljšo prihodnost. Sem sodi tudi velika zahvala ljudem v podjetju Periteks d. o. o., brez katerih te diplome ne bi bilo moč realizirati. Najlepša hvala gdč. Klavdiji Martič, g. Robertu Murku , g. Romanu Jesihu in g. Darku Štihu, ki so me podpirali in mi omogočili izvedbo te naloge.

Viri in literatura:

Knjige:

-Uvod v programiranje in programski jezik C++, Viljem Žumer, BrestJanez-Programski jezik C, Žiga Turk

Zapiski predavanj:

-predmet akustika predavatelj mag. Gerhard Angleitner-predmet elektromehanski pretvorniki prof. Ivan Zagradišnik

Spletne strani:

- www.Microchip.com

- www.conrad.si

- www.elektronika.si

- www.hte.si

- www.greenmotorsport.com

Strokovni članki:

- www.osha.europa.eu

- www.cilizadelo.si

Priloge:

V prilogi prilagam CD z vsemi podatki za diplomo v to spadajo:

- Video zapis- Diploma- Tehnična navodila- Tehnični podatki strojev

UNIVERZA V MARIBORU FAKULTETA ZA ELEKTROTEHNIKO

Documents

Transcript of UNIVERZA V MARIBORU FAKULTETA ZA ELEKTROTEHNIKO