Správné zatěžování parního stroje.
Úterý v 10:24 | Petr Šedý
Tento článek je určen těm, co jsou přesvědčeni, že naše stroje nemají žádný výkon. Nebo dokonce, že se jedná o jakýsi podvod.
Celá řada lidí si udělá stroj podle návodu a pak k němu připojí nějaký ten generátor. Na generátor nebo dynamo pak připojí automobilovou žárovku. Stroj zpomalí a nebo se zastaví. Je z toho zklamání. Ostatní diváci jenom přikrmí nespokojenost a fáma je na světě.
Toto je obrovská mystifikace a vychází ze základní neznalosti funkce stroje. Jednočinný stroj zabírá jenom v oblasti asi 130 stupňů. Ostatní část otáčky je mrtvý chod, přes který se musí dostat setrvačností. Řešení spočívá v hmotném setrvačníku, který v oblasti záběru odebere stroji část výkonu a ten pak použije na dotování energie v mrtvém chodu. Hmotnost se však nedá měnit v průběhu chodu a proto jednočinné stroje mají dobrou účinnost jenom při jistém výkonu. Čím větší výkon, tím větší hmotnost setrvačníku.
Když máte však malý výkon a velký setrvačník, dochází k velikým ztrátám. Řešení celého problému je velice jednoduché. Stačí dosáhnout vysokých otáček a stroj zpřevodovat do pomala a tím rozložit živé a mrtvé polohy tak, aby byly téměř neznatelné, při malé hmotnosti setrvačníku a nebo další možnost je zatěžovat stroj jenom v okamžiku záběru. To se dá udělat velmi snadno. Například u nabíjení akumulátoru. Generátor je zatěžován jenom v okamžiku, kdy napětí generátoru je větší nežli napětí akumulátoru. To znamená, že v mrtvém chodu stroj není zatěžován a dobíjí jenom při plném záběru. Můžeme si to snadno vyzkoušet. Zatím co do akumulátoru teče proud několik ampér, při připojení samotné žárovky na generátor se stroj zpomalí a nebo dokonce zastaví. Je to tím, že žárovka zatěžovala generátor v celém rozsahu otáčky.
Nejdokonalejší způsob je ten, kdy používáme takzvaný asynchronní generátor. Ten pak pracuje v režimu motorgenerátor, to znamená, že při záběru parního stroje má rychlost větší nežli synchronní a při mrtvém chodu pracuje jako motor a přetáčí parní stroj do aktivního stavu. Pak lze i realizovat převod otáček dokonce i do rychla a stroj bezvadně běží. Další možností je kombinovat parní stroj s elektromotorem, jak je to například u malé elektrocentrály od pana Luboše, kde se malý motorek používá současně jako startovací a současně k dotování energie v mrtvém chodu stroje. I malý výkon mnohonásobně zvýší výrobu elektřiny. Setrvačník může být potom velmi malý. Přídavný motorek pracuje potom jako řízený setrvačník a dá se dosáhnout maximální účinnosti. Další výhodou malého přídavného elektromotorku je to, že se dají uměle vynutit otáčky parního stroje a ten má pak větší účinnost a samozřejmě i výkon při stejném tlaku páry. Spotřeba páry se samozřejmě zvýší. Vdobě kdy vznikaly parní stroje nebyla ještě elektřina známa a neexistovaly elektromotory. Potom se zase touto kombinací nikdo nezabýval a přece je to naprosto ideální spojení.
U dvojitých nebo dvojčinných strojů je tomu jinak. Ty zabírají střídavě v obou polovinách otáčky. Mají dvě mrtvé obalsti, ale velmi krátké. Malý setrvačník stačí bohatě pokrýt problém zastavení.
U elektrocentrály s automobilovým generátorem je výhodné využít v plné míře moderní elektroniku a cíleně zatěžovat parní stroj dle jeho síly ke každém okamžiku otáčky. Tam se to dělá tak, že při každé otáčce se staruje zatěžovací a budící program pomocí optické brány, která je umístěna na hlavní hřídeli parního stroje. Otáčka je rozdělena na několik set kroků, kde při každém kroku dochází k přesnému proudovému impulzu do buzení aletrnátoru a současně jsou synchronizovány zatěžovací impulzy do akumulátoru. Akumulátor se nejenom dobíjí, ale současně i formuje. To je však už o něčem jiném.
Jenom pro informaci: u parního stroje s vnitřním průměrem válce 40mm je síla do ojnice při tlaku jedné atmosféry v záběru rovna 120N(12kG) a při 5. atmosférách 600N(60kg). To je snad dosti na to, aby si někdo myslel, že naše stroje nemají žádnou sílu. Sílu i výkon mají, ale musejí se zatěžovat racionálně...