Pokračujeme v díle těch,
kteří byli první.

Aktuální vydání

Číslo 12/2017 vyšlo
tiskem 6. 12. 2017. V elektronické verzi na webu od 5. 1. 2018. 

Téma: Měření, měřicí přístroje a technika; Zkušebnictví a diagnostika

Hlavní článek
Meranie točivých strojov s použitím metódy SFRA
Aplikační možnosti ultrakapacitorů a akumulátorů LiFePO4 v trolejbusové síti Dopravního podniku města Brna

Aktuality

Temelín dosáhl nejvyšší roční výroby Elektřinu, která by českým domácnostem vystačila na téměř 12 měsíců, vyrobila od začátku…

MONETA Money Bank se jako první firma v ČR rozhodla zcela přejít na elektromobily MONETA Money Bank se jako první společnost v České republice oficiálně rozhodla, že do…

ŠKODA AUTO bude od roku 2020 v Mladé Boleslavi vyrábět vozy s čistě elektrickým pohonem ŠKODA AUTO bude vozy s čistě elektrickým pohonem vyrábět v závodě v Mladé Boleslavi. Již…

Největší českou techniku povede i nadále stávající rektor Petr Štěpánek Akademický senát VUT v Brně na dnešním zasedání zvolil kandidáta na funkci rektora pro…

44. Krajský aktiv revizních techniků v Brně Moravský svaz elektrotechniků Vás zve 21. listopadu na 44. KART v Brně.

Soutěž o nejlepší realizovaný projekt KNX instalace Spolek KNX národní skupina České republiky, z. s. vyhlásil soutěž o nejlepší projekt…

Více aktualit

Když 25 A nestačí

Problematika pasterizace moštů
 
František Majda, elektrotechnik, Popovice u Kroměříže
 
Spadané ovoce nemusíme ihned vyhazo­vat do odpadu nebo kompostovat, ale lze je s výhodou moštovat. Rovněž tak lze zu­žitkovat i ovoce nestandardní. Ovoce, zvláš­tě jablka, se u nás moštovalo i v minulosti. V obchodě bývaly i dříve různé drobné dr­tiče ovoce a lisy. Moštování se věnovaly i zá­jmové organizace zahrádkářů a pěstitelů.
 

Úvod

 
Obecně lze říci, že konzumace jablečného moštu nebyla u nás příliš rozšířena. Důvodem je zřejmě nutnost konzervovat vytlačené šťá­vy, které jinak rychle podléhají kvašení. Pas­terizování v domácích podmínkách, nejčastěji v zavařovacím hrnci, je příliš pracné a zdlou­havé. Rozšířil se i jiný způsob – zmrazování. To však vyžaduje při větším množství ovoce samostatný mrazák o velikosti alespoň dvě stě litrů. Lidé se nejčastěji zbavují padané­ho a nestandardního ovoce přímým odpro­dejem do výkupu.
 
Co však dělat s ovocem, když velkozpracovatelé mají z minulých let na skladě velké zásoby hotových výrobků (moštů) a výkupní ceny srazili na hodnotu, při kte­ré se již nevyplatí takový odprodej realizo­vat? V takovémto případě je třeba využít domácí suroviny a tyto dobře zužitkovat. Pro moštování je však nutné vhodné vyba­vení – drtič, lis a množství nádobí. Pro drobného pěstitele, který hodlá zpracová­vat několik desítek až stovek kilogramů ovoce, není investice do zařízení vůbec lev­nou záležitostí.
 
Dalším možným řešením je využití služeb zpracovatele ovoce – moštaře, které u nás již v současné době docela dobře fungují. Zpra­covatel ovoce nabízí tuto službu pro drobné pěstitele komplexně – tedy lisování ovocné šťávy i pasterizaci.
 

Pasterizátor

 
Činnost pasterizátoru (viz foto) spočí­vá v zahřátí ovocné šťávy na teplotu 80 °C, a to tak, že ovocná šťáva protéká z horní ná­doby ze zásobníku do dolní části soustavou spirálového potrubí, ponořeného do vod­ní lázně. Po prohřátí na stanovenou teplotu vytéká k odběru do lahví nebo do polyety­lenových sáčků.
 
Provozovatel si vybral výkonnější ze dvou typů pasterizátoru rakouského výrob­ce. Oba jsou na pohled i rozměrově shodné, liší se však výkonem. Pasterizátor s men­ším výkonem Pe1 = 9 kW může zpracovat až 110 l·h–1 ovocné šťávy. Druhý pasterizátor má příkon Pe2 = 2× 9 kW (tj. 18 kW) a zpra­cuje až 220 l·h–1 ovocné šťávy.
 

Potřebná energie k pasterizování

 
Uvažujeme-li teplotu vylisovaného moš­tu t2 = 15 °C a teplotu potřebnou pro paste­rizaci t1 = 80 °C, dojdeme k těmto elektrickým hodnotám:
 
Výpočet pro pasterizátor s pracovním vý­konem 110 l·h–1:
 
rovnice (1)
 
kde
Pe1 je elektrický výkon malého pasterizátoru,
t1 teplota potřebná pro pasterizaci,
t2 teplota vylisované šťávy,
Pp pracovní výkon,
W tepelná energie v kilokaloriích (1 kcal = 4,1868 kJ).
 
Výpočet odpovídá zvolenému výkonu, vět­ší typ pasterizátoru má dvojnásobný výkon.
 

Potíže s provozováním velkého výkonu

 
Po krátké době provozování začalo do­cházet k vypínání hlavního jističe, když byl zapnut ohřívač vody (bojler s příkonem 2 kW). Výkonnější typ pasterizátoru má pří­kon 18 kW.
 
Výpočet proudu:
 
rovnice (2)
 
kde
I je výsledný (fázový) elektrický proud,
Pe2 elektrický výkon velkého pasterizátoru,
U sdružené napětí napájecí sítě.
 
Velikost hlavního jističe je 25 A. Při zatížení jističe o jmenovité hodnotě 25 A proudem 26 A nedojde ani k okamži­tému, ani ke zpožděnému vypnutí tohoto jističe. Je to dáno charakteristikou tohoto jističe, kdy nesmí vypnout při 1,13násobku přetížení do jedné hodiny, a musí vypnout při 1,45násobku přetížení do jed­né hodiny. Tato charakteristika je ovlivňována také teplotou okolního prostředí. Pasterizace nepracuje ne­přetržitě po celou směnu, ale s pře­stávkami nutnými např. k dolévání ovocné šťávy do zásobníku, popř. k manipulaci s hotovým moštem.
 

Vypínání hlavního jističe – řešení potíží

 
Při zapnutí ohřívače teplé užitko­vé vody začalo docházet k vypnutí hlavního jističe. Při zapnutí tohoto ohřívače vzrostl proud protékající jističem na 35 A – a při této velikosti již jistič reagu­je velmi rychle.
 

Možnosti řešení byly následující:

1. Zvýšení proudové hodnoty hlavního jističe
Tuto možnost by asi zvolila většina elek­trikářů. Je to jednoduché. Postačí jen vymě­nit jistič. Jaké to má ale důsledky? Může do­savadní instalace unést zvýšený proud? Tato varianta byla zavrhnuta, a to z různých dů­vodů. Při výměně jističe by se muselo čekat na souhlas dodavatele elektrické energie, ale zde šlo o čas, bylo třeba najít okamžité ře­šení. Závada se totiž řešila v průběhu moš­tovací sezony. Dalším důvodem proč nezvy­šovat proudovou hodnotu hlavního jističe při zdánlivě jednoduchém řešení problému byla vysoká cena této investice. Za zvýše­ní hodnoty jističe o 1 A je třeba zaplatit do­davateli elektrické energie jednorázový po­platek 500 Kč. Za jistič 32 A, to je za rozdíl 7 A, je to 3 500 Kč. U jističe 40 A a rozdí­lu 15 A je to 7 500 Kč. K tomu je třeba při­počítat cenu jističe, práci elektrikáře (ta je nejmenší) a cenu za revizní zprávu. Tím se vyšplhají náklady na 5 000 až 10 000 Kč. Po této úpravě by se rovněž trvale zvýšil stálý plat za proudovou hodnotu hlavního jističe. Protože moštovací sezona trvá maximálně tři měsíce v roce, bylo toto řešení shledáno jako nevyhovující.
 
2. Snížení příkonu
Ze zmíněných provozních důvodů jsem zvolil dočasné řešení odpojením části výko­nu podle obr. 1. Topná tělesa jsou zde paralel­ně připojena ke stykači (S), který je zapínán čidlem teploty a spínačem hladiny hlídajícím množství vody ve vodní lázni. Při tomto za­pojení došlo ke snížení proudu ve fázi L1 na polovinu, to je 13 A. Ve zbývajících dvou fá­zích byl proud 23,5 A. Ve fázi L1 byl rovněž zapojen ohřívač vody s příkonem 2 kW, který způsoboval zmíněné vypínání hlavního jističe. U takto upraveného tělesa došlo ke snížení pří­konu na 50 %. Při vypnutí jedné fáze jsou zbý­vající dvě topné tyče v sérii (obr. 2). Na každé z nich není již jmenovité fázové napětí Unf = 230 V, ale jen 200 V, což je 86,6 % Unf, resp. přesněji Unf√3/2. Tomu odpovídá i sní­žení původního příkonu topné tyče na 75 %, tj. 1,125 kW. Příkon obou topných tyčí kles­ne na polovinu původní celkové hodnoty to­pidla. Tato problematika je známa z provozo­vání akumulačních kamen, kdy dochází často k přepálení přívodu jedné z fází, a tím ke sní­žení příkonu o 50 %. Příkon pasterizátoru po­klesl celkově na 75 %. Tomu odpovídá příkon 13,5 kW. Toto zapojení odstranilo hlavní příči­nu poruchy. Nevýhodou je ale částečné vypo­jení druhého topidla a také nesymetrie proudů.
 

Zvolení konečné úpravy

 
Obě topidla s příkonem 9 kW jsou slože­na ze šesti jednotlivých topných tyčí ve tva­ru podkovy se jmenovitým příkonem Pntyč = 1,5 kW. Nabízí se též řešení s vypojením tří tyčí u jednoho tělesa. Tím by příkon tohoto tě­lesa poklesl na 50 % a celkový příkon na 75 %, přičemž proud by se srovnal ve všech fázích na 75 % hodnoty původního proudu. Nevýho­dou by však bylo, že jedno těleso by hřálo na 50 %, stejně jako u provizorní­ho řešení. Při pohledu na svor­kovnici se nabízelo vhodnější řešení, a to přepojení z hvězdy (Y) do trojúhelníku (D). Přívo­dy topných tyčí jsou propojeny do hvězdy (Y) podobně jako u motoru. Vždy dvě tyče jsou paralelně v každé fázi připoje­ny do uzlu – nulový izolovaný bod (obr. 3). Vhodným přeru­šením tohoto propojení vznik­ne ze zapojení dvojité hvězdy dvojnásobný trojúhelník. Nově se dostanou vždy dvě topné tyče do série, čímž dojde k po­klesu napětí na jednotlivých tyčích jako na obr. 2. Výkono­vě je všech šest tyčí u obou tě­les zatěžováno rovnoměrně na 75 %. Tím dojde rovněž k po­klesu příkonu na 13,5 kW, což odpovídá proudu 19,5 A ve všech fázích. Toto přepojení připomíná nápadně přepínání statorového vinutí ze čtyř pólů na dva póly u dvourychlostního třífázového motoru – přepínač typu Dahlander*).
 

Zhodnocení – závěr

 
Snížení příkonu pasterizátoru nijak neovlivnilo činnost při pasterizování. Při plnění moštu do jednolitrových lahví nebo do pěti- až deseti­litrových polyetylenových sáčků však nelze do­sáhnout možného výkonu plnění 220 l·h–1. Za­řízení bude ještě doplněno přednostním relé, které odpojí ohřívač vody při zapnutí pasteri­zátoru. K vypnutí hlavního jističe od uskuteč­něné úpravy již nedošlo. Vezmeme-li v úva­hu, že z jističe 25 A lze odebírat příkon až P = 0,4 √3·25 = 17,32 kW, vidíme, že tento pří­kon je pro běžnou domácnost příliš velký. Sní­žením příkonu a rozložením výkonu v čase má příznivé důsledky jak na provoz elektrických spotřebičů, tak i na celkovou hospodárnost.
 
Obr. 1. Řešení s odpojením části výkonu u topidla 2
Obr. 2. Situace s vypnutím jedné fáze (zbývající dvě topné tyče jsou v sérii)
Obr. 3. Vytvoření nulového izolovaného bodu
 

*) Pozn. red.: Jde o přepínač pólů (vinutí) u motorů s Dahlanderovým zapojením, které umožňuje zdvojnásobení otáček zmenšením počtu pólů na polovinu. V Dahlanderově zapojení je každé vinutí rozděleno odbočkou na dvě části. Přepínáním skupin (cívek) ze sériového zapojení na paralelní se původní počet pólů zmenší na polovinu, a tím se zdvojnásobí otáčky točivého pole statoru. Nejpoužívanější Dahlanderovo zapojení je trojúhelník–dvojitá hvězda. Svorkovnice motoru s Dahlanderovým zapojením má pro každý počet pólů tři svorky, přičemž svorky pro malé otáčky jsou označeny 1U, 1V a 1W, zatímco svorky pro velké otáčky jsou označeny 2U, 2V a 2W.