Bilteknikk : det elektriske anlegget [5 ed.] 8200419061 [PDF]

Zitiervorschau

Gunnar Syrjåmåki - Per Lindgren

BILTEKNIKK Det elektriske anlegget 5. utgave Bokmål

HB BaO» ' * Oepotb 1

Universitetsforlaget Oslo

© Universitetsforlaget 1972 © ITK-skolan 1968 Originalens tittel: Gunnar Syrjåmåki og Per Lindgren: Fordonsteknik - Ellara

ISBN 82-00-41906-1 2. 3. 4. 4. 5.

utgave utgave utgave utgave utgave

1979 1988 1993 1993 1995

Godkjent av Nasjonalt læremiddelsenter i august til bruk i den videregående skolen.

Det må ikke kopieres fra denne boka i strid med åndsverkloven og fotografiloven eller i strid med avtaler om kopiering inngått med Kopinor, interesseorgan for rettighetshavere til åndsverk. Oversatt og bearbeidet av Forlagsservice a.s, Tore Mårds

Henvendelser om denne boka kan rettes til: Universitetsforlaget AS Postboks 2959 Tøyen 0608 Oslo

Omslag: Tor Berglie Sats: HS-Sats A/S Trykk: HS-Trykk A/S, 1995

Forord Lærebokserien Bilteknikk er beregnet på VK1 Kjøretøy i den videregående skolen. Undervisningen med denne boka kan foregå som klasseundervisning eller gruppe­ undervisning. En kan også bruke boka til individuelt studium. Det skulle være lett å flytte arbeidet med de forskjellige emnene fra klasserommet til verkstedet, og boka får da en integrerende funksjon. Boka har ikke med beskrivelse av arbeidsteknikk. Det er meningen at denne siden ved opplæringen skal dekkes gjennom bruk av bilfabrikantenes verkstedhåndbøker. Arbeidsoppgavene er samlet bak i boka. De er avgrenset slik at en lett kan foreta individuelle prøver eller gruppeprøver for hvert hovedemne. Vi håper at både elever og lærere vil finne det interessant å arbeide med bøkene.

Oslo 1995 Universitetsforlaget

Innhold INNLEDNING 9 Forskrifter for miljø-, verne- og sikkerhets­ bestemmelser 9 Arbeidsmiljøloven 9 Personlig verneutstyr 9 Spesielle yrkeshygieniske problemer ved bilverksteder 9 Helsefarlige stoffer 10 Asbest 11 Batteriet er en farlig elektrisk komponent 12 Løfteutstyr 12 Bruk av trykkluft 12 Ha respekt for strøm og spenning 13 Det elektriske anlegget i kjøretøyet 14 Strømplanskjema i personbiler med Ottomotor 14 Elektroteknikk og elektronikk 16

ENKEL ELEKTROTEKNIKK OG ELEKTRONIKK 17 STRØMKILDER OG ELEKTRISKE FORBRUKERE 18 Enkle elektriske kretser 18 Ledningssystemet i ulike kjøretøyer 20

LITT ELEKTROTEKNIKK OG MÅLETEKNIKK 22 Strøm 22 Spenning 22 Resistans 23 Arbeidsoppgave 1 Måling av strøm 24 Måling av spenning 25 Måling av resistans 27 Ohms lov 27 Arbeidsoppgave 2 EFFEKT 30 Systemspenningene 12 V og 24 V 32 ENERGI 33

Halvledere 41 Seriekopling og parallellkopling 42 Motstander 45 Seriekopling og parallellkopling av motstander 46 Sammendrag 48 Strømmen ved et forgreningspunkt 49 Seriekopling og parallellkopling av strømkilder 50 Arbeidsoppgavene 3 og 4

VIRKNINGER AV ELEKTRISITETEN 52 Elektrisk energi og varme 52 Elektrisk energi og magnetisme 53 Arbeidsoppgave 5

MAGNETISME 54 Permanente magneter 54 Magnetfelt og feltlinjer 55 Hvor fins det permanente magneter i et kjøretøy? 57 Magnetiske og umagnetiske materialer 57 Elektromagneter 58 Styrken til en elektromagnet 60 Elektriske komponenter med elektromagnet 60 Elektromotoren - elektrisk energi blir til mekanisk arbeid 61 Generatoren - mekanisk arbeid blir til elektrisk energi 63 Arbeidsoppgave 6 Selvinduksjon 65 Hva skjer når vi bryter en induktiv krets? 66 Å forhindre gnistdanning 67 Kondensatoren 67 ELEKTRISKE MÅLEINSTRUMENTER 69 Dreiespoleinstrumentet 69 Dreiemagnetinstrumentet 72 Noen gode råd om måling 72 Feil i det elektriske anlegget 73 Arbeidsoppgave 7

LIKESTRØM OG VEKSELSTRØM 33 Å LEDE STRØM 35 Ledninger 35 Resistansen i en leder 36 Hvilken dimensjon skal ledningene ha? 37 Resistans og temperatur 39 Isolatorer 41

ELEKTRONIKK 74 Grunnstoffer og atomer 74 Isolatorer og ledere 74 Elektronstrøm og elektrisk strøm 75 Halvledere 75 Dioden 76 Likeretterdiode og beskyttelsesdiode 78

5

Lysdiode 78 Zenerdiode 79 Transistoren 81 Noen koplinger med transistor 85 Tyristoren 86 Lysfølende komponenter 88 Termistoren 89 Varistoren 89 Hall-element 90 Arbeidsoppgave 8 Integrerte kretser 92 Vi må ha hjelpemidler når vi utfører tester 97 Arbeidsoppgave 9 ELEKTRISKE KOMPONENTER I KJØRETØYER 100 BATTERIET 101 Brukte batterier er miljøfarlige 101 Slik er batteriet konstruert 102 Hvordan virker batteriet? - Litt kjemi 104 Cellespenningen 106 Batterikapasitet (utladekapasitet) 106 Selvutlading 109 Syrenivået 110 Prøving av batteriet 110 Arbeidsoppgave 10 Lading 113 Vedlikehold og kontroll av batteriet 114 Bruk returordningen 117 Batteriet er en farlig elektrisk komponent! 117 Arbeidsoppgave 11

STRØMFORSYNINGSSYSTEMET 118 Vekselstrømsgeneratoren 118 Hoveddelene i vekselstrømsgeneratoren 119 Generatoren blir varm når den arbeider 121 Vekselstrømsgenerator uten børster og sleperinger 122 Vekselspenning, vekselstrøm og frekvens 123 Likeretting av trefasestrømmen fra statorviklingen 124 Generatoren og batteriet = strømforsyningssystemet 126 Magnetisering 126 Ladekontrollen 127 Arbeidsoppgave 12 Spenningsregulatoren 129 Kontaktregulatoren 129 Transistorregulatoren 130 Arbeidsoppgave 13 Feil på generatoren, og prøving 133 Kontroll av ladesystemet i kjøretøyet 133 Spenningsfallsmåling 134 Arbeidsoppgave 14 Spesielle koplinger 139 STARTMOTOREN 141 Startmotor med magnetvikling 141 Startmotor med permanente magneter 142 Drivmekanismen 142

6

Forskyvbart startdrev 143 Startmotor med reduksjonsdrev 145 Arbeidsoppgave 15 Forskyvbar rotor 147 Vern mot skader på startmotoren 147 Feil på startmotoren, og prøving 147 Arbeidsoppgave 16 LYSSYSTEMET 155 Lysutstyr på kjøretøy 155 Lyspærer 157 Lyktene 159 Hovedlys 160 Innstilling av lyktene 163 Lyktepussere 164 Litt lysteori 165 Koplinger 167 Fjernlys, nærlys, parkeringslys og baklys 167 Fjernlys 167 Nærlys 167 Parkeringslys 168 Markeringslys 168 Baklys 168 Lys for kjennemerke 168 Stopplys 168 Retningslys 169 Nødsignallys 170 Kjørelys 170 Hjelpefjernlys 171 Kurve-/tåkelys 171 Ryggelys 171 Tåkebaklys 171 Glødetrådsvarsler 172 Arbeidsoppgave 17 Elektrisk tilkopling av tilhenger 173 ANNET UTSTYR 175 Vinduspusser og lyktepusser 175 Signalhorn 178 Dørvarslingssystem 178 Elektrisk oppvarmet bakvindu 179 Forvarming av dieselmotoren 179 Elektriske pumper for brennstoff 181

INSTRUMENTER 182 Hastighetsmåler 182 Brennstoffmåler 183 Kjølevæsketermometer (elektrisk type) 184 Kjølevæsketermomenter (damptrykktype) 184 Oljetrykksmåler (elektrisk type) 185 Oljetrykksmåler (manometer) 185 Vaslingssystem for høy motortemperatur 186 Varslingssystem for lavt oljetrykk 186 RADIOSTØYDEMPING 187 SMÅ ELEKTRISKE KOMPONENTER 188

FEILSØKING ER IKKE ALLTID SÅ LETT 189 Reparere eller skifte? 189 Arbeidsoppgave 18

VEDLEGG Klemmebetegnelser - DIN 72 552 190 Symboler - DIN 72 552 192 Komponentliste med koder 194

ARBEIDSOPPGAVER 195 STIKKORD 235

7

INNLEDNING

Forskrifter for miljø-, verneog sikkerhetsbestemmelser Arbeidsmilj øloven Arbeidsmiljøloven av 1977 gir ikke detaljbeskrivelser av hvordan arbeidsmiljøet skal være. De ut­ fyllende bestemmelsene til arbeidsmiljøloven blir fastsatt av Direktoratet for arbeidstilsynet. Arbeidstilsynet har en kontroll- og veiledningsfunksjon, og fastsetter forskrifter til arbeids­ miljøloven.

Arbeidstilsynet har også ansvaret for andre publi­ kasjoner som skal hjelpe arbeidsgivere og arbeids­ takere til i fellesskap å finne fram til løsninger på arbeidsmiljøproblemer. Disse publikasjonene kan du bestille fra Direktoratet for arbeidstilsynet. Oppgi bestillingsnummer. Ifølge arbeidsmiljøloven har enhver virksomhet ansvar for selv å føre katalog med nødvendige opplysninger om hvilke helsefarlige stoffer de bruker i sin produksjon. For å hjelpe bedriftene i dette arbeidet har Arbeidstilsynet utarbeidet 100 produktdatablad. Leverandører må også skaffe produktdatablad for de produktene de leverer.

Personlig verneutstyr Forholdene på arbeidsplassen skal så langt som mulig legges til rette slik at bruk av personlig verneutstyr er unødvendig. Arbeidsgiveren har ansvar for at godkjent verne­ utstyr er tilgjengelig på arbeidsplassen, for eksempel briller som beskytter mot sprut, riktig filter i masken, hørselsvern med god demping og annet.

Arbeidsgiveren skal informere om behovet for verneutstyr, vise bruken av det og sørge for regel­ messig kontroll og ettersyn. Passe verneutstyr for forskjellige arbeidsrom: Stikkord når det gjelder miljøproblemer i bilverk­ steder, billakkeringsverksteder og bensinstasjoner er: støy, brannfarlige gasser og væsker, tunge løft, trekk og kulde, oljesøl, maskiner og redskap som det kan være farlig å bruke hvis de ikke er forsvar­ lig skjermet.

de arbeidstøy, hansker og støvler. Arbeidstøyet må ikke være lettantennelig. Rom for understellsbehandling: åndedrettsvern, hansker, øyevern, beskyttende bekledning, øyedusj.

Rom for oppretting av karosseri: vernesko, hans­ ker, øyevern, hørselsvern.

Vaskeplass for deler: hansker, øyevern, hørsels­ vern ved bruk av trykkluft, åndedrettsvern i en overgangsperiode, øyedusj. Krav til utstyr Maskinelt utstyr skal være sikret slik det står i for­ skrifter om tekniske innretninger (bestillingsnum­ mer 221).

Trykkluftanlegg, bestillingsnummer 192. Sprøyte- og spyleutstyr med høytrykksstråle, be­ stillingsnummer 278. Vær spesielt oppmerksom på kravet om grundig opplæring av brukeren, per­ sonlig verneutstyr og regelmessig kontroll av ut­ styret. Billøftere, løftebord, jekker osv., bestillingsnumrene 312 og 295. Vær spesielt oppmerksom på: vedlikehold, stabilitet, klemfare, sikring mot nedstyrting og skråstilling ved feil på utstyr og uriktig betjening.

Giftige og helsefarlige stoffer, bestillingsnumrene 445 og 390. Disse stoffene skal etter paragraf 11 i arbeidsmiljøloven være forsvarlig merket med navn og advarsel på norsk. Alle virksomheter skal føre en oversikt over disse stoffene. All bruk og oppbevaring av helsefarlige stoffer skal være for­ svarlig slik at arbeidstakerne ikke skader seg eller blir syke.

Kraner og taljer, bestillingsnummer 291. En sak­ kyndig person kontrollerer og prøver alle løfteinnretninger og utsteder et sertifikat før innretninge­ ne blir tatt i bruk.

Spesielle yrkeshygieniske problemer ved bilverksteder

For å redusere faren for ulykker og helseskader stiller forskriftene krav om for eksempel verneut­ styr for forskjellige arbeidsrom og krav til det ut­ styret som blir brukt.

Administrative normer for forurensninger i arbeidsatmosfæren, bestillingsnummer 361.

Sprøytelakkeringsrom: åndedrettsvern, hansker, øyevern, beskyttende bekledning. Obs.: Ved sprøytelakkering med isocyanatholdig lakk skal en bruke maske med frisklufttilførsel, beskytten­

Eksos Bensinmotoren og dieselmotoren avgir helsefarli­ ge forbrenningsprodukter avhengig av størrelse, omdreiningstall, belastning, vedlikehold, brenn­

9

INNLEDNING

stoff og annet. Ved rutinekontroll måler vi vanlig­ vis innholdet av karbonoksid og aldehyder i lufta. Karbonmonoksid CO-karbonmonoksid er en fargeløs gass, uten smak og lukt. Karbonmonoksid blir dannet ved en ufullstendig forbrenning av organisk materiale og reduserer blodets evne til å føre oksygen rundt i kroppen. Puster du inn mye karbonmonoksid, kan det føre til hodepine, svimmelhet, forstyrrelse av syn og hørsel, og i verste fall besvimelse og død. Organiske løsemidler Løsemidler virker på det sentrale nervesystemet og gir forskjellige symptomer avhengig av løsemiddelkonsentrasjonen og virketiden. Daglig, jevnlig påvirkning over tid kan føre til hjerneska­ de. Det er en særlig risiko ved sprøytelakkering og rengjøring med løsemidler. Ved lav påvirkningsgrad er symptomene tretthet, hodepine og kval­ me. Ved høyere påvirkningsgrad blir konsentra­ sjonsevnen og vurderingsevnen redusert. Det øker ulykkesrisikoen. Er påvirkningsgraden svært sterk, kan en miste bevisstheten, og en livstruende situasjon oppstår.

Motordrivstoff Motorbensin er vanligvis tilsatt blyforbindelser og benzen. Disse forbindelsene kan vi puste inn eller få inn i blodbanen gjennom huden. Blyforgiftning fører til tretthet og blodmangel og kan gi nyreska­ der. Bensindamp irriterer øynene, gir hoste og vir­ ker sløvende. Benzen kan gi benmargsskader og økt risiko for blodkreft. Bensin er svært eksplosjonsfarlig i dampkonsentrasjon fra 1,0-7,6 volumprosent.

Olje Hudkontakt med smøreolje over tid kan føre til hudirritasjoner. Oljen kan også inneholde bly og andre tungmetaller som kan komme inn i blodba­ nen gjennom huden. Langvarig påvirkning kan føre til større risiko for hudkreft. Du kan unngå helseskader ved å ha det rent på ar­ beidsplassen, være nøye med den personlige hy­ gienen og bruke verneutstyr. Ved understellsbehandling vil oljetåken irritere slimhinne i nese, svelg og lunger. Lengre påvirk­ ning kan gi lungebetennelse, øye-, hals-, magekatarr og kvalme.

Støv Sliping av sparkelmasse, primer og lakk kan gi helseskadelig støv som inneholder tungmetaller, kromater og fargepigmenter. Bruk egnet verne­ utstyr i slipearbeidet. 10

Sveiserøyk Sveising og skjærebrenning gir røyk og gass med forskjellig sammensetning. Karbondioksid blir alltid dannet, og ozon og nitrøse gasser blir dan­ net ved enkelte sveisemetoder. Farlige metalloksider og damper fra elektroder og arbeidsstykke er også en helserisiko. Støy og vibrasjoner Støy over visse nivåer over tid skader hørselen. Svært høy og plutselig støy kan gi øyeblikkelig hørselsskade. Lydimpulser som slag på plate, boltepistol og lignende er spesielt skadelig dersom lydnivået er høyt.

Støy fører til at vi blir lett slitne, får hodepine og konsentrasjonsproblemer. Bruk hørselsvern når det er påkrevd. Vibrasjoner fra håndverktøy som luftmeiser og slipemaskiner, kan skade blodsirkulasjon, nerver, muskler og ledd ved lengre påvirkning.

Lys Lysstyrken i arbeidsområdet skal være tilstrekke­ lig og tilpasset det arbeidet du skal gjøre. Sjene­ rende refleks og kontrastblending skal unngås. Følg retningslinjene som er gitt for en tilfredsstil­ lende belysning.

Helsefarlige stoffer For at vi skal få nødvendig informasjon om de helseskadelige virkningene en del stoffer har, har myndighetene bestemt at alle helsefarlige stoffer og produkter skal helsefaremerkes. De som pro­ duserer eller importerer produktene, skal sørge for at merkingen gir alle viktige opplysninger. Ta mer­ kingen på alvor. Det er din helse det gjelder.

MEGET GIFTIG

GIFTIG

HELSESKADELIG

IRRITERENDE

Helsefaremerking Statens forurensningstilsyn og Direktoratet for ar­ beidstilsynet har fastsatt Forskrifter om helsefare­ merking. Forskriftene setter først og fremst krav til helsefaremerking av kjemiske stoffer og pro­ dukter, men også til omsetning og innpakning. I tillegg til selve symbolet skal merkingen inne­ holde Æisikosetninger og Sikkerhetssetninger. R-setningene forteller om hvilke typer skader pro­ duktet kan føre til. S-setningene forteller om hvil­ ke forholdsregler man skal ta for å beskytte seg mot skader. Merkingen skal også opplyse om den kjemiske sammensetningen og om hvem som er norsk importør eller produsent.

INNLEDNING

YL-merking Løsemiddelholdige produkter som maling, lakk og lim skal i tillegg YL-merkes. YL er forkorting for «yrkeshygienisk luftbehov». Hvilken YLgruppe et produkt tilhører, er avhengig av meng­ den løsemiddel i produktet, hvor fort det fordam­ per, og anbefalt maksimalnivå av løsemiddel i arbeidslufta (administrativ norm). Dersom du ar­ beider med produkter i høye YL-grupper, stilles det blant annet høyere krav til ventilasjon enn om du arbeider med produkter i lavere YL-grupper.

Produktblad og stoffkartotek Arbeidsgiveren skal ha et stoffkartotek som om­ fatter produktdatablader for stoffer og produkter som er nevnt i forskriftene. Kartoteket skal være systematisk ordnet, og det skal holdes å jour. Arbeidsgiveren skal sørge for at arbeidstakeren har lett tilgang til produktdatabladene for de hel­ sefarlige stoffene og produktene som de arbeider med eller kommer i kontakt med på annen måte.

Før et stoff eller et produkt tas i bruk, skal ar­ beidsgiveren påse at produktdatabladets innhold er i samsvar med kravene. Manglende informa­ sjon eller tilleggsopplysninger skal fortrinnsvis innhentes fra produsent eller importør og føyes til i produktdatabladet.

Asbest Hva er asbest? Import, framstilling og omsetning av asbest og asbestholdige produkter er forbudt. Men det er til­ latt å bruke asbestholdige friksjonsdeler, paknin­ ger og pakningsmaterialer dersom det ikke er mu­ lig å bruke eller framstille slike produkter med et mindre helsefarlig innhold.

Etter hvert har en funnet fram til erstatningsstof­ fer for mange bruksområder.

Helseskader En rekke arbeidsprosesser gir utvikling av asbest­ støv som kan pustes inn og føre til helseskader, som: • Forandringer i brysthinnen • Asbestose: en støvlungesykdom som utvikler seg gradvis • Lungekreft og andre kreftformer Bruk av asbest i bilbransjen Bruk av asbestholdige materialer skal skje i sam­ svar med forskriftene (bestillingsnr. 235) der det blir gitt begrenset adgang til bruk av asbest. Asbestholdige materialer skal behandles slik at utvikling og spredning av asbestholdig støv blir så lavt som mulig. A Arbeid med asbestholdige materialer 1 Asbestholdige materialer skal dusjes med vann før en begynner arbeidet.

B Bremsereparasjoner og koplingsreparasjoner (clutchreparasjoner) - demontering 1 Vask med vann før demontering. 2 Bruk vaskemaskin eller en spesialmaskin. 3 Vannet med asbeststøvet skal samles i et kar. 4 Det er ikke tillatt å tørrfeie og blåse. 5 Demonterte deler skal ikke rengjøres på ar­ beidsplassen, men i vaskemaskin eller vaskehall. C Bremsereparasjoner og koplingsreparasjoner montering 1 Bruk ferdige bremsesko der det er teknisk mu­ lig. 2 Ved dreiing av bremsesko skal en følge reglene under B og C. En skal dusje hele tiden mens en arbeider. 3 Nødvendig sliping av bremsesko skal utføres i spesialslipemaskin.

Luft fra avsuget skal ikke føres i retur til arbeidslokalet. D Personlig verneutstyr og hygiene 1 Bruk åndedrettsvern i klasse II b når du arbei­ der med reparasjoner som nevnt i A og B. 2 Arbeidstøyet skal tas av før spisepause. 3 Arbeidsgiver skal sørge for håndvask og dusj med varmt og kaldt vann. 4 Arbeidstaker skal vaske seg før måltid og etter at arbeidet er avsluttet.

11

INNLEDNING

Batteriet er en farlig elektrisk komponent! ■ Gassen som blir utviklet ved lading, er farlig. Hydrogenet kan reagere med oksygenet i lufta og danne knallgass, og selv den minste gnist kan antenne denne gassen. Da kan batteriet eksplodere og syra sprute ut. Bryt alltid ladestrømmen før du løsner batterikoplingene. Det gjelder både normallading i et ladeskap eller batterirom, og hurtiglading i et kjøretøy.

■ Batterisyra er etsende. Har du fått batterisyre på klær eller setetrekk, må du nøytralisere syra med en gang. Vask med fortynnet ammoniakk og skyll med rent vann. Har du fått syre i øynene, må du umiddelbart skylle dem med vann. På batteriladeplassen skal det alltid finnes utstyr til å skyl­ le øynene med. Dessuten skal du oppsøke lege.

■ Blysalter er giftige. Saltene kan gi varig forgiftning i kroppen. Vask derfor alltid hendene etter arbeid med batterier. Det er helt forbudt å spise eller drikke i et batterirom. ■ Kjøretøybatteriet kan levere stor strøm. Selv en svært kortvarig kontakt mellom det elektriske anlegget og et metallarmbånd eller en ring kan føre til at armbåndet eller ringen smelter. Det kan føre til livsfarlige skader. Det er forbudt å bruke armbånd eller ringer mens du arbeider på et elektrisk anlegg.

Løfteutstyr Løfteutstyret omfatter

- billøftere, løftebord og jekker - kraner og taljer - opplagringsbukker Med billøftere mener vi faste eller flyttbare løfteinnretninger som blir brukt til å løfte hele kjøre­ tøyet ved reparasjon, vedlikehold o.l.

Billøftere skal ha verneinnretninger og ellers være forsvarlig utført, oppstilt og vedlikeholdt, slik at det ikke skjer ulykker eller oppstår helseskader.

- gløding av utstyr i stål er utsatt for elding - periodisk tilsyn og undersøkelse avpasset etter bruken, utført av en sakkyndig person som fø­ rer resultatet inn i en kontrollbok - merking av utstyr med en bestemt kodefarge som viser kontrollåret

Manuelle løft Når vi skal utføre tunge løft, er det viktig å bruke riktig løfteteknikk. Belastningen på ryggsøyla skal være jevn og mest mulig rettlinjet. Figuren viser riktig løftestilling.

Løftehøyden skal ikke overstige 2 meter. Løfte- og senkehastigheten skal være jevn og ikke overstige 0,2 m/s. Kraner og taljer skal oppfylle kravene i forskrifte­ ne om løfteinnretninger og løfteredskap (bestillingsnr. 291). Opplagringsbukker skal være laget av stål. Opplagringsflatene skal motvirke glidning. Dimensjo­ neringen skal være slik at bilen står støtt uten fare for å velte ved de påkjenningene den blir utsatt for.

Forskriftene fra Arbeidstilsynet gjelder blant annet - sikkerhetsutstyr som skal hindre løfteinnretningen å bli utsatt for påkjenninger den ikke er be­ regnet for - instruksjonsbok med fullstendige opplysninger om bruk, montering, demontering, transport og bremser, dessuten koplingsskjema for elektrisk utstyr og vedlikeholds- og ettersynsregler - sertifikat for løfteinnretninger og redskap som etter prøving og undersøkelse er funnet i orden - merking av utstyr med opplysninger om største tillatte belastning

12

Bruk av trykkluft Du bør unngå luft til rengjøring. Blåsing med trykkluft kan gi et så høyt lydnivå at hørselen blir skadd. Kompressoren skal ikke plasseres i arbeidsrom. Den kan forårsake alvorlige ulykker dersom den

INNLEDNING

ikke blir brukt og vedlikeholdt på en forsvarlig måte. Innsugingslufta bør tas fra friluft og være fri for skadelige eller farlige gasser og damper. Arbeidsgiveren skal utpeke en kompetent person som skal påse at trykkluftanlegget til enhver tid blir holdt i forskriftsmessig stand og drevet på en forsvarlig måte.

Lek aldri med trykkluft. En trykkslange rettet mot tynn hud eller et sår kan flenge opp huden. Les nærmere om bruk av trykkluft i Forskrifter for trykkluftanlegg (bestillingsnr. 192).

Håndtaksisolert avbitertang

Ha respekt for strøm og spenning Menneskekroppen kan virke som en motstand. Den kan bli strømførende når den settes under spenning. Jo høyere spenningen er, desto sterkere blir strømmen, og desto dypere og større blir brannskadene. Strømmen øker også når resistansen blir mindre. Dette er viktig å huske! Menneskekroppen har en risistans på omtrent 500-1000 ohm, med en hudresistans fra noen ohm til flere millioner ohm (megaohm). Tykkelsen på huden, fuktigheten og renhetsgraden har betyd­ ning for resistansen i huden. Den øyeblikkelige kroppsresistansen er sammen om disse faktorene. I tillegg kommer resistansen i klær, sko, hansker, verktøy osv. der det oppstår kontakt.

Ved å bruke isolerende klær og isolert verktøy kan en hindre at strømmen tar veien gjennom krop­ pen. Ved berøring av strømførende ledere og utstyr er det viktig at en bruker utstyr som hindrer at strømmen går gjennom kroppen. OBS: Det er viktig å vite at enhver strøm (like­ strøm eller vekselstrøm) over 10 milliampere er farlig hvis den får virke i mer enn ett minutt. En­ hver strøm på over 50 milliampere kan være livs­ farlig hvis den får virke i mer enn et halvt sekund. Musklene i kroppen reagerer svært forskjellig på de forskjellige strømartene. Vekselstrømsanlegg/lysnettet er som regel kon­ struert for frekvenser på 50-60 Hz (svingninger per sekund). Ved berøring kan det oppstå mu­ skelkrampe slik at en ikke greier å rive seg løs fra den ledende kontakten. Her vil tiden være avgjø­ rende for omfanget av skaden. Ved likespenningsanlegg er tidsfaktoren av mindre betydning, fordi en ikke får muskelkrampelåsing. En kan lett fri­ gjøre seg fra kontaktpunktene. Strømmens virkning på kroppen: - sjokk - brennvirkninger - kjemiske virkninger Strøm gjennom hjernen og hjertet kan føre til be­ visstløshet. Etter at den skadde er blitt frigjort fra spenningen, må det straks settes i gang opplivningsforsøk. Det som er viktig å merke seg, er at det er strøm­ men som dreper. Størrelsen på strømmen er avhengig av størrelsen på spenningen og av den motstanden du for øye­ blikket har. Følger du sikkerhetsforskriftene og er forsiktig, er faren for å få «støt» svært liten. Den sikreste måten å unngå strømstøt på er å unngå di­ rekte kontakt med spenningen.

13

INNLEDNING

Det elektriske anlegget i kjøretøyet En bil må fungere godt. Bilen skal være slik at eie­ ren er fornøyd, og den skal tilfredsstille de kravene som lover og bestemmelser stiller til kjøretøyer. Bilen skal også være sikker, praktisk og komfor­ tabel. ■ Dersom bilen har ottomotor (drevet av gass el­ ler bensin), må den ha et system som danner gnis­ ter i sylindrene i motoren, et tenningssystem. ■ En dieselmotor trenger ofte glødeplugg for å kunne starte. ■ Begge motortypene trenger en startmotor for å komme i gang.

■ Sikker kjøring krever at kjøretøyet har lykter, stopplys, retningslys, signalhorn og vinduspussere. ■ Det fins vifte for varme og ventilasjon, og det blir stadig mer vanlig med klimaanlegg (luftkon­ disjonering). Du kan sikkert føye til mer på denne lista. En ting er i hvert fall sikkert: Kjøretøyet må ha et elektrisk anlegg

De elektriske delene i et kjøretøy (batteri, start­ motor, lykter, signalhorn osv.) kaller vi elektriske komponenter. De er koplet sammen med elek­ triske ledninger. På sidene 190-194 finner du en oversikt over klemmebetegnelser, symboler og komponentliste med koder. Til sammen danner komponentene og ledningene det elektriske anleg­ get i kjøretøyet .

Strømplanskjema i personbiler med Ottomotor 1

14

Strømforsyning

2

Startsystem

3 Tenning

(TZ-I)

4

Bensininnsprøyting (LE-Jetronic)

5

Tyverialarm, klokke, radio

INNLEDNING

10

Lykter

11 Hovedlys

12 Kurve-/tåkelys,

tåkebaklys

15

INNLEDNING

Det elektriske anlegget består av forskjellige sys­ temer Når du ser på strømplanskjemaene på sidene foran, kan du bli både oppgitt og forvirret. Det ser ut til å være komplisert og vanskelig å forstå. Men du er ikke alene om denne oppfatningen, alle synes det er slik til å begynne med.

Det kan være vanskelig å forstå symbolene (tegne­ ne) for de elektriske komponentene. Strekene mel­ lom symbolene er de elektriske ledningene.

I virkeligheten er det ikke så vanskelig. Strømplanskjemaet viser hele det elektriske anlegget i kjøre­ tøyet. Det elektriske anlegget er bygd opp av man­ ge forskjellige elektriske systemer (kretser) som har hver sin spesielle funksjon. De elektriske sys­ temene har navn etter funksjonen, for eksempel startsystemet, tenningssystemet og strømforsyningssystemet (batteri og ladekrets). De elektriske systemene blir omtalt hver for seg lenger ute i boka. Da får du se at det slett ikke er så vanskelig.

(lasbar strømbryter)

På figuren ved siden av ser du hvordan et ten­ ningssystem kan se ut når det er tatt ut av strømplanskjemaet. Nederst er tenningssystemet tegnet med symboler, og over er komponentene tegnet slik de ser ut i virkeligheten. Det er faktisk enklere å tegne med symboler!

Symbolene blir brukt internasjonalt og går igjen i de fleste strømplanskjemaer, men du kan også finne andre symboler i verkstedhåndbøker. Nor­ ges Standardiseringsforbund gir ut standardblad med symboler.

Elektroteknikk og elektronikk Elektroteknikk og elektronikk er ganske vanske­ lige emner, dersom du vil lære deg alt. Det trenger du ikke med en gang, men du må kunne mer enn du kan nå. Det er viktig å ha grunnkunnskaper om elektro­ teknikk og elektronikk. Hvorfor? ■ Da forstår du hvordan de elektriske systemene (kretsene) i et kjøretøy virker. ■ Når du forstår hvordan kretsene virker, kan du også finne feil og reparere dem hurtig og sikkert. ■ Du lærer deg også fagspråket, og det gjør at du lettere kan snakke «fag» med arbeidskameratene. Du kan bli «flink med det elektriske», og du skaf­ fer deg kompetanse.

16

Det er mulig å gjøre elektroteknikken og elektro­ nikken vanskelig og ubegripelig. Vi synes ikke det er riktig, og derfor har vi forsøkt å presentere stof­ fet enkelt og lettfattelig. Noe av stoffet i boka kjenner du sikkert fra før, og det er det vi bygger videre på. Vi håper at du blir interessert i elektroteknikk og elektronikk, og at du gjerne vil studere videre. Du finner sikkert et kurs som kan passe for deg, men du kan også lese på egen hånd. Bibliotekene har ofte et utvalg av fagbøker som du kan låne og for­ dype deg i.

ENKEL ELEKTROTEKNIKK OG ELEKTRONIKK

Måling av strøm - amperemeter

(A)

Måling av spenning - voltmeter Måling av resistans - ohmeter

(V) @

Ohms lov:

U - I•R

Alle materialer som kan lede strøm, kaller vi ledere. Sølv, kopper og aluminium er gode, metalliske ledere.

Materialer som ikke leder strøm, kaller vi isolatorer. Ved seriekopling blir to eller flere komponenter koplet i serie (etter hverandre), slik at strømmen bare kan gå en vei.

Når vi kopler to eller flere komponenter til den samme spenningen, får vi en paral­ lellkopling.

Vi har «store» og «små» forbrukere av strøm, det vil si forbrukere med forskjellig effekt. Strøm som hele tiden har den samme retningen, kaller vi likestrøm. Vekselstrøm skifter retning hele tiden gjennom kretsen.

2 - Bilteknikk - Det elektriske anlegget

17

ENKEL ELEKTROTEKNIKK

Strømkilder og elektriske forbrukere Batteriet skal levere strøm. Det har altså ansvaret for strømforsyningen, men det kan ikke levere strøm hvor lenge som helst. Vi kaller batteriet for en strømkilde eller spenningskilde. Betegnelsene blir gjerne brukt om hverandre, men i denne boka har vi holdt oss til betegnelsen strømkilde. ■ Et batteri som bare leverer strøm, blir etter hvert utladd. Kjøretøyet har derfor en generator. Den blir drevet av bilmotoren og overtar strømforsyningen når motoren går. ■ Strømmen fra generatoren går i første rekke til elek­ triske forbrukere, for eksempel lyskastere, radio og tenning.

Batteriet og generatoren samarbeider

■ Noe av strømmen går også til batteriet og holder det oppladd. Litt forenklet kan vi si: ■ Når motoren står stille, er det batteriet som er strømkilden i kjøretøyet. ■ Når motoren går, er det generatoren som er strømkilden i kjøretøyet. Strømkildene skal forsyne de forskjellige elektriske for­ brukerne med strøm slik at de kan virke. Det er ganske vanlig å kalle elektriske forbrukere for strømforbrukere. Men det er ikke riktig å si det slik, for strømmen blir ikke forbrukt, den går videre fra forbru­ keren tilbake til strømkilden. Det er energi som blir «forbrukt», det vil si omdannet til arbeid, varme, lys osv. I denne boka sier vi derfor elektriske forbrukere eller bare forbrukere om de komponentene som strøm­ men går til.

Enkle elektriske kretser

Figuren viser et vannforsyningssystem med et vanntårn som vannkilde og et tappested som vannforbruker. Det er vanlig å bruke denne sammenlikningen for å få forklart hvordan et enkelt elektrisk system virker. Når vi åpner krana, renner vannet i røret fra vanntårnet og ned i bøtta. Vi sier at vannet strømmer. 18

ENKEL ELEKTROTEKNIKK

Figuren viser en enkel elektrisk krets med to komponen­ ter: ett batteri og en lyspære. Batteriet (strømkilden) er koplet til lyspæra (den elektriske forbrukeren) med led­ ningen

På samme måten som vannet i vannforsyningssystemet «renner» nå strømmen i kretsen. ■ Dette er en sluttet (lukket) krets, og det er strømmen som får pæra til å lyse. Sluttet krets

Hvis vi stenger krana i vannforsyningssystemet, slutter vannet å renne. På samme måten kan vi stanse strøm­ men i en sluttet krets. Vi løsner bare en av ledningene et sted i kretsen. ■ Kretsen blir brutt (åpen), og pæra slokner.

Brutt krets

Strømretning Når det gjelder vannforsyningssystemet, er det vel in­ gen tvil om hvilken vei vannet renner når krana er åpen. Strømmen i en sluttet krets har også en viss retning. ■ Polene på batteriet er merket med + og -. ■ Det er vanlig å si at den elektriske strømmen har positiv retning, det vil si at den flyter fra plusspolen, gjennom lyspæra og tilbake til minuspolen på batteriet. Retningen til den elektriske strømmen Ledninger Du har nå sett at en krets ikke bare består av komponen­ ter, men også av ledninger. Ledningene knytter kompo­ nentene sammen og leder strøm til og fra dem. Lednin­ gene er som regel laget av koppertråd. Ulike komponen­ ter krever forskjellig strømverdi for å kunne virke. Der­ for må dimensjonen (tykkelsen) på ledningene være til­ passet strømverdien. Et par eksempler: ■ Startmotoren krever stor strøm og dermed grove led­ ninger. ■ Brennstoffmåleren krever liten strøm og trenger bare en tynn ledning.

19

ENKEL ELEKTROTEKNIKK

Ledningssystemet i ulike kjøretøyer I de fleste kjøretøyer blir karosseriet brukt som en del av hver strømkrets. På den måten slipper vi å bruke så mange ledninger, og anlegget blir både enklere og rime­ ligere. Systemet blir kalt enledersystem. På figuren har vi også koplet inn en strømbryter. Med den kan vi betjene (tenne og slokke) lykta ved å slutte el­ ler bryte strømkretsen. Bryteren er seriekoplet med lyk­ ta. (Noen kjøretøyer har bryteren på minussiden av for­ brukeren.) ■ Seriekoplet = koplet etter hverandre.

Enledersystemet er mest vanlig

Symbol for batteri

Symbol for lyspære

Symbol for lykt

Symbol for strømbryter

Symbol for godstilkopling

Symboler i koplingsskjemaet

I noen kjøretøyer, særlig de som er store og tunge, blir ikke ramme eller karosseri brukt som ledning. I stedet har kjøretøyet et toledersystem.

Toledersystemet blir av og til brukt i større kjøretøyer

20

ENKEL ELEKTROTEKNIKK

Hvilken batteripol kopler vi til karosseriet (gods)? I kjøretøyer med enledersystem kan vi kople batteriet til karosseriet eller gods på to måter: ■ Minuspolen til gods (minusjordet system) ■ Plusspolen til gods (plussjordet system) Begge måter blir brukt. I dagens kjøretøyer er minuspolen koplet til gods.

Minusjordet elektrisk anlegg

Plussjordet elektrisk anlegg Tradisjonelt bruker en ofte ordene «jord» og «jording». En sier ofte at «lykta er dårlig jordet». Det er jo ikke helt riktig, siden vi ikke bruker jord i denne sammen­ hengen. Egentlig burde vi si at «lykta har dårlig godsforbindelse».

Lyspæra er ufølsom for polariteten . . .

Det er viktig å vite hvilken av batteripolene som er kop­ let til gods, siden retningen på strømmen (polariteten) blir forskjellig hos de elektriske forbrukerne. ■ Mange forbrukere virker like godt uansett hvilken batteripol som er koplet til gods. For en lyspære spiller polariteten ingen rolle, den lyser like godt likevel. ■ Andre forbrukere, for eksempel noen instrumenter i kjøretøyer, virker bare ved én type polaritet. ■ Det er enda verre med forbrukere som blir skadd dersom de blir koplet til et elektrisk anlegg med feil polaritet.

. . . noen instrumenter virker ikke når polariteten er feil. . .

Feil tilkopling av batteripolene Det er like ille å kople en polaritetsfølsom elektrisk for­ bruker til det elektriske anlegget på feil måte, som å kople til feil poler på batteriet. En slik feilkopling fø­ rer dessuten til skader i strømforsyningssystemet. . . og en bilradio kan bli skadd når polariteten er feil 21

ENKEL ELEKTROTEKNIKK

Litt elektroteknikk og måleteknikk Strøm Tenk tilbake på vannforsyningssystemet. Her strømmer vannet ut når du åpner krana, og det oppstår en strøm av vann.

Den elektriske strømmen kan sammenliknes med denne vannstrømmen. Forskjellige elektriske forbrukere trekker (bruker) ulik strømstyrke for å virke. Derfor er måling av strøm et av de vanligste momentene når du arbeider med elektriske anlegg i kjøretøyer. Når du vet hvor stor strømmen er, er det lett å kontrollere: ■ om en forbruker virker på riktig måte ■ om generatoren leverer nok (riktig meng­ de) strøm

For å måle strøm trenger du et amperemeter. Mål­ enheten for elektrisk strøm er ampere (uttales ampær). For å vise at det er ampere vi mener, bru­ ker vi bokstaven A *. For strøm bruker vi symbolet I. Eksempel: Dersom strømmen til signalhornet er 4 ampere, kan du skrive:

I = 4A De måleverdiene du møter, er nesten alltid oppgitt i A. Liten strøm kan bli oppgitt i mA (milli­ ampere). 1 A = 1000 mA, og 1 mA = 0,001 A (en tusendels A). Slik kan et amperemeter se ut

* Ordet ampere kommer av navnet på den franske fysikeren André M. Ampere. I begynnelsen av 1800-tallet gjorde han store oppdagelser innenfor elektroteknikk.

Spenning Vannforsyningssystemet igjen! Vi vet at vannet strømmer fram i ledningen når du åpner krana. Men betingelsen er at vanntårnet ligger høyere enn krana. Da får vannet et visst trykk som presser det fram i ledningen. Uten trykk renner det ikke noe vann. På samme måten må det finnes et «elektrisk trykk» for å presse fram strømmen gjennom en elektrisk for­ bruker. Det er vanlig rutine å måle dette elektriske trykket, eller spenningen, når du arbeider med det elektriske anlegget på en bil.

For å måle spenning trenger du et voltmeter. Mål­ enheten for spenning er volt (uttales vållt), og vi skriver den med bokstaven .V ** For spenning bruker vi symbolet U.

Voltmeter

22

** Ordet volt kommer av navnet på den italienske forskeren Alessandro Volta. På slutten av 1700-tallet gjorde han grunn­ leggende forskning om blant annet spenning.

ENKEL ELEKTROTEKNIKK

Eksempel: Dersom spenningen i et batteri er 12 V, kan du skrive: U = 12 V

Høy spenning blir ofte oppgitt i kilovolt, kV. 1 kV = 1000 V Vi måler lave spenninger i millivolt, mV.

1 V = 1 000 mV

Eksempel: Spenningen i et tenningssystem kan komme opp i 20 kV, det vil si 20 000 V.

Resistans Skal det renne vann ut av krana, må den selvfølge­ lig være mer eller mindre åpen. En helt åpen kran gir stor vannstrøm, en halvåpen kran gir mindre vannstrøm. Krana gir altså forskjellig strømningsmotstand avhengig av innstillingen. På samme måten har hver elektrisk forbruker en viss motstand mot den elektriske strømmen, men vi bruker et annet ord: resistans. Det er vanlig å måle resistans når du arbeider med biler. Måleinstrumentet heter ohmmeter. Målen­ heten for resistans er ohm (uttales oom), og den oppgir vi med den greske bokstaven Q (omega) *. For resistans bruker vi symbolet R.

Eksempel: Dersom resistansen i varmetrådene i et bakvindu er 1 ohm, kan du skrive:

Ohm me ter

R = 1 0 En større enhet for resistans er kiloohm, som vi skriver kfi. 1 kQ = 1000 Q. * Ordet ohm kommer av navnet på den tyske fysikeren Georg Simon Ohm. I 1827 påviste han sammenhengen mellom spenning, strøm og resistans.

Løs arbeidsoppgave 1 23

ENKEL ELEKTROTEKNIKK

Måling av strøm Denne enkle strømkretsen har du sett før. Nå skal du måle strømmen i kretsen, det vil si strømmen gjennom lyspæra.

Du bruker et amperemeter som du kopler inn slik det er vist på figuren. Det spiller ingen rolle hvor i kretsen du kopler inn am­ peremeteret. Du kan kople det inn ved batteriet eller ved lyspæra, i den ene eller den andre ledningen. Det er jo den samme strømmen som flyter gjennom hele kretsen. Det er viktig at du kopler amperemeteret i serie med lyspæra (forbrukeren). Seriekopling betyr «kopling etter hverandre».

Symbol for amperemeter

Innkopling av amperemeteret krever et visst inngrep i kretsen. Et eller annet sted må du løsne en ledning for å kople inn amperemeteret i kretsen. Etter målingen må du kople amperemeteret ut av kretsen igjen. Det fins amperemetre som gjør det lettere å arbeide med elektriske anlegg på biler. Slike amperemetre har en tang som føler magnetstyrken rundt ledningen og om­ gjør den til et elektrisk spenningssignal.

Måling av strøm med et tangamperemeter

24

Kjeftene på tanga plasserer du direkte rundt den strøm­ førende ledningen, og deretter leser du av amperemete­ ret. Du slipper å foreta inngrep i kretsen, og dermed blir målingen enkel og tar liten tid.

ENKEL ELEKTROTEKNIKK

Måling av spenning For å måle spenningen over strømkilden (batteriet) bru­ ker du et voltmeter. Til forskjell fra amperemeteret skal voltmeteret koples i parallell med batteriet, det vil si til begge polene på batteriet slik figuren viser. Deretter leser du av voltme­ teret, som viser spenningen på batteriet (C7batt).

Slik kopler du voltmeteret når du skal måle batterispenningen

Vil du også måle spenningen over forbrukeren (lyspæ­ ra), kopler du voltmeteret i parallell med forbrukeren. Så leser du av instrumentet, som nå viser spenningen over lyspæra (C7lySp). «I parallell med» betyr at voltmeteret er koplet mellom tilkoplingspunktene på forbrukeren.

Slik kopler du voltmeteret når du vil måle spenningen over en lyspære

På en eller annen måte må vi kunne skille de forskjellige spenninge­ ne vi måler, fra hverandre. Her har vi det gjort det ved å sette «batt» og «lysp» som indeks bak symbolet U Vi kunne også brukt b for batteri og 1 for lyspære, eller tall og Uf Det fins ingen regler for hvordan en slik tilføyelse skal være. Men (7 kan du ikke forandre, det er et internasjonalt symbol for den fysiske størrelsen spenning. Det samme gjelder symbolene R og I for størrelsene resistans og strøm.

I en tapsfri krets burde voltmeteret vist det samme måleresultatet i disse to eksemplene på måling av spen­ ning, men spenningen er litt lavere over forbrukeren enn over strømkilden. Det kommer av at ledningene også har en viss resistans (selv om den er liten). Når strømmen flyter i kretsen, fører resistansen i ledningene og i koplingspunktene til et spenningsfall i kretsen. De fleste elektriske forbrukere virker ikke slik som de skal dersom spenningen er for lav. Derfor er det viktig å sørge for at ledningene har riktig dimensjon og at det er god kontakt i koplingspunktene. Da blir ikke spen­ ningsfallet så stort. 25

ENKEL ELEKTROTEKNIKK

Beregning av spenningsfall: Hvor stort er spenningsfallet i ledningene på forrige side, dersom ■ batterispenningen (t/batt) er 12,0 V og ■ spenningen over lyspæra ((/lysp) er 11,5 V? Spenningsfallet er forskjellen mellom (7batt og t/lysp, det vil si at spenningsfallet er 0,5 V.

Å måle spenningsfallet Hvis du bare vil vite spenningsfallet, kan du måle det di­ rekte med voltmeteret. Voltmeteret oppfatter nemlig spenning og spenningsfall som det samme. Men du må kunne kople inn voltmeteret riktig. Du kopler inn voltmeteret slik figuren viser, det vil si i parallell med den øverste ledningen, og leser av. Voltme­ teret viser nå spenningsfallet i denne ledningen.

Måling av spenningsfallet i den øverste ledningen

Deretter kopler du voltmeteret i parallell med den ne­ derste ledningen og leser av. De to verdiene du nå har lest av på voltmeteret, er spen­ ningsfallet i ledningene (delspenningsfall). Summerer du de to verdiene, får du det totale spenningsfallet i led­ ningene.

Måling av spenningsfallet i den nederste ledningen

Det totale spenningsfallet er alltid lik summen av delspenningsfallene!

Hvor stort er det totale spenningsfallet i ledningene på figuren dersom voltmeteret i begge tilfeller viser 0,25 V? Siden det totale spenningsfallet er summen av delspenningsfallene, blir det totale spenningsfallet 0,25 V + 0,25 V = 0,5 V.

26

ENKEL ELEKTROTEKNIKK

Måling av resistans Resistansen måler du med et ohmmeter. Ohmmeteret kopler du inn slik figuren viser, og resistansen leser du av direkte. ■ Du ser at strømkilden er koplet fra ved denne må­ lingen. Måling av resistans

OBS.: Når du måler resistansen i en elektrisk for­ bruker med et ohmmeter, må kretsen være brutt (strømkilden frakoplet).

Symbol for ohmmeter

Ohms lov De tre størrelsene spenning (t/), strøm (7) og resistans (7?) står i et lovmessig forhold til hverandre, og dette for­ holdet må du kjenne til. Forholdet kalles Ohms lov * og er slik:

Ohms lov betyr at dersom vi kjenner verdiene på to av størrelsene (for eksempel gjennom måling), kan vi lett beregne den tredje størrelsen. Ohms lov kan vi også skrive slik (ved å dividere den første ligningen med R):

eller slik (ved å devidere den første likningen med 7:

* I 1827 påviste Georg Simon Ohm sammenhengen mellom spen­ ning, strøm og resistans. Denne «loven» heter egentlig «Ohms første lov». Han laget også en til.

27

ENKEL ELEKTROTEKNIKK

Eksempler på bruk av Ohms lov

1 Hvor stor strøm passerer gjennom varmetrådene i bakvinduet på en bil dersom spenningen er 12 V og resistansen i varmetrådene er 1 Q?

blir strømmen 12/1, det vil si 12 A.

Ifølge / = I\

(Det er viktig å kjenne strømmen når en skal di­ mensjonere tilkoplingsledningene!)

2 Manøvreringsmagneten i en startmotor er mer­ ket 4 A, og med et ohmmeter måler du resistan­ sen til 6 Q. Hvilken spenning er manøvrerings­ magneten beregnet for? Ifølge U = 1 • R er spenningen 4 • 6, det vil si 24 V.

(Dette er det godt å vite. Da monterer du ikke magneten inn i en 12 V startmotor!)

3 Magnetviklingen i en generator får en strøm på 2 A når den blir koplet til et 12 V batteri. Ifølge verkstedhåndboka skal resistansen i magnetiseringsviklingen være 6 Q. Kan det være riktig? Ifølge R = ~ blir resistansen 12/2, det vil si 6 Q. (Ja, det er riktig!)

4 Med et voltmeter måler du spenningsfallet i en ledning mellom et batteri og en startmotor til 1,5 V når startmotoren går. Startmotorstrømmen blir samtidig målt med et tangamperemeter som viser 100 A. Hvilken resistans har led­ ningen? Ifølge R = y er resistansen 1,5/100, det vil si

0,015 fi.

28

ENKEL ELEKTROTEKNIKK

Hjelpefigur for bruk av Ohms lov

Er det vanskelig å plassere bokstavene i Ohms lov riktig? Det er du ikke alene om å synes! Bruk figuren til venstre og gjør slik: ■ Dekk til den størrelsen du vil finne, med peke­ fingeren. ■ Da ser du sammenhengen mellom de to andre størrelsene! Eksempel: Du vil gjerne finne uttrykket for resistansen R.

Dekk over R på figuren, og du ser brøken ~. au . D Altsa: R = U

Gjelder Ohms lov bestandig? I eksemplene brukte vi varmetråder, manøvreringsmagnet og magnetiseringsvikling. Men ikke alle elektriske forbrukere er så lette å måle. Det kommer av at de forandrer resistans når de er i drift. En lyspære har mange ganger lavere resistans når den er strømløs enn når den er koplet til driftsspenningen. I en lyskasterpære øker resistansen 9-10 ganger når den blir tent. Det kommer av at temperaturen i glødetråden øker kraftig når pæra blir tent (temperaturen kommer opp i 2800 °C). En vinduspussermotor er heller ikke noe godt ek­ sempel på Ohms lov (like lite som startmotoren el­ ler viftemotoren), siden strømmen til en elektrisk motor er avhengig av flere faktorer enn bare resi­ stansen.

Skill nøye mellom begrepene spenning, strøm og resistans! Spenning er den «kraften» som trykker på og gir opphav til en strøm dersom kretsen er sluttet. Resistans fins i alle elektriske komponenter (både strømkilder og forbrukere) og i ledere. Resistansen virker som en motstand for strømmen.

Løs arbeidsoppgave 2 ____________________ 29

ENKEL ELEKTROTEKNIKK

Effekt Du har tidligere lest at noen elektriske forbrukere krever stor strøm for å virke, mens andre greier seg med ganske liten strøm.

■ Det fins altså både «store» og «små» forbrukere, det vil si forbrukere med forskjellig effekt. Effekten måler vi i watt, som vi skriver W. Større effekter angir vi i kilowatt, kW. 1 kW er lik 1000 W.

For effekten bruker vi symbolet P. Eksempel: Hvis en lyspære har effekten 25 W, skriver vi

P = 25 W Mellom de tre størrelsene spenning U, strøm / og effekt P er det en lovmessig sammenheng (effektloven).

Det betyr at hvis vi kjenner to av størrelsene, kan vi lett regne ut den tredje. Vet du at spenningen er 12 V og strømmen er 10 A, så blir effekten 12 • 10 (V • A), det vil si 120 W. Vi kan også skrive effektloven slik:

De tre skrivemåtene betyr det samme. Vi har bare regnet om på den første likningen. På samme måten som med Ohms lov kan du her bruke det alternativet som passer best til beregningen.

Er det vanskelig å skjønne dette med effekt, spenning og strøm?

p Ul Hjelpefigur for bruk av effektloven

Bruk figuren til venstre og gjør slik: ■ Dekk til den størrelsen du vil finne, med pekefinge­ ren.

■ Da ser du sammenhengen mellom de to andre stør­ relsene! Eksempel: Du vil gjerne finne uttrykket for strømmen /. Dekk over / på figuren, og du ser brøken Altså: / = —. U

30

ENKEL ELEKTROTEKNIKK

Eksempler:

1 Hvilken strøm krever en hjelpelyskaster, dersom lys­ pæra er merket 12 V 60 W? p Ifølge I = — blir strømmen 60/12, det vil si 5 A. (Du husker at det er godt å vite strømmen når du skal velge dimensjon på ledningen til lyskasteren!)

2 Hvilken effekt har en generator som ved 28 V kan le­ vere en strøm på maksimalt 35 A? Ifølge P = U • I blir generatoreffekten 28 • 35, det vil si 980 W.

3 Varmeputa i et bilsete er merket 4 A 48 W. Kan du bruke puta i en lastebil med 24 V anlegg? Ifølge U = ~ blir spenningen

det vil si 12 V.

Nei, kopler du varmeputa for 12 V inn på 24 V, blir den ødelagt av den store strømmen.

At forskjellige elektriske forbrukere har forskjellig ef­ fekt, har å gjøre med hvilken oppgave de har. En startmotor som skal kunne dra i gang en stor dieselmotor, må ha stor effekt. Lyspæra i et parkeringslys har liten effekt. ■ Stor effekt krever større strøm, og det betyr at led­ ningene må være tykkere.

Vi kan kombinere effektloven P = U • I og Ohms lov U = R • I slik: P = UI = R II = R I2 altså: P = R - I2 Denne loven kaller vi Joules lov. Dersom vi kjenner strømmen I som går gjennom en forbruker med resi­ stans R, kan vi beregne effekten P i forbrukeren.

Vanlige måleområder i kjøretøy

Volt

Forkortes V

I

Ampere

A

mA = milliampere/A = ampere

Resistans

R

Ohm

Q

Q - ohm/KQ = kiloohm

Effekt

P

Watt

W

W = watt/kW - kilowatt

Uttrykk

Symbol

Enhet

Spenning

U

Strøm

V = volt/KV = kilovolt

31

ENKEL ELEKTROTEKNIKK

Systemspenningene 12 V og 24 V De elektriske forbrukerne må ha en viss effekt for å kunne virke på riktig måte.

Forbrukerne i lastebiler og busser krever som regel større effekt enn forbrukerne i personbiler. Dessuten er lastebiler og busser større, og det betyr at ledningene blir lengre. ■ En måte å redusere strømmen til en forbruker på uten å forandre effekten hos forbrukeren - er å heve systemspenningen, det vil si å bruke 24 V i stedet for 12 V.

Dobbelt så høy spenning gir jo samme effekt med halve strømmen. ■ Halve strømmen til en forbruker gir bare halve spen­ ningsfallet i ledningen. Ledningen kan derfor ha halv­ parten så stort tverrsnitt. Dimensjoneringen av ledningen velger vi ut fra at vi godkjenner et spenningsfall som er 5 % av systemspenningen. Det betyr at vi kan tillate dobbelt så stort spen­ ningsfall (1,2 V) dersom systemspenningen er 24 V. Det minsker ledningstverrsnittet med ytterligere det halve.

Sammendrag ■ For å overføre en bestemt effekt med største tillatte spenningsfall, trenger vi et bestemt ledningstverrsnitt dersom systemspenningen er 12 V. ■ For å overføre den samme effekten med største tillatte spenningsfall, trenger vi et ledningstverrsnitt som er bare en firedel dersom systemspen­ ningen er 24 V. Dette gjelder selvfølgelig dersom ledningen er like lang. Lastebiler og busser krever lengre ledninger, men vi sparer likevel ganske mye på å bruke tynnere ledninger. Hvorfor ikke 24 V alltid? Dersom 24 V systemspenning er så bra, hvorfor blir ikke den spenningen brukt i alle kjøretøyer? Hvis vi bare skulle ta hensyn til ledningene, ville det vært en god løsning. Ledningene er billigere, og de er lettere å arbeide med. Problemet er at andre komponen­ ter, for eksempel batteriet, blir større, tyngre og dyrere. Den systemspenningen som blir valgt i et kjøretøy, er avhengig av både tekniske og økonomiske forhold. ■ 12 V systemspenning er en god middelvei for person­ biler og mindre lastebiler. ■ 24 V systemspenning egner seg bedre til større laste­ biler og busser. ■ 6 V systemspenning ble brukt tidligere. Denne spen­ ningen klarer ikke kravene fra dagens elektriske forbru­ kere. 6 V blir derfor ikke brukt i moderne kjøretøyer. ■ Større systemspenning enn 24 V forekommer, men er ikke så vanlig. 32 V systemspenning fins i svært tunge kjøretøyer i blant annet USA.

32

ENKEL ELEKTROTEKNIKK

Energi Når en vinduspussermotor er koplet til et batteri, utfø­ rer motoren et arbeid (den holder vinduet rent). Jo større effekt pussermotoren har, og jo lengre tid den går, desto mer arbeid utfører den. ■ Vi bruker også ordet energi. Pussermotoren får til­ ført energi og omdanner den til mekanisk arbeid. Det mekaniske arbeidet blir brukt til å tørke av vinduet. For energi bruker vi symbolet W Energi er produktet av effekt P og tid t (det vil si P ganger /): W = P- t

Her ser du at den elektriske energien som en forbruker krever, er avhengig av ■ forbrukerens effekt P og ■ hvor lang tid t forbrukeren er i drift.

Eksempel: Hvor stor energi bruker en motorvarmer med effekten 500 W i løpet av 5 timer (forkortes 5 h)? Ifølge W = P • t blir energien 500 • 5 (W • h), det vil si 2500 Wh (wattimer) eller 2,5 kWh (kilo­ wattimer).

Bland ikke sammen effekt og energi! Når det er tid med i bildet, dreier det seg alltid om energi.

Likestrøm og vekselstrøm På alle figurer i boka der det fins et batteri, er batteri­ polene merket med et plusstegn og et minustegn. Siden batteripolene er merket, vet du også hvordan strømmen går i kretsen som er koplet til batteriet: ■ ut fra plusspolen ■ gjennom ledningene og forbrukeren ■ tilbake til minuspolen Batteripolene er alltid merket

Strøm som hele tiden har den samme retningen, kaller vi likestrøm. Spenningen som batteriet gir for å presse fram strømmen, kaller vi likespenning.

Likespenning gir likestrøm 3 - Bilteknikk - Det elektriske anlegget

33

ENKEL ELEKTROTEKNIKK

---------------

eller

En elektrisk forbruker som er laget for likestrøm, er ofte merket med et av symbolene til venstre.

Symboler for likestrøm

Hvis du hele tiden bytter om tilkoplingene til batteriet (mellom A og B på figuren til venstre), veksler strøm­ men med å gå i den ene eller den andre retningen gjen­ nom kretsen. Du får en slags vekselstrøm. Vekselstrøm som vi får fra lysnettet, skifter retning (po­ laritet) svært hurtig - 100 ganger per sekund. Siden to vekslinger kalles en periode, har vekselstrøm­ men 100/2, det vil si 50 perioder per sekund.

Det er ikke rare vekselstrømmen du kan få til ved å bytte om på tilkoplingene til batteriet. Hvis du rekker to veks­ linger per sekund, blir «periodetallet» en periode per sekund. Dessuten blir ikke vekslingene presise. I lysnet­ tet er periodetallet 50 perioder per sekund. Nøyaktig! Antall perioder per sekund kaller vi frekvens. For fre­ kvens bruker vi symbolet f og vi måler den i hertz * (Hz). Hvis frekvensen i et vekselstrømsanlegg er 50 perioder per sekund, kan vi skrive

f = 50 Hz

Symbolet for vekselstrøm

En forbruker som er laget for vekselstrøm, er ofte mer­ ket med symbolet til venstre. Symbolet er en sinuskurve og forestiller strømmen i én periode. Det skal vi komme tilbake til når vi gjennomgår vekselstrømsgeneratoren. Spenning som skifter polaritet, kaller vi vekselspenning. Uten vekselspenning kan vi heller ikke få veksel­ strøm. ■ I et kjøretøy er batteriet en av strømkildene. Batte­ riet leverer likestrøm, og det må lades med likestrøm. Derfor er det elektriske anlegget et likestrømsanlegg. ■ Hvis vi skal kunne bruke vekselstrøm i det elektriske anlegget, må den først bli gjort om til likestrøm. Denne forandringen blir utført av en likeretter. * Heinrich Rudolf Hertz var en tysk fysiker. På slutten av 1800tallet gjorde han store oppdagelser om svingninger i elektriske kret­ ser.

34

ENKEL ELEKTRONIKK

Å lede strøm Du vet at alle elektriske forbrukere i kjøretøyet er dimensjonert for en viss spenning, og da virker de godt. Ved lavere spenning virker de dårligere. Du vet også at forskjellige forbrukere krever for­ skjellig strøm for å virke. En startmotor krever mye større strøm enn for eksempel en vinduspussermotor.

■ Ledningene mellom strømkilden og forbruker­ ne må være dimensjonert etter strømmen som skal gå i dem. Ledningene har forskjellig tykkelse eller ledningstverrsnitt. ■ For stor resistans i ledningen gir stort spen­ ningsfall. Da virker ikke forbrukeren som den skal.

Ledninger

Ledning til for eksempel belysn ingssystemet

Tennpluggledning

Startmotor- Toleder ledning

Godsforbindelse (jordingsledning)

Ledningene er bygd opp av strømførende ledere med isolasjon omkring. ■ De fleste ledere blir laget av mange tynne trå­ der. Det gjør ledningen smidig og sterk mot utmattingsbrudd. Dessuten er den lett å arbeide med. ■ Det vanligste isolasjonsmaterialet er PVC (po­ lyvinylklorid). Tykkelsen på isolasjonen er blant annet avhengig av spenningen. En tennpluggledning har en spenning opp mot 40 kV og trenger tykk isolasjon. Ledninger som har en spenning på 12-24 V, har mye tynnere isolasjon. Isolasjonen må også tåle varme, oljesøl og meka­ niske påkjenninger. Ledninger inne i komponenter som generatorer, viftemotorer og elektromagneter er laget av mas­ siv koppertråd. Disse ledningene er vanligvis iso­ lert med et tynt lag emaljelakk.

Ledning til for eksempel en generatorvikling

Forskjellige materialer har forskjellig evne til å lede strøm De beste lederne er av metallene sølv, kopper eller aluminium. Andre materialer, for eksempel stål, nikkel og karbon, har dårligere ledningsevne. Alle materialer som kan lede strøm, kaller vi ledere. Tabellen viser ledningsevnen hos forskjellige materialer ved romtemperatur ( + 20 °C). Tallverdien viser resistansen i en ledning som er 1 meter lang og har et tverrsnitt på 1 mm2. Denne verdien kaller vi resistiviteten for materialet.

Materiale Sølv Kopper Aluminium Wolfram Stål Manganin Qegering av kopper, mangan og nikkel) Konstantan (legering av kopper og nikkel) Nikrom (legering av nikkel, krom og mangan) Kanthal (legering av jern, aluminium og kobolt) Karbon

Resistivitet, det vil si resistan­ sen i en ledning som er 1 m lang og med et tverrsnitt på 1 mm2 0,016 0,018 0,03 0,06 0,12-0,5 0,43 0,5 LI 1,4 7-20

35

ENKEL ELEKTRONIKK

I tabellen ser du at sølv er det beste ledermaterialet, og en burde derfor bruke sølv i ledninger. Men sølv er et altfor kostbart materiale, så det kan vi ikke bruke.

Kopper er det nest beste ledermaterialet og virker godt i ledninger. Kopper er også dyrt, men likevel billigere enn sølv. Aluminium er også en god leder. Det blir av og til brukt for å oppnå lav vekt.

Problemet med aluminium er at det ikke lar seg lodde på vanlig måte, og at det lett oksiderer ved tilkoplingspunktene. Oksideringen øker resistan­ sen, og dermed kan spenningsfallet bli stort. Du ser også at stål er en mye dårligere leder enn kopper. At stålet i kjøretøyet likevel blir brukt som leder, kommer av at den ledende flata er svært stor. Det store arealet eller tverrsnittet opp­ veier altså den dårlige ledningsevnen.

Resistansen i en leder Resistivitetsverdien i tabellen forteller hvor stor resistansen er i en ledning som er 1 meter lang og har et tverrsnitt på 1 mm1 2. ■ Dersom ledningen er lengre, blir resistansen større. Er ledningen 10 m lang, blir resistansen 10 ganger større enn tallverdien i tabellen. Du må altså gange med lengden. ■ Dersom ledningen er tykkere, det vil si at tverrsnittet er større enn 1 mm2, blir resistansen mindre. Et tverrsnitt på 10 mm2 gir ledningen en resistans som er ti ganger mindre enn tallverdien i tabellen. Du må altså dele med tverrsnittet.

Formelen for resistans er da:

/ = lengden av ledningen p = resistiviteten (se tabellen) A = tverrsnittsarealet av lederen Du kan dermed lett regne ut resistansen i en hvil­ ken som helst ledning, bare du kjenner: ■ materialet (som bestemmer p) ■ lengden på ledningen i meter, / ■ tverrsnittet av ledningen i kvadratmillimeter, A

Eksempler:

1 Kopperledningen til en lyskaster bak er 9 meter lang og har et tverrsnitt på 0,75 mm2. Hva er re­ sistansen i ledningen? Etter tabellen er resistiviteten 0,018. Multipli­ serer du denne verdien med 9 og dividerer med 0,75, får du resistansen: 0,018 • 9 0,216. 0,75 Det vil si R = 0,22 Q.

2 Varmetråden i et bilsete er laget av kanthaltråd og har et tverrsnitt på 2 mm2. Tråden er 4 meter lang. Med et ohmmeter måler du resistansen R til 0,1 Q. Kan det være riktig? Etter tabellen er resistiviteten 1,4, som du mul­ tipliserer med 4 og dividerer med 2. 14-4

R = -’~2 -

= 2,8. Det vil si 2,8 (2.

Nei, her må det være noe galt med varmetrå­ den, kanskje kortslutning? 36

ENKEL ELEKTRONIKK

Hvilken dimensjon skal ledningene ha? de kunnskapene du nå har om Ohms lov og om resistivitet. I praksis gjør vi det likevel ikke på den måten. I stedet bruker vi et nomogram. For å kunne bruke nomogrammet, må du vite: ■ hvor stor effekt forbrukeren skal ha (du kan også beregne med hjelp av effektloven om du kjenner strømmen, se side 30) ■ hvor lang ledning som trengs Den venstre kolonnen i nomogrammet viser ef­ fekten til forbrukeren for henholdsvis 6 V, 12 V og 24 V anlegg. I kolonnen til høyre finner du lengden av ledningen, også for 6 V, 12 V og 24 V anlegg. Det er svært viktig at ledningene som benyttes, er riktig dimensjonert. Ved hjelp av nomogrammet kan du lett finne den riktige dimensjonen slik at du er sikker på at ledningen ikke blir for tynn, samtidig som du vet at systemet ikke blir overdi­ mensjonert. Legg en linjal mellom punktene for gitt effekt og riktig ledningslengde, og les av ledningstverrsnittet i skjæringspunktet på skalaen.

Ledningene skal lede strøm til og fra de elektriske forbrukerne uten at spenningsfallet blir for stort. ■ Ledningene må være tilpasset strømmen. ■ Stor strøm krever tykke ledninger. Liten strøm klarer seg med tynnere ledninger. Vi må tillate et spenningsfall i ledningen på opptil 5 % av systemspenningen for at ikke ledningen skal bli for uhåndterlig og for dyr. Det betyr at vi tillater høyst ■ 0,6 V spenningsfall i et 12 V anlegg ■ 1,2 V spenningsfall i et 24 V anlegg Resistansen i en leder er avhengig av materialet, lengden og tverrsnittet.

Når du skal velge ledning til en elektrisk forbru­ ker, er allerede to av disse forholdene gitt. Mate­ rialet i ledningen er kopper, og lengden blir be­ stemt av hvor forbrukeren sitter. ■ Å velge ledning er det samme som å velge tverrsnitt. Det er ikke så vanskelig å beregne tverrsnittet med

Ledningstverrsnitt Ledningstverrsnitt 24 V 12V 6 V med hensyn til med hensyn til oppvarming spenningsfall f mm2

6V 12V 24 V Lednings­ lengde i meter :

r

120 60 — 100 50

200

80

160

1200

40

>35

1800

900

I *4

1440

720

2400 1200

600

1 i >25 1 i

1920

960

480

1680

840

420

1440

720

360

1200

600

300

1080

540

270

960

480

240

840

420

210

2860

X

360

180 150

480

240

120

। । ■

432

216

108

144

72

60

144

72

36

120

60

30

96

48

24

72

36

18

1 1

1 1 1 1 1 1

54

48

1 »

\

35

25

X \

1 1 1 r

90

120 108 96

40

80

15

30

60

10

20

40

8

16

7

14

50

300

240 216 192

20

70

f

>6

600

288

120

1 1 95

720

180

60

* mm2

1 16 ■s

1 1 4

360

30

f P

.1,5

>6

.

12

5

10

20

4

8

16

3

6

12

2

4

8

1.5

3

6

1

2

4

0,75

1,5

3

0,5

1

2

1

■2,5 s \ 1,0

‘ '1,5 1.0

i

i 1 1 1 1 1

...

"

6

32 28 24

0,75

I ;

\ \®

X X

0,75

\ x

______________________ ___ J

\

Nomogram 1. Forholdet mellom effekt, ledningstverrsnitt og ledningslengde 37

ENKEL ELEKTRONIKK

Eksemplene 1 og 2 på nomogrammet kommer fram slik: 1 I et 6 V anlegg skal vi montere en forbruker på 240 W med en ledningslengde på 4 m. Nomo­ grammet viser at tverrsnittet skal være 4 mm2 med hensyn på oppvarming og 16 mm2 med hensyn på spenningsfall. Riktig tverrsnitt blir 16 mm2. 2 I et 12 V anlegg skal det monteres en forbruker på 960 W med en ledningslengde på 1 m. Spen­ ningsfallet gir her et tverrsnitt på 4 mm2, mens oppvarmingen gir 6 mm2. Riktig tverrsnitt blir derfor 6 mm2. En enkel tommelfingerregel for bestemmelse av minstetverrsnitt for en leder er å beregne 5 A strøm per kvadratmillimeter tverrsnitt. Denne re­ gelen kan du benytte opptil 60 A strøm. Eksempel: Hvor stort tverrsnitt må en leder ha når den fører 20 ampere strøm? t 90 A = - = — = 4. Det vil si 4 mm2

Ut fra nomogram 2 kan vi finne minstetverrsnittet for en starterkabel.

Stolpene A, B, C og D i nomogrammet er: A Kortslutningsstrøm i A, det vil si den strøm­ men starteren trekker med låst anker. B Ledningstverrsnittet som trengs med hensyn på oppvarming av ledningen. C Ledningslengde i meter for 6 V, 12 V og 24 V (føres ut til denne stolpen). D Ledningstverrsnittet som trengs med hensyn på spenningsfall i ledningen. hk = hestekraft: effekten som starteren krever (1 hk = 736 W). Ah = amperetimer: nødvendig batterikapasitet til starteren. Av de to ledningstverrsnittene vi får av nomo­ grammet (for oppvarming og for spenningsfall), velger vi det største. På nomogrammet ser du tre eksempler, ett for hvert av anleggene på 6, 12 og 24 V.

Vi må huske på at når strømmen gjennom en leder fordobles, blir varmeutviklingen firedoblet. Det følger av Joules lov: P = R • Z2. (Se side 31.)

Nomogram 2. Minstetverrsnitt for en starterledning (starterkabel) 38

ENKEL ELEKTRONIKK

Dårlige forbindelser gir spenningsfall

Spenningsfall opptrer ikke bare i ledningen Spenningsfallet i selve ledningen er avhengig av resistansen i ledningen og av strømmen som går i ledningen. Spenningsfall kan også oppstå i godstilkoplingen (jordingen), i sikringsboksen eller i bryterne. Det­ te gjelder særlig for litt eldre kjøretøyer, der kon­ taktflatene med tiden har korrodert. Resultatet er dårlig kontakt og høy overgangsresistans. Det gir stort spenningsfall. Spenningsfall kan også forekomme i karosseriet. Derfor velger vi et ledningstverrsnitt som gir et spenningsfall på bare 2-3 %. På den måten garde­ rer vi oss mot spenningsfall andre steder i kretsen. I nomogrammet er det tatt hensyn til dette.

Resistans og temperatur Tabellen med verdier for resistivitet på side 35 gjel­ der ved romtemperatur (+20 °C). Hos de fleste lederne forandrer resistiviteten seg, og dermed resistansen, etter temperaturen - resis­ tiviteten øker med økende temperatur. Resistansøkningen er forskjellig hos forskjellige materialer, vi sier at forskjellige materialer har forskjellig temperaturkoeffisient. Resistansen hos kopper øker med cirka 4% for hver tiende grad celsius temperaturen øker. For vanlige ledninger har dette ingen betydning. Derimot kan resistansøkningen påvirke funksjo­ nen til for eksempel en generator. Temperaturen i viklingene til generatoren kan stige mange grader celsius. Resistansøkning målt i en kopperledning 4% 8% 12% 16% 20%

Omtrentlig temperatur­ stigning i den samme viklingen 10 20 30 40 50

°C °C °C °C °C

Eksempel: Resistansen i magnetviklingen i en generator ble målt til 10,0 Q med et ohmmeter. Generatoren hadde da romtemperatur (+ 20 °C). Etter prøvekjøring i prøvebenk ble viklingen målt igjen, og ohmmeteret viste nå 11,6 □. Hvilken temperatur hadde magnetviklingen etter prøvekjøringen? Resistansen i magnetviklingen økte 16% under prøvekjøringen (fra 10,0 Q til 11,6 Q). Ifølge tabellen har altså temperaturen i magnetviklingen økt med 40 °C. Siden utgangspunktet var + 20 °C, er sluttemperaturen 20 + 40, det vil si 60 °C.

39

ENKEL ELEKTRONIKK

Resistansen kan øke mye ... Tidligere har vi sagt at ohmmeteret ikke viser rik­ tig verdi når vi måler en lyspære. Vi bruker jo ohmmeteret bare når strømkilden er koplet fra, og da har glødetråden (laget av wolfram) romtempe­ ratur. Når strømkilden er koplet inn og lyspæra ly­ ser, får glødetråden en temperatur på 2500-2800 °C. Det gir en resistansøkning på 9-10 ganger. Resistansen kan være konstant... Det fins spesielle legeringer (for eksempel konstantan og manganin) der resistansen forandrer seg bare ubetydelig. Slike legeringer har nesten konstant resistans, uansett temperaturforandrin­ ger. Derfor blir disse materialene brukt i blant annet elektriske måleinstrumenter, som må vise den samme verdien ved alle temperaturer. Instrumen­ tene skal altså være ufølsomme for temperatur­ endringer. Resistansen kan også minke Karbon, elektrolytter (for eksempel i batterier), enkelte sintrede metaller eller metalloksider har en annen egenskap: Resistansen i dem minker når temperaturen øker. Disse materialene har altså negativ temperaturkoeffisient, og resistansforandringen kan være ganske stor. Resistansforandringen hos sintrede metaller eller metalloksider er ganske stabil. Derfor kan disse materialene bli brukt i temperaturfølere. Vanlige halvledere har også denne egenskapen, men det kommer vi tilbake til.

Svært lav resistans i superledere Kopper har positiv temperaturkoeffisient. Det be­ tyr at resistansen øker med økende temperatur. Kopper forandrer også resistans når det blir kjølt ned - resistansen minsker. Hos noen materialer minker resistansen nesten til null dersom de blir kjølt ned svært mye, det vil si til temperaturverdier i nærheten av «det absolutte nullpunktet» (-273 °C). Dette fenomenet åpner mange nye muligheter, og det blir forsket mye om­ kring det, blant annet for å finne fram til stoffer som har denne egenskapen også ved høyere tem­ peraturer.

En leder der resistansen er så lav, kaller vi en superleder.

40

ENKEL ELEKTRONIKK

Isolatorer Det fins en rekke materialer som ikke kan lede strøm. Eksempler på slike er plast eller gummi, som derfor blir brukt som isolasjon på elektriske ledninger. Glass, tre og keramikk er andre ek­ sempler på materialer som ikke leder strøm. Materialer som ikke leder strøm, kaller vi isola­ torer. Evnen til å isolere er avhengig av materialet og av hvordan isolatoren er utformet. Isoleringsevnen varierer mye. ■ I de kretsene i kjøretøyet som har «batterispenning» (rundt 12 V eller 24 V), er det ikke så strenge krav til isolasjonen. Her betyr det mer at isolasjo­ nen har god mekanisk styrke.

■ Når spenningen er høyere, blir isolasjonsmate­ rialet utsatt for mye større påkjenninger. I verste fall kan det oppstå overslag. Det betyr ofte at ma­ terialet blir skadd eller ødelagt, og isolasjonen be­ skytter ikke lenger. ■ Luft leder ikke strøm og er altså en isolator. Men det gjelder bare så lenge spenningen ikke blir for høy. Mellom elektrodene på tennpluggen er spenningen i lufta (egentlig brennstoff/luftblandingen) så høy at lufta leder likevel, og det oppstår en gnist (et overslag). Akkurat da er lufta faktisk en leder!

Komponentene i høyspenningskretsen i tenningssystemet er laget av materialer med god isolasjonsevne. Dessuten har de fått en form som gjør isolasjonen enda bedre.

Halvledere Det fins en spesiell gruppe materialer som har sli­ ke egenskaper at de kan virke både som ledere og som isolatorer. To slike materialer er silisium og germanium. Vi kaller dem halvledere. Av halvledermaterialer blir det laget elektronikkomponenter.

Elektronikken er et forholdsvis nytt område innenfor elektroteknikken, og elektroniske kom­ ponenter blir etter hvert brukt mer og mer i kjøre­ tøyer.

Elektronikkomponenter

41

ENKEL ELEKTRONIKK

Seriekopling og parallellkopling En strømkrets består av en rekke komponenter som er koplet sammen med ledninger. På figuren til venstre ser du en strømkrets som har en sikring, en strømbryter og en viftemotor i tillegg til bat­ teri og ledninger.

Strømbryteren har to stillinger: AV og PÅ. Det går ikke strøm i kretsen før du slår på bryteren. I koplingsskjemaer blir strømbrytere alltid tegnet i AV-stilling, slik som på figuren. I dette systemet er alle komponentene koplet i serie ।

—i

J

Symbol for sikring

Motor, generelt symbol

Symbol for viftemotor

Seriekopling

Ved seriekopling blir to eller flere komponenter koplet i serie (etter hverandre), slik at strømmen bare kan gå en vei.

Figuren viser en av to motstander, Rx og R^, og en spenningskilde, U. Strømmen går fra + på spenningskilden, gjennom begge motstandene og tilbake til - på spenningskilden. I en seriekopling har ikke strømmen mulighet for å dele seg. Den strømmen som går gjen­ nom 7?], må også gå gjennom R^. Strømmen gjennom motstandene er den samme som går gjennom spen­ ningskilden. I Au A