Bændablaðið - 28.10.1997, Blaðsíða 11

Þriðjudagur 28. október 1997
Bœndablaðið
11
Rannsóknastofnun landbúnaðarins
RALA
Gfsli Sverrisson,
Rannsóknastofnun landbúnaðarins
Rafgirðingar eiga að valda
þeim sem þær snerta óþægindum
en ekki hættu. Til að valda nægi-
legum ónotum þarf rafgirðingin að
hafa mjög háa rafspennu og til að
sú spenna sé ekki stórskaðleg
þeim sem snerta girðinguna má
hún aðeins standa örskamma
stund. Þetta þarf að gerast nægi-
lega oft til að skepnur forðist að
snerta girðinguna. Reynslan sýnir
að 3000 V spenna í hluta úr mS
(millisekúndu) með um það bil
einnar sekúndu millibili nægir til
að halda flestum skepnum frá
girðingu.
Spennugjöfum fyrri tíma var
stjómað af óróa. Hann leiddi
Forspcnnir
Breytir inntaksspennu (t. d. 12 V eöa
230 V) í 300 - 600 V
Þéttlr
Safnar orku milli högga

Tengir þegar klukka
gefur merki
Spennir
Eykur spennuna f 3000 til 7000 V
m atrðtnoa
iil jaröskauts
Mynd 1.
saman snertla og opnaði raf-
magninu þannig leið út í girð-
inguna. Þeir spennugjafar sem nú
em á markaðnum em rafstýrðir og
hafa nánast enga hreyfanlega
hluti. Þeir bila því sjaldan og þeir
hafa mjög lítið innra viðnám. Það
veldur því að hærri spenna næst
og tíminn sem spennan varir getur
verið mjög skammur. Afl sitt fá
þeir ýmist frá rafgeymum eða raf-
veitu. Spennugjafamir em mis-
öflugir og geta verið ólíkir á
ýmsan hátt. Það er misjafnt hvaða
eiginleikar þeirra eru notaðir við
samanburð og þeir skipta líka mis-
miklu máli. Til að átta sig á
þessum eiginleikum og þeim
mælieiningum sem notaðar eru, er
æskilegt að þekkja vinnubrögð
spennugjafans.
Mynd 1 sýnir helstu einingar
spennugjafans. Forspennir tekur
við raforkunni, hækkar spennuna
og hleður þétti. Hann safnar orku
milli högga. Klukka gefur merki
þegar hleypa á spennu á girð-
inguna. Þá opnast leið úr þéttinum
út í girðinguna. A leiðinni er
spennir sem hækkar spennuna,
gjaman í nokkur þúsund volt. Hve
há spennan verður ræðst annars
vegar af spennugjafanum og hins
vegar af því hve vel girðingin er
einangmð.
Orkan sem þéttirinn safnar
milli högga er oft notuð sem mæli-
kvarði á stærð spennugjafans. Hún
er mæld í einingunni júl (Joule),
skammstafað J. Júl er orkueining
rétt eins og kaloría, kflowattstund,
fóðureining og olíulítri. Einn olíu-
lítri getur enst lengi á vél í léttri
vinnu. Hann getur líka gefið stórri
Raforkan. Spennugjaftnn fær
raforku ffá veitukerfi (230 V) eða
rafgeymum (12 eða 24 V). Þar
sem því verður við komið er veitu-
rafmagn notað. Þar sem það er
ekki tiltækt má notast við raf-
geyma og viðeigandi spennugjafa.
Spennugjafinn þarf ekki mikið afl
(oftast innan við 15 W) og því
getur einn rafgeymir enst í nokkra
daga til nokkmrra vikna. Það má
líka tengja nokkra rafgeyma
saman og auka þannig orku-
forðann, en þá þarf að gæta þess
að tengja öll plússkaut saman og
öll mínusskaut saman (samsíða-
tenging). Venjulega em notuð tvö
sett af geymum; annað hlaðið
meðan hitt er í notkun.
Þar sem girðingar eru á óað-
gengilegum stað, þannig að torvelt
er að skipta um geyma, má
hugsanlega nota vindrafstöðvar
eða sólarorkunema. Vegna ójafnr-
ar framleiðslu em rafgeymar
nauðsynlegir til að safna orku. Það
fer eftir aðstæðum hvor kosturinn
er vænlegri, en ótvíræður kostur
við sólarorkunemana er að í þeim
er enginn hreyfanlegur hlutur og
rekstraröryggi þeirra því mikið, sé
sólargeislun nægjanleg.
Spenniifljalar fyrir
ratairflingar
vél gríðarmikið afl í skamman
tíma. Með því að senda orku
þéttisins út á girðinguna á mjög
skömmum tíma fæst mikið afl.
Einingin fyrir afl er Watt (W).
ö Ali' 7 wön
6 I
Orka. S júl
\ /
Spenna. 5000 volt
1
Viðnám 1 girOingu 10 000 Ohm
J ^
Mynd 2. Rafkerfi líkt við vökva-
kerfi.
Rafspenna er sem kunnugt er
mæld í voltum (V). í reynd er
alltaf verið að mæla spennumun
milli tveggja staða. Spennugjafinn
hefur a. m. k tvö úttök. Annað er
fyrir jgirðinguna, hitt er tengt í
jörð. I okkar tilfelli er það spennu-
munurinn milli jarðar og girðing-
arinnar sem skiptir máli.
Viðnámið sem einangrun girð-
ingarinnar veitir rafmagninu á leið
sinni til jarðar, er mæld í
einingunni óm (Ohm eða W).
Betri einangrun þýðir meira við-
nám. Viðnám minnkar eftir því sem
staurum íjölgar. Þar sem viðnám er
lítið (t. d. gölluð einangrun) streym-
ir rafrnagnið til jarðar. Rafstraumur
hefur eininguna Amper (A).
í stað viðnáms er stundum
talað um leiðni. Leiðni er þeim
mun meiri sem viðnám er minna.
Bæði hugtökin lýsa sama eigin-
leikanum. (Sjá mynd 2).
Stærðimar sem hér hafa verið
nefndar (orka, tími, afl, spenna,
straumur og viðnám) em allar ná-
tengdar. Breytist ein þeirra, hljóta
aðrar að breytast.
Eitt er það enn sem vert er að
huga að. Girðingin sjálf virkar að
einhverju leyti sem þéttir. Það
þýðir að hún gleypir raforku þegar
spennan vex og skilar henni þegar
hún fellur. Afleiðingin er sú að
spennan rís aldrei eins hátt og
annars væri. Höggið varir hins
vegar lengur. Þetta má kalla rýmd
girðingarinnar. Það vex með lengd
hennar. Einingin Farad (F) er
notuð yfir rýmd.
Oft er gott að líkja rafkerfi við
vökvakerfi, t.d. vatnsveitu (mynd
2). Rafmagnið er þá eins og vatn í
tönkum eða pípum. Útleiðsla er
eins og leld á pípunum og
þrýstingur svarar til rafspennu.
Þegar vatnsskammti er hellt í
pípukerfið (girðinguna) á mynd 2,
myndast þrýstingur (spenna) í
pípunum. Leki pípumar mikið
(lítið viðnám, léleg einangmn),
verður vatnsstaðan aldrei há og
lækkar ört. Eins næst aldrei há
vatnsstaða ef mjög rólega er hellt í
trektina. Ef pípumar em víðar
næst aldrei mikill þrýstingur, en sá
sem næst helst nokkuð lengi.
Orka (J) = Afl x tími (W x s)
Afl (W) = Spenna x straumur (V x A)
Spenna (V) = Straumur x viönám (A x
Ohm)
Rýmd (F) = Straumur x timi / spenna (A
xs/V)
Samhengi nokkurra slærfia
(Sjá mynd 3) Spennugjafi sem
sendir litla orku út í hverju höggi,
getur auðveldlega gefið háa
spennu á girðingu með mikið við-
nám. Spennan fellur hins vegar
strax og viðnámið minnkar, en
það gerist óhjákvæmilega ef
girðingin er lengd (sjá mynd 3).
Með meiri orku í hverju höggi ætti
spennugjafinn, að öðm óbreyttu,
að geta haldið uppi nægri spennu á
lengri girðingu. í prófunum er
gjaman kannað hvemig spennu-
gjöfum tekst að halda uppi spennu
við mismikið viðnám. Mynd 4
sýnir niðurstöður prófana Bú-
tæknideildar Rala á fjómm
spennugjöfum. Þar sést m. a. að
spennan sem mælist á álags-
lausum spennugjafa segir lítið um
hvemig hann stendur sig við það
álag sem girðing veldur.
Jarðskaut. (Sjá mynd 4) Áður
hefur verið vikið að því að annað
skaut spennugjafans er leitt í jörð.
Það er afar mikilvægt að viðnám á
þeirri leið sé sem allra minnst.
Hámarksspenna, kV
------------------ 8.0
7,0
- 6,0
5,0
• 4,0
- 3,0
• 2,0
• 1.0
------1----------- 0,0
100.000 10.000 1.000 100 10 1
Viönám, Ohm (öfugur log-skali)
jarðar og girðingar, en það er ein-
mitt sá spennumunur sem máli
skiptir. Tengingar og samskeyti á
jarðskautum verða að sjálfsögðu
að leiða vel.
I þessu sambandi ber að huga
að því að til þess að sá sem snertir
girðinguna fái tilætlað stuð,
verður hann að hafa gott jarðsam-
band. Klaufir á þurmrn mel leiða
rafmagn illa. Með því að jarð-
tengja einhveija strengi í
girðingunni fær skepnan rafstuð
þó jarðsamband hennar sé lélegt,
að því tilskildu að hún snerti sam-
tímis jarðtengdan streng og streng
með spennu.
Venjulega er það snertiflötur
jarðar og jarðskauts sem er veiki
hlekkurinn. Þurr jarðvegur og lítill
snertiflötur geta myndað viðnám
sem dregur úr spennumun milli

7.000 0
/ \ Spen nugjafi okkl tcngdu

Ö
« c \ Sponnugjafi
W 2.000 Vift girðlngu

-1.000 1 1 I0 2 0 3 »0 4
Tími, pS (10.000 reitir tákna eina sekúndu )
Mynd 3.
Höggfrá
spennugjafa.
Mynd 4.
Samhengi
viðnáms og
spennu hjá 4
spennugjöfum.