Pozor na ventilační štěrbiny elektrických nářadí

Kromě čistoty stroje a sacích ventilačních štěrbin je třeba dbát ještě na jednu podmínku. Podívejme se, na jakou.

Umístění ventilátoru na hřídel rotoru elektrického nářadí je obvyklé a osvědčené konstrukční řešení. Přirozeně vycházíme z toho, že ventilační systém je dostatečně dimenzován pro účinné chlazení motoru při práci v rozsahu jmenovitých otáček.

Proč je důležitý funkční ventilační systém

Kdyby měl motor 100%-ní účinnost, žádnou teplotu neřešíme. Elektrická energie vstupující do stroje (příkon) by se beze zbytku přeměnila na mechanickou práci (výkon). Víme však, že tomu tak není a část energie se ztrácí – a to nejvíc na teplo. Například u komutátorových motorů elektrických nářadí je to až desítky procent – úhlová bruska o příkonu 1000W snadno „vyrobí“ až 400W tepla. Docela dobrý „radiátor“.

Toto teplo se musí dostat ze stroje ven. To je role ventilačního systému.

Ventilační štěrbiny a jejich umístění

Ventilátor nasává chladící vzduch štěrbinami v plášti elektrického nářadí. U nářadí s komutátorovým motorem jsou sací štěrbiny obvykle umístěny v blízkosti uhlíkových kartáčů. Studený vzduch takto účinněji chladí nejvíce hřející se část motoru – komutátor. Umístění komutátoru je obvykle „daleko“ od pracovního nástroje a proto i pravděpodobnost nasávání nečistot a prachu je mnohem nižší. No a když toto umístění nebrání přirozenému úchopu nářadí, pak je to v pořádku.

Obr. 1. Typické umístění ventilačních štěrbin

Vzduch je vyfukován štěrbinami umístěnými nejčastěji na rozhraní převodovky a pláště, pokud možno co nejblíže pracovnímu nástroji. Energie vyfukovaného vzduchu se efektivně využívá k „odhánění“ prachových částic od stroje a od pracovního nástroje.

Motor se hřeje i při chodu naprázdno

Na první pohled se to nezdá, ale je tomu tak. Pojďme se tedy podívat na to, jaký je rozdíl teplot rotoru úhlové brusky HERMAN WX-12501 o příkonu 1000W při chodu naprázdno (bez zátěže) s nezakrytými a zakrytými nasávacími štěrbinami během prvních šesti minut.

Obr. 2. Zakrytí nasávacích štěrbin izolační elektrikářskou páskou

Obr. 3. Teplotní průběhy při chodu naprázdno 1000W úhlové brusky

Při plně funkčním ventilačním systému je teplota po dobu prvních šesti minut téměř konstantní. Stoupla z 22°C na 24°C, tedy jen o 2°C. Vidíme však také to, že po vypnutí dochází ke zvýšení teploty během následující minuty, a to z 24°C na 43°C – téměř o 20°C. To je stav, který je podrobněji popsán v článku „Jedna minuta stačí...“. I „neškodný“ chod naprázdno zahřeje motor na dvojnásobek počáteční (pokojové) teploty.

Úplně jiný byl průběh při chodu naprázdno se zakrytými sacími štěrbinami. Teplota stoupá prudce, zhruba o 5°C každou minutu. Na konci šesté minuty má rotor již 50°C a přichází nejkritičtější - první minuta po vypnutí. Během následujících 60 vteřin teplota stoupá velmi prudce – až na více než 90°C a následně se pomalu ochlazuje. A to vše bez zátěže!

Teplota pláště brusky dosáhla téměř 50°C. Holou ruku na tom neudržíte, ale reálné popáleniny ještě nehrozí.

Pokus se zátěží

Pro zajištění konstantních podmínek při pokusu pro stanovení vlivu zakrytých ventilačních štěrbin na funkčnost ventilačního systému 1000W komutátorového motoru byl použit automatický testovací stroj RIFLEX GTR3, úhlová bruska HERMAN WX 12501 a lamelový kotouč HERMAN LS-10 Area s korundovými brusnými pásy, zrnitost 60.

Přítlak při broušení byl zvolen tak, aby flexka pracovala těsně za horní hranicí svého nominálního příkonu. Při přítlaku 3,5kg se hodnota protékajícího proudu pohybovala mezi 4,5-5,5A, což při napětí 230V odpovídá příkonu 1035–1265W. Jmenovitý příkon této brusky je 1000W, byla tedy „mírně“ přetížena, což je z pohledu zaměření testování v pořádku.

Obr. 4. Testovací stroj s úhlovou bruskou

Obr. 5. Teplotní průběhy při chodu naprázdno a při zatížení 1000W úhlové brusky

Teplota rotoru karbobrusky při plně funkčním ventilačním systému a při výše uvedeném zatížení stoupla v prvních třech minutách na cca 32°C a držela se na této úrovni. Ventilační systém bez problémů udržoval konstantní teplotu rotoru.

Výrazně vyšší byla teplota zatíženého rotoru při zakrytí sacích štěrbin. Za šest minut za zvýšila z 20°C na téměř 70°C a v první minutě po vypnutí dosáhla svého maxima, téměř 130°C.

Je nutno zmínit ještě jednu důležitou věc – tou je teplota pláště brusky, která přesáhla 90°C! To je velmi vysoká teplota způsobená tím, že mezi pláštěm a motorem prakticky neproudil vzduch. Při takových teplotách může snadno dojít k nevratnému poškození brusky a při přímém dotyku s pláštěm hrozí vážné popáleniny!

Obr. 6. Správné a nesprávné uchopení

V praxi se často nestává, že jsou zcela zakryty sací štěrbiny. Zakrýt je však můžeme nesprávným uchopením nářadí a ani si to při tom neuvědomíme – občas se totiž každému stane, že při některých pracovních operacích máme tendenci uchopit nářadí v místě štěrbin. Vyvarujme se toho a když je to nezbytné, učiňme tak jen na několik vteřin.

Klíčová slova: elektrické nářadí, bruska, úhlová bruska, flexka, karbobruska, ventilační systém, ventilační štěrbiny, komutátorový motor

Zdroje:
Interní technické a školicí materiály společnosti HERMAN

Ing. Herman Nagypál

Vystudoval jsem vojenskou školu, obor letecká elektrotechnika. S nářadím a nástroji jsem se naučil pracovat už v dětství s tátou na stavbě rodinného domu. Každý náš nový produkt testuji i osobně - vlastníma rukama ve své dobře vybavené dílně. Ve volném čase se rád proháním na motorce po rumunských horských průsmycích. Kromě toho studuji trendy v oboru a rád si vyzkouším i konkurenční produkty. Nad některými se pousměju, nad některými se divím (že se někdo dal nachytat a koupil to) a některé jsou fakt dobré. Skoro jako naše 😊.

Marek Baláž

U společnosti HERMAN jsem začal pracovat jako servisní technik. Během tohoto období jsem měl možnost poznat každý model nářadí takříkajíc do posledního šroubku. V současné době vedu servisní oddělení a osobně se podílím na testování nových výrobků.