OSNOVE ELEKTRIČNIH NAPELJAV NA PLOVILIH
Opis načinov vezave glavnih stikal in akumulatorjev na plovilih Z ENIM MOTORJEM
1. MANJŠE PLOVILO Z ENIM AKUMULATORJEM
Na manjših plovilih in pretežno gumenjakih je pogosto vgrajen le en akumulator, kateri služi izključno zagonu motorja. Najpogosteje so to izvenkrmni motorji. Večina porabnikov kot so luči in instrumenti delujejo le med delovanjem motorja. Pogosto uporabniki pustijo prižgan radio, polnijo telefon ali priključijo hladilno torbo, kar znatno vpliva na porabo in kaj rado se primeri, da na plovilu ostanemo brez energije za zagon motorja.
V primeru sidranja ali nočnega ribolova je potrebno imeti prižgano belo 360° lučko. Le ta naj bo v LED izvedbi zaradi nizke porabe. V kolikor želite poslušati avtoradio mora biti le ta zvezan tako, da deluje tudi brez kontaktnega ključa za zagon motrja kajti poraba elektronike motorja ni zanemarljiva in kaj hitro lahko izpraznite akumulator. Skratka na plovilu z enim akumulatorjem moramo biti zelo pazljivi, da prihranimo dovolj energije za zagon motorja. Za tovrstne primere se priporoča uporaba AGM akumulatorje, katere je dovoljeno globje prazniti obenem pa zagotavljajo dovolj visoke startne tokove za zagon motorja.
Klasična vezava omogoča popoln izklop napajanja. Odlikuje jo najboljša požarna varnost in možnost varnega odstranjevanja izvenkrmnega motorja. Pri tej vezavi je potrebno predvsem paziti, da je stikalo montirano na takem mestu, da vam ga ne more nihče “po pomoti” izklopiti. V primeru izklopa stikala med delovanjem motorja obstaja zelo visoka verjetnost, da pregori alternator. Izvenkrmni motorji imajo napeljavo pripravljeno s skupnim vodnikom za starter in akumulator.
slika 1: Klasična vezava predvsem za izvenkrmne motorje.
Na naslednji sliki je prikazana vezava, na kateri je alternator priključen direktno na akumulator. Glavno stikalo izklopi porabnike in obenem onemogoči zagon motorja. Ob taki vezavi v primeru glavnega stikala med delovanjem motorja ni bojazni da bi poškodovali alternator. Pri demontaži motorja je potrebno paziti na požarno varnost saj je vodnik med akumulatorjem in alternatorjem vedno pod napetostjo. Vezava kjer je alternator stalno vezan na akumulator je priporočljiva še posebej na plovilih katere se oddaja (čarter) v najem, da uporabniki ne morejo narediti škode ob nepravilni uporabi.
slika 2: Alternator direktno na akumulatorju
Večina izvenkrmnih motorjev ima skupni vodnik za alternator in starter in ju ne moremo ločiti, zato se v praksi za tovrstna čarter plovila veže obstoječo napeljavo motorja direktno na kleme akumulatorja. Pri kakršnih koli delih pa ne pozabite oklopiti napajanja na akumulatorju.
slika 3: Alternator in starter direktno na akumulatorju
2. MANJŠE PLOVILO Z DVEMA AKUMULATORJEMA
To je primer klasične vezave, ki je izhodišče za vse naslednje izvedbe s katerimi dodajamo funkcionalnost avtomatskega polnenja in vzdrževanja akumulatorjev. Po principu te vezave se projektira tudi sisteme na večjih plovilih. Pri plovilu z dvema motorjema Vezava je uporabna za vsa plovila celo do seuporablja na od Osnovni problem je kako zagotoviti požarno varnost ter polniti servisni-ciklični akumulator. med delovanjem motorja za kar zadostuje že samo stikalo za vklop v sili. Med delovanjem motorja ga preklopimo in servisni akumulator se bo polnil. Po ustavitvi motorja moramo ga ne smemo pozabiti izklopiti, da nam servisni porabniki ne bi izpraznili startnega akumulatorja.
Pri tej vezavi že lahko kombiniramo med seboj različne tipe akumulatorje v času polnjenja z alternatorjem. Za start lahko uporabimo klasične startne s tekočim elektrolitom z ali brez vdrževanja in AGM, za servisno grupo pa AGM, klasične trakcijske – ciklične z elektrolitom (pasted, tubular…) ali LiFePo4* akumulatorje. Od klasičnih vam bodo dolgo delovali tisti, ki omogočajo dolivanje destilirane vode. Ciklične akumulatorje brez vzdrževanja močno odsvetujem zaradi veliko krajše življenske dobe. Sedaj se čedalje več govori o LiFePo4 akumulatorjih pri katerih pa moramo vseeno biti zelo previdni, saj je njihovo polnjenje, praznenje in vzdrževanje zelo pomembno in so temperaturno občutljivi in prav tako na prepolnitev ali izpraznenje. Vedeti morate, da že en sam cikel prenapolnenja ali preglobokega izpraznenja LiFePo4 baterije nepopravljivo uniči!! V našem podjetju zato ponujamo samo celovite sisteme, ki tovrstne kritične situacije obvladujejo na preizkušen način.
Slika 4: Klasična-osnovna vezava močnostnih stikal
Zgornja shema je zelo podobna rešitvam večine ameriških plovil kjer uporabljajo okroglo izbirno stikalo “off – 1 – both – 2”. Uporabnik s stikalom “start v sili” lahko starta motor v primeru izpraznitve startnega kumulatorja in vklopi polnjenje servisnega s pomočjo alternatorja ob delovanju motorja. Podobno je pri ameriških plovilih, ko je med delovanjem motorja potrebno preklopiti na “both”.
V kolikor smo bolj pozabljive sorte se izkaže Batery Kombiner za idealno rešitev, kot je prikazano na naslednji sliki. Batery kombiner nadomesti tudi stikalo za vklop v sili. Manjše stikalo za start v sili- start asist lahko montiramo na glavni ali motorni panel daleč od glavnih stikal in mesta montaže baterijskega kombinerja.
Slika 5: Vezava bat. kombiner releja
V kolikor imate na plovilu že montirana glavna stikala za SERVIS, START V SILI in SERVIS potem lahko tak sistem izredno enostavno nadgradite. V kolikor je bilo prej napajanje akumulatorjev izvedeno preko ločilnih diod jih je potrebno demontirati in preveriti, če so kabli vezani na pravilno stran stikal.
Vezava po zgornji sliki zagotavlja izjemno enostavno izvedbo ter varno uporabo plovila tudi neizkušenemu uporabniku, saj s tovrstno izvedbo ne more nikoli ostati brez energije za start motorja, obenem pa je zagotovljeno odlično polnenje brez izgub, ki so normalno prisotne pri diodnih delilnikih. Tudi cenovno je to ena najugodnejših variant za polnenje dveh bank baterij. V praksi se je v več kot dvajsetih letih izkazala tovrstna izvedba energetskega razvoda kot najprimernejša in najvarnejša tako za privatna kot čarterska plovila v celem razponu od 5m do celo 24m.
Ko pridemo na plovilo vklopimo glavna stikala START in SERVIS. Servisne baterije napajajo porabnike kot so luči, radio, hladilnik, instrumenti, VHF… Startna baterija služi samo za zagon motorja. Med delovanjem motorja se normalno pod nobenim pogojem ne sme izklopiti stikala START, vendar se je izkazalo, če je vse izvedeno TOČNO po tej shemi, da tudi to ni problem v kolikor je batery combiner že preklopil saj tako obvaruje tudi alternator, če se že primeri, da se START stikalo pomotoma izklopi med delovanjem motorja.
Ob startu motorja se vedno vzpostavi kontakt s ključem. Startamo motor in alternator prične polniti. Ker je rele preko kontakta dobil napajanje je preklopil in vklopil Batery Combiner (BC v nadaljnem tekstu). Ko alternator dopolni startni akumulator se napetost na njem dvigne na najmanj 13,8V. Elektronika v BC to zazna in preklopi kontaktor. Alternator tako prične polniti tudi servisno grupo akumulatorjev. Ob izklopu motorja rele nima več napajanja, zato odpusti in izključi BC.
Za tiste, ki boste vprašali zakaj ne pustim BC vključenega? Zato, ker ima v vključenem stanju porabo 0,5A in če želim pustiti akumulatorje čimbolj napolnjene ker nas dalj časa ne bo na plovilu, potem je bolje, da je BC izklopljen. BC svojo nalogo odlično opravlja že kot sistem za ločeno polnenje dveh bank baterij in seveda kot emergency stikalo v primeru nuje.
3. Plovilo z ločenim akumulatorjem za BOW THRUSTER in SIDRNO VITLO
Če smo v prejšnjih primerih govorili o sistemu bolj na splošno in opisali sistem zaradi lažje izbire ustrezne rešitve je potrebno poudariti na ključne elemente za uravnotežen sistem. Bow thruster bo dobro deloval samo, če bo imel dovolj zagonskega toka na voljo, akumulatorji se bodo dobro napolnili le, če bo vgrajen alternator ustrezne moči, hladno pivo in ostalo udobje bo na voljo dokler bo dovolj energije – kapacitete servisnih akumulatorjev. Glej sliko spodaj obrobljeno z rdečo. To so trije najpomembnejši elementi katere MORAMO upoštevati. Ponavadi me vprašajo kaj pa startni akumulator? Če poenostavim odgovor lahko rečem, da ta dejansko nima nobene druge funkcije kot obrniti zaganjalnik za nekaj sekund ob vžigu motorja. Alternator, ga v nekaj sekundah napolni zato, ga lahko energetsko gledano na plovilu popolnoma zanemarimo. Pomembno je le, da je dovolj močan za zagon motorja in tukaj se zadeva okoli startnih akumulatorjev konča.
Slika 6: Vezava z dvema bat. kombiner relejema za izvedbo z ločeno grupo baterij v premcu
Servisna grupa akumulatorjev mora imeti dovolj veliko (skupno) kapaciteto, da napaja porabnike. Ponavadi jih za doseganje večje skupne kapacitete vežemo skupaj po 3 in več odvisno od možnosti montaže. Vzporedno lahko večemo le akumulatorje iste kapacitete in istega tipa (startni, ciklični) obenem pa je priporočljivo, da so le ti nabavljeni istočasno in iz iste sarže, kar preverite ob nakupu. V kolikor bi imeli v grupi en akumulator nizke kapacitete (in/ali drugega tipa), ostale pa večje bi to pomenilo, da bi manjši akumulator vedno globje izpraznili. S tem bi ga bolj obremenjevali in posledično prej iztrošili. V skrajnem primeru takemu akumulatorju celice hitreje propadajo. Na dnu se nalaga material in lahko pride do kratkega stika na eni od celic. Če se to zgodi tak pokvarjen akumulator lahko izprazni in poškoduje preostale zdrave akumulatorje. Če okvare na eni od celic nismo prej ugotovili pa to postane očitno, ko sistem polnimo s polnilcem ali alternatorjem, saj se tak pokvarjen akumulator lahko močno segreje, prične smrdeti po gnilih jajcih in v redih primerih lahko celo eksplodira.
Pomembno je vedeti, da so lahko akumulatorji različnih grup (startni, servisni) OB POLNENJU vezani vzporedno. Ko prenehamo s polnenjem moramo grupe razkleniti. Pri polnenju s polnilcem je pomembno in potrebno polniti le servisno grupo, za ostale grupe startnega tipa pa govorimo le o potrebi vzdrževanja za kar zadostuje že zelo majhen tok od 1A dalje. Z vklopoom emergency stikala lahko ročno preklopimo na hitro polnenje startnega akumulatorja in po takem polnenju morate močnostno stikalo zopet postaviti v normalen položaj.
4. Priklop polnilca in solarnega regulatorja
Opisana pravila in način priklopa solarnega regulatorja in polnilca veljajo za vse primere. Ne glede na izvedbo se nikoli ne priklaplja regulatorjev in ostalega direktno na kleme akumulatorja! Za pravilen priklop glej naslednjo sliko.
Slika 7: Pravilna vezava polnilca 230V in solarnega regulatorja
Na priključke akumulatorja naj bo vedno priklopljena le en močnostni kabel!!! V kolikor zares ni druge možnosti za priklop solarnega regulatorja morate obvezno vgraditi le nekaj centimetrov od pozitivne kleme ustrezno varovalko zaradi požarne varnosti.
Zakaj ne priklapljamo polnilca na drugo stran glavnega stikala oziroma na stalen + ?
izjemno pomembno za vzdrževanje akumulatorjev med našo odsotnostjo je, da se akumulatorji ne praznijo po nepotrebnem. Velika večina polnilcev nima visokoomskega izhoda (nima “odprtih” sponk proti akumulatorju), zato obremenjujejo akumulator tudi ko so izključeni. V nekaterih primerih to bistveno pripomore k praznenju akumulatorjev med našo odsotnostjo.
5. Vzdrževanje startnega in/ali bow thruster akumulatorja.
Ob normalnem delovanju motorja ločilni sistem poskrbi, da se akumulatorji polnijo iz istega alternatorja. Ko motor ugasnemo BAT KOMBINER loči akumulatorske grupe, da se energija med njimi ne pretaka. Kot sem že večkrat omenil je za dolgo življensko dobo nujno potrebno vzdrževati akumulatorje in preprečiti njihovo sulfatizacuijo. Za vzdrževanje bi bilo seveda najbolje, da bi imela vsaka grupa akumulatorjev svoj solarni regulator, vendar zaradi dejstva, da standardni startni akumulatorji niso dragi niti zahtevni, lahko vzdrževanje izjemno poenostavimo. Dobro je vedeti, da solarnih regulatorjev še posebej MPPT ne smemo vezati vzporedno. MPPT regulatorji nimajo niti ne morejo imeti več izhodov za vzdrževanje večih grup še posebej ne za različne tipe akumulatorjev (startni-ciklični).
Za vzdrževanej lahko uporabimo izjemno enostavno in učinkovito rešitev, ki vzdržuje podrejene akumulatorje. Schottky dioda (min 4A) poskrbi, da tok teče le v smeri od servisne proti startni grupi. Za tokovni omejevalnik pa si lahko predstavljamo žarnico, ki omejuje tok v primeru velike razlike v napetosti obenem pa izkoristimo nižjo upornost žarnice, ko je nitka hladna in ko se napetost vzdrževanega akumulatorja skoraj izenači s servisnim je padec napetosti na njej izjemno majhen. Naša nova naprava za vzdrževanje akumulatorjev SOLAR/2BAT ima omejevanje toka izvedeno s posebnimi termičnimi upori-varovalkami v kombinaciji z upori PTC/NTC. Vezje je izredno odporno, zanesljivo in odporno celo na prenapetostna praznenja.
Enak problem vzdrževanja startnih grup baterij rešujejo tudi zelo dragi vzdrževalci izdelani v FET tehnologiji, vendar so izjemno občutljivi. Pri delu na plovilih smo jih morali zelo pogosto menjati, še posebej na plovilih Hanse. Naše vezje SOLAR/2BAT Nadomešča tudi potrebo po polnilcih z večimi izhodi, poenostavi montažo, obenem pa se je ta način vezave izkazal tudi kot en najodpornejših za dolgo delo v praksi celo na čarter plovilih. S tem vezjem smo rešili vzdrževanje večih akumulatorjev startnega tipa na plovilu z enim solarnim regulatorjem MPPT. S polnim izkoristkom katero nudi MPPT tehnologija lahko regulator polni SAMO ENO SERVISNO GRUPO ISTOČASNO. Pri uporabi vezja SOLAR/2BAT dejansko servisni grupi akumulatorjev “krademo” del toka za vzdrževanje, katerega solarni regulator niti ne občuti, zato lahko deluje z maksimalnim izkoristkom.
slika 8: Vzdrževanje startne grupe s pomočjo SOLAR/2BAT vezja. Schotki dioda in žarnica predstavlja princip delovanja vezja SOLAR/2BAT!
OPOZORILO:
V primeru, da za vzdrževanje startnega in/ali Bow Thruster in sidrnega akumulatorja niste uporabili vezja SOLAR/2BAT ampak ste ga izvedli v samogradnji s pomočjio schottky diode in žarnice pazite, da se žarnica ne tišči žic. V primeru napake na startnem akumulatorju se zaradi razlike napetosti le ta greje. Večja kot je razlika v napetosti bolj se greje – sveti. Obvezno montirati na način, da se ne tišči kablov. Montaža mora biti izvedena požarno varno !Pri našemu novemu vezju s termičnimi varovalkami SOLAR/2BAT gretje ne predstavlja problema saj termični element odklopi tak akumulator.
Polnilci z več izhodi so le v redkih primerih dovolj kvalitetni, da bi jih priporočal. Najkvalitetnejši z več izhodi so predvsem tisti, z najvišjega cenovnega razreda po katerih pa navtiki zelo redko posegajo, še posebej v primeru samogradnje. Vsi ostali polnilci z več izhodi imajo zaradi nižje cene izhod na več akumulatorjev zelo poenostavljen. Ponavadi uporabijo le močnostne diode, ki pa v praksi drastično pripomorejo k zelo podpovprečnemu delovanju. Na plovilih so energetsko najbolj obremenjeni akumulatporji SERVISNE GRUPE, zato je pomembno, da izberemo polnilec, ki jih bo lahko dovolj hitro in kvalitetno napolnil. V kolikor polnilec izbiramo le po številu izhodov delamo veliko napako kajti najkvalitetnejši polnilci nimajo izhodov za startne akumulatorje. Kvalitetnejši polnilci namreč “poslušajo preko priključkov napetost, šum, spremembo napetosti po času ob danem toku, temperaturo in še nekaj parametrov preko katerih zaznava stanje akumulatorja v realnem času in sproti prilagaja polnenje glede na zmožnost sprejemanja energije. Za vzdrževanje startnih akumulatorjev je dovolj le opisano vezje. Po daljši odsotnosti pa je priporočljivo startni akumulator s pomočjo stikala za vklop v sili povezati z servisnimi in jih takrat regenerirati s hitrim in kvalitetnim polnenjem polnilca, ki je vezan na servisne akumulatorje.
Izjemno kvalitetne polnilce domače proizvodnje smo pred leti razvili in proizvajali za potrebe Elana. Le ti so po skoraj dvajsetih leti še vedno zelo cenjeni med najzahtevnejšimi navtiki ter v čarterju. Najdete jih na naši strani v CENIKU ENERGIJA NA PLOVILU.
V naši ponudbi in ceniku VICTRON.
Ne pozabite, odslužene akumulatorje ste dolžni oddati na zbirno mesto! Lahko jih oddate tudi pri nas, kjer jih proizvajalec sproti odpelje v razgradnjo.
Priključki Bosch avtomobilskega releja, kakršnega se pogosto uporablja v za porabnike okoli motorja
