Star Stream Shipping AB

http://www.mamut.com/homepages/Sweden/1/18/starstream/subdet33.htm

Generatorer, Laddare, Batterisystem, Säkringscentraler, Kabeldragning

Generatorer

Detta 1:a avsnitt handlar enbart om generator på huvud och hjälpmaskiner, ej elverk.
Här beskrivs de olika typer som finns, och användningsområden.

Generatortyper

Det finns egentligen två grundtyper, Likströms- och Växelströmsgeneratorer.

Likströmsgenerator

Likströmsgeneratorerna är i det närmaste utdöda, men förekommer faktiskt på många äldre motorer som exempelvis Scania D 400-800 serien och Volvo TD 96 m.fl.
Den är att se som en elmotor, som är oerhört beroende av varvtalet för att leverera ström och spänning av användbar storlek.
Låg verkningsgrad så länge motorn inte körs på fullvarv ger nackdelar i form av dålig laddning och dålig strömkapacitet vid lågvarvskörning.

Växelströmsgenerator

Här har vi en konstruktion som ger rejäl effekt även på låga varv.
Växelströmsgeneratorn levererar en alternerande spänning, precis som elnätet hemma, men tack vare inbyggda likriktardioder i bryggkoppling erhåls en helvågslikriktning så att det erhållna slutresultatet är likström / likspänning.

Växelströmsgeneratorn har avsevärt bättre verkningsgrad, varför den kan leverera hyfsad effekt redan på tomgångsvarvtal.
Den ger naturligtvis mer effekt vid höga varvtal, men klarar att hålla laddspänning / ström och att försörja förbrukare även vid lågvarvskörning.

Laddningskarakteristik

De som har några år på nacken och kommer ihåg bilarna med likströmsgenerator och även gamla 6V systemen, minns säkert att batteriet inte var något man behövde byta speciellt ofta, bilar med 10-15 år gamla batterier var inte ovanligt..

Sedan kom revolutionen med växelströmsgeneratorer, och plötsligt höll inte ett bilbatter mer än 2 år!
Batteriutvecklingen hängde inte riktigt med i början, och den effektivare laddningen kokade sönder många batterier.
Växelströmmaren klarade nämligen att snabbladda batteriet på en 30-45 minuter, något som likströmmaren inte hade kapacitet för.
I början var dessutom laddningsregulatorerna för växelströmmarna inte så avancerade, men med dagens teknik sköts detta mycket exakt.

Att tänka på...

Undvik så kallade diodbryggor för att ladda två förbrukningsbatterigrupper på samma generator!

• Diodbryggan har ett framspänningsfall som teoretisk är 0,7 V och praktiskt brukar ligga på 0,9 V....
  Det innebär att istället för en laddspänning på 28,8 V får Du endast 27,9 V vilket gör att batteriet aldrig toppladdas..
• Det är den sämsta batterigruppen som bestämmer laddningen, dvs. om Du har en 100%-ig och en 70%-ig grupp kommer inte 100% gruppen att laddas till mer än 70%...
• Om Du har en nerkörd grupp och en nästan full, kommer generatorn att ösa fullt i båda grupperna, vilket ger sämre livslängd på den friska gruppen.

Det finns generatorer med dubbla uttag, där det är kompenserat för spänningsfallet, och en sådan är att rekommendera för laddning av startbatterierna om man har dubbla maskiner.
Där är skillnaden i förbrukning mellan grupperna så liten att det inte spelar någon roll. Där kan man också använda diodbrygga, men det förutsätter att man byter till en kompenserad laddningsregulator. Det finns att köpa till alla generatormärken.

Har Du dubbla maskiner av modernt snitt som Scania DSI 11 eller Volvo TAMD 100 eller nyare sitter det bautageneratorer på dessa.
Generatorerna har hög kapacitet och är egentligen avsedda att försörja en långtradare med alla dess behov.
Att dessa är överpresterande på ett fartyg där startbatterierna skall laddas och ström levereras till motorinstrumenten, det säger sig självt.

Använd dessa generatorer till Dina förbrukningsgrupper, och montera en liten 35 A generator med diodbrygga på ena maskin, så har Du mer än tillräckligt för att hålla Dina startbatterier i kanonskick...Se avsnittet om batterier.

Felkällor

• Om inte laddningslampan lyser när tändningen slås på tror de flesta att det bara är glödlampan och kör ändå.
  Problemet är att laddningslampan ligger i fältlindningen och om den är trasigt ger generatorn ingen laddning.
  Kontrollera också att Du sätter dit en med samma strömstyrka / effekt...står det 4W på lampan skall det vara det..
  står det 0,2A skall det vara det...VIKTIGT!
• Om laddningslampan inte slocknar vid gaspådrag, kan det vara generatorremmen som slirar, särskilt om lampan flämtar..
  Lyser lampan vid tomgång, kontrollera att Du har rätt tomgångsvarvtal.
• Är Du osäker, anslut en voltmeter och kontrollera spänningen på tomgång och fullvarv..på tomgång skall det vara ekvivalent med batteriets vilospänning eller något högre...vid varvning skall spänningen stiga till 14,4 respektive 28,8 V om generatorn laddar som den skall..
• Får Du inte riktigt laddning vid dessa kontroller beror det troligen på att en av dioderna har gått sönder..
  Dessa sitter i en halvcirkel på generatorns baksida och består av två sorter..
  Du kan mäta dessa med en ohmmeter genom att löda loss dess kabelanslutning. Mät därefter mellan diodens infästning och kabelanslutning..
  Mät och byt sedan plats på testkablarna..Du skall bara få utslag åt ett håll...får Du utslag åt båda håll eller inte alls är dioden defekt...
  Denna typ av dioder är inte dyra och saluförs bl.a. av Clas Ohlsson, dioden är inpressad i plattan och är lätt att byta..Du måste dock ha en lödkolv med lite kräm för att löda anslutningarna.
• Ett bra sätt att veta om generatorn fungerar rätt är om motorns varvräknare är ansluten till klämman märkt "W" på generatorn.
  Slutar varvräknaren att fungera, eller beter sig konstigt kan Du lugnt räkna med att generatorn är defekt.
  Varvräknaren går sällan sönder.

Batterisystem

Batterier ombord är sällan den bit som planeras ordentligt, läs sidan och se hur Du kan förbättra Ditt system.

När vi pratar om batterier till båtar är det oftast bilbatterier eller fritidsbatterier som folk tänker på.
Nu skall vi prata fartyg så vi börjar i en annan ände.

Ombord på ett fartyg med säg två maskiner och en massa utrustning bör det se ut ungefär så här:

• Startbatterigrupp SB
• Startbatterigrupp BB
• Startbatterigrupp Elverk
• Förbrukningsgrupp SB
• Förbrukningsgrupp BB
• Nödgrupp

Startgrupper.......

Det blir alltså en hel del. Vad avser maskinerna så skall varje maskin ha en egen startgrupp för att säkerställa att Du alltid får igång en maskin i ett nödläge.
På startgrupperna skall ingen annan förbrukning finnas än maskinens startmotor och dess instrumentsystem.
På detta sätt garanteras Du att startgruppen inte urladdas av andra saker.
En huvudbrytare till varje grupp är en självklarhet. Varför pratar vi grupper kanske Du undrar, jo vid 24V system fordras ju minst 2x12V batterier alltså en grupp.
Startbatterierna har som uppgift att lämna en mycket hög ström under kort tid, de skall alltså vara avsedda för detta. Det är ett bilbatteri..

Hur stort då? Ja det räcker faktiskt mer än väl med 2 st seriekopplade 70Ah batterier till en stor Scania. Banner har ett litet startbatteri på 12V 70Ah som levererar en startström på 550A vid -20 grader under ganska lång tid. Då förstår Du att om Du har ett uppvärmt maskinrum räcker dessa till mycket gnidande, men dieslarna slår ju igång på direkten.
Det viktiga är dock att ha en separat laddare för startgrupperna. De skall alltid vara fulladdade. Det räcker med en liten laddare på 10A för att hålla startgruppen i toppskick. Ex.vis Tystor 10 är idealisk.
Köp ingen billig laddare utan elektronisk övervakning, det enda resultat Du får är överladdade och sönderkokade batterier.
Laddaren skall ju vara ständigt inkopplad.

Förbrukningsgrupper.....

Här är det skillnad. Dessa batterier skall kunna klara ett ständigt pågående strömuttag med relativt liten strömstyrka under lång tid. Här kan Du inte använda bilbatterier eller som de flesta föredrar, lastbilsbatterier.
Dessa är inte gjorda för detta bruk, varför livslängden på dem brukar stanna vid två år. Det blir mycket dyrt i längden.
För att uppnå maximal prestanda skall Du satsa på ventilerade blygelebatterier eller Nifeceller som båda klarar detta arbetssätt.
Visst är dom dyra, men gör en jämförelse.

4 st lastbilsbatterier a 160 Ah ger 24V 320 Ah till en kostnad av 4 x 3200:- i bästa fall dvs. 12800:-
Garanti 1 år. Beräknad livslängd 2 år ger en årskostnad på 6400:-

12 Hawker ventilbatterier a 308Ah ger 24 V 308 Ah till en kostnad av 12 x 1800:- i bästa fall dvs. 21600:-
Garanti 10 år. Beräknad livslängd 13-17 år. Ger om man räknar på 15 år en årskostnad på 1440:- 

Jadå det blir ett skapligt hål i plånboken på en gång, men det är ändå det bästa.
Ur servicesynpunkt ger det också stora fördelar, när en cell går sönder på lastbilsbatteriet är det bara att byta hela a 3200:-
medan Du bara byter den enskilda 2 V cellen i det andra fallet dvs. 1800:-
Fördelen med de speciella förbrukningsbatterierna är också att de har en flackare urladdningskurva, de håller alltså spänningen på rätt nivå längre.

Till förbrukningsbatterierna skall Du ha en exklusiv laddare som har tillräcklig kapacitet för att helt återställa batterierna på 12 timmar utan att snabbladda eller överladda, gärna med temperaturkompensering.
Dessutom skall Du ha en separat generator med elektronisk reglering, på Huvudmaskinen som tar hand om underhållsladdningen och förbrukningssbehovet under gång.
När Du sedan ankrat i Din vik har Du ett paket med fulladdade batterier att nyttja.

Nödgrupper.....

Vadå Nödgrupper???
Ja, det är faktikt krav på yrkesfartyg. Som Du sett på konventionella lanterncentraler så finns det två "Till" lägen på dessa, en via ordinarie strömförsörjning, och en via Nödström.
Nödgruppen är oftast placerad på separat plats långt ifrån de ordinarie grupperna.
Det som skall kunna försörjas av Nödgruppen är i första hand Nödbelysning, Radiosystem och Navigationsljus, i andra hand övrig hjälputrustning som länspumpar och liknande. Detta skall fungera under 12 timmar.
Som Du förstår så om Du begränsar Din utrustning så behövs ingen jätteanläggning för Nödgruppen, två eller fyra st 12V 48 Ah Hawker-celler räcker länge.
Det är viktigt att Du använder blygele med ventilreglering hit också, de skall ju stå oanvända men fulladdade förhoppningsvis för evigt.

Placeringar....

Tänk på att batterier inte får finnas i maskinrummet så vida de inte placeras i separat skåp med ventilation från utsidan. Undantaget är Hawker-batterierna som är godkända för bruk i flygplan.
Som Du vet avger vanliga blybatterier knallgas vid laddning, och om denna inte ventileras ut från maskinrummet kan Du räkna ut vad som händer vid gnistbildning.
Vid överladdning ökar dessutom knallgasbildningen drastisk och därmed även riskerna.

Säkringscentraler

Här lär Du dig hur Du skall planera ditt huvudsystem för 24V och får en del tips från de stora fartygens system.

När Du bygger en elcentral så tänk på att planera för de förbrukare som Du kommer att få i framtiden så Du tar till ordentligt.

Glöm alla gamla elcentraler med porslinssäkringar och liknande. I ett modernt fartyg använder man automatsäkringar och enhetscentraler även på 12 och 24V systemet.
Det går utmärkt att använda automatsäkringar för 220V system. Det är ju strömstyrkan som skall begränsas, inget annat.
Dessutom är dessa säkringar avsevärt billigare än båtbutikernas s.k. automatsäkringar och kvaliten är avsevärt högre. Det är också enkelt att göra snygga proffsiga installationer då dessa enheter följer DIN standard (Deutsche Industrie Normen) och kan kombineras med en mängd andra tillbehör.

Centralen på bilden är en landströmscentral för 400/240V AC men kunde om Du bortser från jordfelsbrytaren lika gärna varit för 24V.

En sådan här central finns i en eller 2 modulrader och rymmer 10 respektive 20 automatsäkringar som enkelt snäpps fast på en DIN skena.
Enklare kan det inte bli. Säkringarna finns från 2 Ampere upp till 63 Ampere både enkla och dubbla.
Slösa med säkringarna och se till att alla förbrukare så långt som möjligt har sin egen säkring. Det är ju inte så roligt om både belysningar och annat slutar fungera för att det blir kortslutning i en ventilationsfläkt, som kanske inte är alldeles nödvändig.
På stora fartyg används ett speciellt system som går lika bra att använda i det lilla fartyget.

Matningspänningen till förbrukarna delas upp i tre enheter, med separata säkringscentraler enligt följande:

• Livsviktiga förbrukare
  
  Länspumpar, Navigationsljus, Navigationsutrustning, Övervakningsinstrument, Radiosystem, Nödbelysning, Larmsystem
  Ankarspel, Brandpumpar och liknande.
• Viktiga förbrukare
  
  Värmesystem, Allmänbelysning, Fläktar, m.m.

• Mindre viktiga förbrukare
  
  Övrig belysning, andra mindre viktiga förbrukare.

Dessa tre avdelningar styrs av varsin Huvudbrytare och i händelse av fel på elsystemet kan en av dessa brytas för reparation utan att de andra påverkas.
I ett nödläge där Du måste hushålla med strömmen i batterierna så stänger man av systemen i prioritetsordning för att få tillräckligt till Livsviktiga förbrukare. Allteftersom läget sedan förvärras kan Du slå av säkringarna på respektive enhet efter behovet.

Apropå fel, skaffa Dig en mätpenna för snabb felsökning. Det räcker utmärkt med en som på bilden. Den mäter lik- och växelspänning från 6V upp till 400V.
                                          

Så småningom kommer Du på den här sidan att kunna hämta några PDF-filer med enkla skisser på hur en central och ett helt system byggs upp. Under våren kommer vi även att öppna en webbutik där Du kan handla de elgrejjor Du behöver till mycket förmånliga priser.

Kabeldragning

Enkla grundregler för snygga och fungerande kabeldragningar, tips om kablar och metoder.

På denna sida skall vi tills vidare enbart tala om 12 & 24V system då 380/220V AC kräver lite annat, vi återkommer till detta senare.

När vi pratar polaritet här så pratar vi om minus (-) och plus (+). Jord är ett begrepp som hör hemma på ett annat plan vad gäller fartyg.
Vi skall ta upp det oxå.
Vid alla kablar och detaljer anges normbeteckningen inom parentes, lär Dig dessa så blir det inte så trångt på ritningarna.

Några enkla grundregler:

• Använd enhetliga färger, d.v.s. Svart (sv) för minus (-)  Rött (rö) för plus (+) vad gäller alla matningskablar. För signalkablar kan man använda ex.vis Grå (gå) eller annan valfri färg. Signalkablar är kablar som vidarebefordrar information. T.ex. givarekabeln från oljetrycksmätaren. Den ger visserligen en minussignal men en varierande sådan. Får alltså inte användas som minuspunkt.
• Köp professionella kabelmärkningar, det är ovärdeligt vid felsökning och ändringar i systemet. Dessa kostar inte många kronor men är värda hur mycket som helst. Det finns fler sätt att märka på , ex.vis ett tresiffrigt nummer där första siffran talar om vilken grupp av kablar det gäller, Exempel 311 där trean står för motorinstrument och elvan för kabelnumret. Eller hur Du själv vill lägga upp det.

• Gör flödesritningar innan Du börjar, skriv ned alla förbrukare som Du räknar med  skall finnas i systemet. Allteftersom Du kopplar in dem bockas de av.
• Använd rejält tilltagen kabelarea när Du drar till olika ställen, är Du osäker så lägg på en extra grov kabel. Glöm hur det ser ut i Din bil, det är ett billighetssystem för att spara vikt och pengar som till 75% är underdimensionerat, på ett fartyg skall kabeldragningen hålla mer än några år.
• Använd Abikoskor om Du kan ansluta med dessa och köp en riktig tång. Glöm sockerbitar och annat krimskrams.
  Anslutningsplintar för starkström är det som gäller.
• Säkra av alla matningskablar, även de grövsta. En kortsluten startmotorkabel på ett batteripaket på 24V 360Ah blir glödröd på tre-fem sekunder. Använd moderna automatsäkringar för 220V, finns i alla strömvarianter. Glöm gamla elcentraler med porslinssäkringar!

När det gäller dimensionering kan följande beaktas:

• VHF och NMT telefon drar ca 8-10A vid sändning och 12 V matning, det fordrar en kabelarea på minst 4 kvmm vid kortare  kabellängd än 5 meter, har Du längre kabeldragning skall det vara minst 6kvmm helst 10 kvmm. Vid ett spänningfall från nominell spänning på 12,8V till 11,8V faller uteffekten med 30-35%.
• Moderna radaranläggningar av småbåtstyp klarar sig med samma matning som ovan. Men en 24V strutradar eller större anläggning skall ha 16 kvmm. Glöm ej att varje förbrukare skall ha separat minuskabel.
• En däcksbelysning med 5 stycken 40W lampor på 24V förbrukar alltså 5x40=200W vilket motsvarar  8,33 Ampere.
  Lämplig kabelarea är alltså 4kvmm fram till lampcentralen och därefter 2,5 kvmm till varje lampa.
• GPS, Logg och instrument klarar sig utmärkt på 2,5 kvmm. Använd aldrig mindre än 2,5 kvmm till förbrukare annat än instrument.

Jordning

Ett fult ord i fartygssammanhang, men ibland nödvändigt. Elsystemet ombord får aldrig ha minuspolen ansluten till skrovet, detta gäller naturligtvis även pluspolen.
Galvaniska strömmar uppstår ofelbart vid jordfel och äter snabbt upp metallen även om Du har offeranoder. Propellrar, axlar, och roder är det som brukar stryka med först.
Jordning måste man dock ha för andra ändamål, ingen radio fungerar som den skall utan jordning, ofta behöver även radarn vara jordad.

Detta förutsätter följande:

• Att man ordnar en central jordpunkt i skrovet med en rostfri M8 bult och en 10kvmm kabel Gul/Grön (g/g) som dras till en central jordplint. (Får ej kopplas ihop med elsystemet!)
• Att den radio eller radar som skall jordas har flytande likströmsjord, d.v.s. att jorden är galvaniskt skild från matningsspänningen. Kontrollera detta genom att Ohmmäta mellan apparatens jordskruv och minuspolen.
• Tänk på att en bilstereo inte är konstruerad så, vilket innebär att när Du satt fast radioantennen i styrhytten eller masten har Du likströmsjordat hela fartyget på sämsta tänkbara sätt via antennkabelns skärmstrumpa som har minusanslutning i bilstereon.
  Tillverka fästen i nylon eller plast som isolering.

Viste Du att:

• 12 och 24V systemet i en bil eller ett fartyg faller under starkströmsföreskrifterna då strömstyrkan på anläggningen överstiger 50A.
• Ett bilbatteri vid kortslutning eller extrem belastning kan utveckla flera tusen ampere under en lång stund. Oftast begränsas tiden av att batteriet exploderar.