Kupujecie stary jacht w Szwecji. Jacht miał kiedyś instalację odpowiadajacą potrzebom tamtych czasów, tamtych odbiorników, czyli biedną. Ząb czasu, ząbki szczurów oraz kruszenie się izolacji zrobiły swoje. No i różnego rodzaju naprawy oraz modernizacje.

W ciągu kilku ostatnich dni pomagałem przyjacielowi kupić wymarzony jacht. Dziesiątki maili, wiele godzin rozmów z większością morskich państw Europy. To co mnie uderzyło, to powtarzający się refren wypowiedzi sprzedających, który dla 25 letniego jachtu brzmiał prawie zawsze tak samo: Charging is ok., but the rest of installation…. I tu następowało enigmatyczne od: “check must be done” – co oznacza, że kiedyś na oczach właściciela coś zadziałało i poruszając kabelkami, kopiąc w panel rozdzielczy i szarpiąc kable w maszcie być może coś się zaświeci.. do „definitively must be upgraded, you see…” – co oznacza, że należy ją wypruć i położyć od nowa.

Zatem w tym odcinku zajmiemy się właśnie „the rest of instalation” pochylając się wyłącznie nad jednym zagadnieniem: jak właściwie naładować akumulatory. Odbiorami zajmiemy się w następnych odcinkach. Mam nadzieje, że uważni Czytelnicy przeczytali poprzednie odcinki publikowane u Don Jorge i wiedzą już wszystko adaptacji i nakłanianiu przekonstruowanych alternatorów do wiernej służby na morzu.

Dlaczego teoretycznego? Ponieważ instalacji jachtowej powinniśmy mieć co najmniej 2 rozdzielone banki akumulatorów – jeden hotelowo-nawigacyjny, a drugi dedykowany wyłącznie do rozruchu silnika. Mamy teraz cztery główne standardy rozwiązań. Spośród nich wybierzecie mutacje, która będzie najbardziej odpowiednia dla Waszego jachtu.

Zaczniemy od najbardziej tradycyjnego, najtańszego i najbardziej uciążliwego wariantu rozdziału zasilania. Bazuje on na jednym alternatorze i przełączniku żargonowo nazywanym 1,2, 1+2.

Rysunek 2 Wygląd typowego przełącznika stosowanego w rozdziale prądu ładowania na dwa banki aklumulatorów

Jak taki przełącznik jest zbudowany? Konstrukcja jego jest bardzo prosta. Jednak jak pisałem już wcześniej kupujemy je zawsze z najwyższej półki. Dlaczego? Ponieważ w tanich przełącznikach, pomijając korodujące styki, ich rozwiązanie nie gwarantuje nam takiej funkcjonalności jak na rysunku, to znaczy, że przy przełączaniu akumulatorów w trakcie pracy silnika alternator jest stale pod obciążeniem. Jeżeli jest inaczej, to zajrzyj do wcześniejszych artykułów i postów Kolegów, jakie są przykre tego konsekwencje.

No dobrze. Ale jak ma działać taki układ? Prosto. Do każdego akumulatora podłączamy woltomierz (są one na tyle tanie, że nie warto komplikować sobie życia instalacją dodatkowego przełącznika). Jeżeli jednak chcemy dla oszczędności mieć tylko jeden woltomierz to włączamy go w układ jak na poniższym rysunku.

d. Przy wyłączonym silniku w położeniu 1+2 napięcie średnie połączonych akumulatorów

Uwaga! W tym rozwiązaniu połączenie 1+2 nie ma żadnego sensu. Używamy jednak tego wyłącznika (w wykonaniu BlueSea) ze względu na funkcję AFD zabezpieczającą alternator (patrz wcześniejsze artykuły, gdzie podałem schemat jego wpięcia w obwód prądu wzbudzenia alternatora).

Dlaczego jednak sugerowałem użycie 2 woltomierzy? Ponieważ licho nie śpi (a na jachcie w wysokim morzu jest szczególnie bezsenne) i może się zdarzyć, że niepostrzeżenie będzie się rozładowywał akumulator rozruchowy. Takie przypadki przytrafiały mi się na czarterowanych jachtach, w których kultura obsługi technicznej jest zazwyczaj pod zdechłym psem. Myślę, że dokładna obserwacja przyrządów to dobry nawyk – zawsze dużo łatwiej jest zapobiegać niż leczyć.

Zamieściłem tutaj klasyczny miernik laboratoryjny (wychyłowy), gdyż jego cena wynosi około 10 zł. W najdroższym rozwiązaniu możemy wpiąć tutaj wodoodporną kombinację woltomierza i amperomierza (około 160 zł). Obserwowanie prądu ładowanie jest niezwykle pouczające. Jeżeli dodatkowo zastosujemy regulacje prądu wzbudzenia alternatora Krzyśka Putona (publikacja na SSI wkrótce), to mamy 100% gwarancji nie tylko pełnego naładowania akumulatorów, ale też ich istotnie dłuższej żywotności. Według mojej obserwacji starannie konserwowany tani, klasyczny akumulator w technologii wapniowej potrafi na jachcie pływającym po Bałtyku wytrzymać 6-7 lat, a nie 3 (na ciepłych wodach trochę krócej).

Jakie są wady tego prostego rozwiązania? Przede wszystkim musimy pamiętać, aby ręcznie przełączać ładowanie. Używanie przełącznika w pozycji 1+2 (praktykowane na jachtach klubowych) prowadzi szybko do uszkodzenia jednego z banków z powodu permanentnego niedoładowywania.

Czy można to zautomatyzować? Tak – na trzy sposoby. Pierwszy z nich jest tani, prosty, ale obciążony pewną wadą genetyczną (o czym za chwilę). W rozwiązaniu tym użyjemy separatora diodowego.

Każda z diód działa jak zawór jednokierunkowy nie dopuszczając, aby akumulatory rozładowywały się wzajemnie. Skąd wziąć diody?

Kupicie je na aukcja w cenie od 2 do 20 zł za sztukę. Najtańsze i bardzo dobre jakości są z rosyjskiej elektroniki wojskowej. Powinny mieć parametry 75-100 A /300-600 V. (są najbardziej typowe). Instalujecie je zawsze na radiatorze – ale uwaga – na miedzianym, a nie aluminiowym, ze względu na środowisko morskie.

Jakie są zalety tego rozwiązania? Bezobsługowość. Wady? Niestety na diodzie występuje spadek napięcia rzędu 0,7 V. Istnieją diody z mniejszym spadkiem napięcia – rzędu 0,3 V (Schottky’go). Ale mimo wszystko jest to problem, jeśli nie zastosujecie regulowanego wzbudzenia alternatora.

Jeżeli zastosujecie, to problem w ogóle nie występuje, gdyż po prostu w ustawieniach skorygujecie wartość napięcia na wyjściu z alternatora. Jeżeli regulator wzbudzenia, taki jak projektuje Krzysiek Puton dla SSI, będzie odczytywał napięcie na zaciskach akumulatora, to problem w ogóle nie wystąpi – korekta będzie następowała automatycznie.

Niestety przy długich przelotach na silniku układ ten jest niebezpieczny. Zauważmy, że dwa banki są połączone faktycznie równolegle. Zatem mniejszy akumulator rozruchowy naładuje się szybciej, zanim naładuje się głęboko rozładowany akumulator hotelowy. Czyli przy długiej pracy doprowadzimy do gazowania akumulatora rozruchowego i jego uszkodzenia. Tani pomysł na uniknięcie? Zastosowanie przełącznika 1,2, 1+2 i uwaga: STANDARDOWA PRACA W TRYBIE 1+2 oraz monitoring stanu każdego z nich. Gdy widzimy, że akumulator rozruchowy osiągnął już stan naładowania przełączamy ręcznie całość ładowania na hotelowy (i prosimy Anioła Stróża, aby nam przypomniał potem o powrocie do układu 1+2.

Istnieją również inne i eleganckie (ale nie tanie) rozwiązania. Poniżej przykład separatora bezstratnego Argofet oraz jego sposób podłączenia do instalacji. Podobnie do opisanych wyżej diodowych izolatorów baterii akumulatorowych, izolatory FET pozwalają na jednoczesne ładowanie dwóch albo więcej baterii z jednego alternatora (lub pojedynczego prostownika sieciowego, gdy zasilamy nasz jacht z lądu). Ich zaletą jest to, że w przeciwieństwie do izolatorów diodowych, izolatory FET mają znikome straty napięcia. Spadek napięcia jest mniejszy niż 0,02-0,03 V przy małych prądach i średnio około 0,07 -0,1V na większych prądach. Dodatkowe wyprowadzenie jest niezbędne, aby można było wzbudzić alternator

Rysunek 8 Przykład separatora dzielącego prąd na akumulator rozruchowy oraz dwa niezależne akumulatory hotelowe

Bardzo sobie cenię rozwiązania polskiej firmy Intelle. Oto przykład bardzo łatwo konfigurowalnego podłączenia separatora tej firmy do 4 niezależnych akumulatorów.

Rysunek 9 Rozwiązanie polskiej firmy Intelle. Proszę zwrócić uwagę na łatwość konfigurowania połączenia mikrprzełącznikami

W Intelle możecie kupić też istotnie tańsze rozwiązania – które dobrze się sprawdzą przy prostszych instalacjach.

Trzecie sposób to użycie separatora przekaźnikowego. Oto schemat ideowy. Tego konkretnego modelu użył Edek Zając przygotowując się do startu w Jester Challenges. Rozwiązanie takie skopiowałem jako tymczasowe na mojego Donalda. Docelowo mam zamiar zastosować rozwiązanie z dwoma osobnymi alternatorami. Oto ono:

Jak działa taki układ? W czarnej skrzyneczce znajdują się dwa przekaźniki sterowane przez układ pomiaru napięcia. Gdy w zadanym czasie napięcie na akumulatorze rozruchowym osiągnie zadaną wartość przekaźnik odłącza go i załącza ładowanie akumulatora hotelowego. Jednocześnie cyklicznie bada napięcie na akumulatorze rozruchowym. Jeśli spadnie ono – ładowanie zostanie przekierowane do akumulatora rozruchowego. Ponieważ przełączanie odbywa się za pomocą przekaźników nie ma tutaj spadków napięć na zaciskach akumulatora – jak w przypadku separatorów diodowych.

Poniżej zamieściłem rzeczywisty diagram pokazujący w szczegółach zabezpieczenie takiej instalacji oraz zalecane zwymiarowanie.

Podsumowując: mamy cztery sposoby rozdzielenia ładowania na dwa banki akumulatorów.

To klasyka rozwiązań. Który z nich uważam za najlepszy? Opisany wcześniej sposób 5 – dwa niezależnie regulowane alternatory. Instalacja jest prosta, a na wypadek awarii alternatora zawsze potrafimy przełączyć ładowanie na drugi alternator.

Rozwiązanie	Zalety	Wady	Średni koszt realizacji
Użycie ręcznego przełącznika	Prostota, niski koszt	Nieodporność na roztargnienie kapitana. Wymaga czujnego monitoringu	Około 80-120 zł
Użycie separatora diodowego stratnego	Bezobsługowość, niski koszt przy wykonaniu własnym	Spadek napięcia na diodach. Układ nie nadaje się do zastosowania, jeśli nie możemy regulować napięcia ładowania alternatora	20-300 zł (wykonanie własne i wykonanie fabryczne)
Użycie separatora diodowego bezstratnego	Bezobsługowość, nie jest wymagana korekta napięcia ładowania w większości przypadków.	Stosunkowo wysoki koszt. W określonych sytuacjach ryzyko uszkodzenia jednego z akumulatorów (przeładowanie)	500-850 zł i więcej
Użycie separatora przekaźnikowego	Bezobsługowość, nie jest wymagana korekta napięcia ładowania	Stosunkowo wysoki koszt	700-1000 zł
Dwa osobno regulowane alternatory	Rozwiązanie o najwyższej pewności działania	Wymaga wykonania konstrukcji mechanicznej mocującej nowy alternator. W ciasnej komorze silnika może być kłopot z miejscem	500-800 zł

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

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

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