Tobuliname Albin Vega elektros ūkį

Mūsų eksploatuojamų jachtų amžius yra toks, kad elektros instaliacija jose dažnai būna perėjusi ne tik daugelį išbandymų ugnimi bei vandeniu, bet ir patyrusi ne vieną dabartinio ar ankstesnio savininko patobulinimą. Dėl to kai kuriuose mano matytuose laivuose laidų, sujungimų, jungiklių ir indikatorių ūkis, švelniai išsireiškiant, kiek chaotiškas. Laisvu laiku dalyvaudamas šią žiemą vykstančiame Panevėžio jachtklubo laivo Hannie atnaujinime, gavau užduotį pabandyti susisteminti elektros instaliaciją, o ypač – padaryti patogią ir „kvailystėms atsparią“ laivo akumuliatorių pakrovimo sistemą. Šiame straipsnyje bandau atsiskaityti už dalį gautos užduoties – t.y. publikuoju plačiajam pasauliui kai kurias principines schemas.

Bazinę Albin Vega elektros instaliaciją galima apibendrinti struktūrizuota principine schema, kuri parodyta žemiau esančiame paveiksle. Dvi akumuliatorių baterijos BAT1 ir BAT2 prie elektros naudotojų tinklo prijungiamos dviem (kiekviena baterija „asmeniniu“) didelės srovės jungikliais MS1 ir MS2. Abiejų akumuliatorių grandinės gali būti atskirtos arba sujungtos. Punktyrinė linija tarp taškų A ir B rodo laidą, kuriuo variklio elektrinės dalies ir kitų elektros energijos naudotojų grandinės gali būti sujungtos į bendrą grandinę.

BendraPrincipine

Abiejų grandinių sujungimas į vieną turi ir pliusų, ir minusų. Bazinėje Albin Vega elektros instaliacijoje nėra išorinio („kranto“) pakrovėjo, todėl, prisijungus prie elektros tinklo krante, akumuliatoriai kraunami pakrovėją „krokodiliniais“ gnybtais prijungiant tiesiai prie vieno ar kito akumuliatoriaus. Tam tenka atidarinėti laivo grindeles, o po to kentėti po kojomis besivoliojančius laidus, kas yra žiauriai nepatogu. Jei akumuliatorių grandinės atskiros, nepatogumai ir bendra pakrovimo trukmė dvigubėja. Dėl to taškus A ir B naudinga laikyti sujungus. Kitas tokio sujungimo pliusas – veikiant varikliui yra kraunami abu akumuliatoriai. Minusu laikytina tai, kad taip sujungus yra sunkiau suprasti, kokia yra vieno ar kito akumuliatoriaus būklė. Pavyzdžiui, jei vienas iš akumuliatorių ima „mirinėti“, t.y. nebepasikrauna iki reikiamos įtampos (nominaliai 12,6 V, realiai 12,3 V), nesant krovimo šaltinio, antrasis akumuliatorius maitina „mirštantį“, ir po kurio laiko abu akumuliatoriai tampa dalinai iškrauti. Nekontroliuojant nuolat atskirai kiekvieno akumuliatoriaus įtampos, tokia situacija nepastebėta gali tęstis pakankamai ilgai, nes starteriui sukti užtenka ir 11 V, ir dar mažesnės įtampos. Po keleto savaičių tokios eksploatacijos bus sugadintas ir antrasis akumuliatorius. Kita galimybė pasidaryti nemalonumų, kai abiejų akumuliatorių grandinė bendra, yra labiau buitinė. Pavyzdžiui, plaukiant burėmis ilgesnį laiką, neišjungiami didesnės galios elektros naudotojai (šaldytuvas, GPS, VHF radijas, muzikinis centras) iškraus abu akumuliatorius iki tokios įtampos, kurios nebepakaks starteriui sukti. Veikiant žinomiems dėsniams, tokia situacija paprastai paaiškėja labai kritiniu momentu. Laimei, geras senas Albin Vega variklis MD6A turi puikią rankinio starto sistemą. Vis dėlto, niekas nenori patirti streso, kai iki pavėjinių akmenų lieka kabeltovas ar mažiau. Dar vienas susijęs „elektrinės kultūros“ niuansas gali būti tai, kad variklio grandinėje veikiantis akumuliatorius BAT1 gali būti „starterinis“ (t.y. galintis atiduoti daug srovės per trumpą laiką, o po to ilgai krautis), o apšvietimo grandinės BAT2 – gilaus iškrovimo (t.y. galintis atiduoti nedidelę srovę ilgą laiką ir palyginti greitai pakraunamas). Taip pasirinkus akumuliatorių tipus, jų eksploatacija turėtų būti atskirta – BAT2 neturėtų būti perkraunamas didele srove starterio veikimo metu, o BAT1 neturėtų būti naudojamas apšvietimui, šaldytuvui ir muzikai. Vis dėlto, netgi tokiu atveju, kraunant akumuliatorius „iš kranto“ ar ilgesnį laiką motoruojant, abu juos norėtųsi sujungti. Todėl pageidautina turėti galimybę taškų A ir B sujungimą patogiai atjungti bei sujungti ir nuolat matyti abiejų akumuliatorių įtampas atskirai. Mano pasiūlymas – sujungimą daryti žemos srovės grandinėje (ten, kur laidai ploni) ir jį laikyti sujungtą tik tuomet, kai akumuliatoriai kraunami „iš kranto“ arba veikiant varikliui. Borto voltmetras gali būti prijungiamas prie BAT2; tada apie BAT1 būklę bus galima spręsti iš įtampos pokyčio, sujungus A ir B taškus.

Variklio MD6A elektrinės dalies principinė schema, parodyta žemiau, niekuo per daug nesiskiria nuo bet kurio dyzelinio variklio elektrinės dalies schemos, nebent tuo, kad Hannie aušinimo sistema yra „varoma“ elektriniu aušinimo skysčio siurbliu.

VariklioPrincipine

Tai nėra standartinis Albin Vega sprendimas, o ankstesnio šeimininko įdiegtas patobulinimas. Jis veikia gerai, tik reikalauja dėmesio, nes užvedus variklį kartais kyla noras raktelį pasukti į išjungtą padėtį, kas, žinoma, sutrikdytų variklio aušinimą. Užgesinus variklį reikia nepamiršti raktelį pasukti į išjungtą padėtį, nes kitaip bus be reikalo eikvojama akumuliatoriaus energija. Generatorius schemoje parodytas kaip krovimą reguliuojančios relės (RR) išėjimas.

Didinant laivo elektrinio ūkio nauodojimo patogumą, pasiūliau įdiegti elektros instaliacijos patobulinimus, kurie struktūrizuotai parodyti žemiau esančiame paveiksle. Daugiausiai dėmesio patobulinimuose skiriama „worry free“ (kvailystėms atspariam) akumuliatorių pakrovimo ir jų sukauptos energijos naudojimo valdymui.

BendraPrincipinePatobulinta

Pagrindinė laivo instaliacija lieka nepakeista, visi anksčiau įrengti jungikliai ir šviesos veikia kaip veikę, o naujai įvedami elementai skirstomi į pakrovėjus ir dviejų rūšių energijos naudotojus: pagrindinius ir papildomus. Akumuliatorių pakrovimo šaltiniai iš viso gali būti keturi: „kranto“ pakrovėjas (CTEK MXS 5.0), 50 W saulės baterija (neparodyta schemoje), vėjo generatorius (neparodytas) ir MD6A generatorius. Pakrovimo valdymas turi veikti taip, kad bet kurį pakrovimo šaltinį bet kuriuo metu galima prijungti arba atjungti, nepriklausomai nuo to, ką daro kiti pakrovimo šaltiniai ir kokia yra akumuliatoriaus būsena. Abiejų akumuliatorių grandinės gali būti sujungiamos tarpusavyje jungikliu SW5. Akumuliatorių įtampa kontroliuojama skaitmeniniu borto voltmetru, kuris taip pat gali būti atjungiamas jungikliu SW1, kad be reikalo nebūtų eikvojama akumuliatoriaus energija. Pagrindiniai naujai diegiami elektros energijos naudotojai – 12 V rozetės ir USB rozečių lizdai. Įdiegus patobulinimus, Hannie bus du tokių rozečių blokai. Jie gali būti atjungiami jungikliu SW4. Papildoma apkrova – šaldytuvas ir 12/220 V inverteris, kurie taip pat kiekvienas turi savo atjungimo jungiklius – SW2 ir SW3.

Toliau parodyta akumuliatorių krovimo ir naudojimo valdymo principinė schema, joje taip pat iš dalies parodant elektrinių sujungimų tvarką (realioje instaliacijoje elektrinių sujungimų tvarka gali skirtis). Papildomos apkrovos naudojimas yra ribojamas automatiškai kontroliuojant akumuliatoriaus įtampą. Šviesos diodai skirti grubiai akumuliatoriaus būsenos indikacijai: žalias diodas šviečia visuomet, kai sujungti įvadiniai akumuliatorių jungikliai MS2 ir/arba MS1, o geltonas – kai prijungto akumuliatoriaus įtampa (arba abiejų akumuliatorių bendra įtampa) yra 12 V arba didesnė. Papildomos apkrovos valdymo modulis turi galimybę paderinti slenkstinę įtampą rezistoriumi R2 (žr. taip pat principinę šio modulio schemą toliau). Šviečiantis geltonas šviesos diodas taip pat signalizuoja, kad papildomos apkrovos išėjimas yra įjungtas ir galima naudoti šaldytuvą bei 220 V inverterį. Papildomos apkrovos srovė valdymo modulyje apribota 30 A, komutacija elektroninė (be relės), todėl trumpalaikis trumpas jungimas ar kitokia perkrova papildomos apkrovos grandinėje modulio nesugadins.

KrovimoIrNaudojimoVald

Papildomos apkrovos valdymo modulio schema yra toliau parodytoje principinėje schemoje. Diodai VD1, VD3 ir VD4 saugo grandinės elementus nuo priešingo poliškumo elektrinių trikdžių, taip užtikrindami stabilų grandinės darbą. Slenkstinis elementas čia realizuojamas naudojant trijų kojų mikroschemą VV1 (ZM33064), kurios išėjimas (3 koja) įsijungia, įėjime (2 koja) atsiradus 4,6 V ar didesnei įtampai. Ši mikroschema yra skirta mikroprocesorinių sistemų 5 V maitinimo įtampos kontrolei, tačiau stabiliai dirba ir 12 V įtampos grandinėje. Žinoma, reikėtų nepiktnaudžiauti vidine mikroschemos apsauga nuo viršįtampių ir nenusukti slenkstinę įtampą nustatančio potenciometro R2 į kraštinę viršutinę pagal schemą padėtį. Perėjus slenkstinę įtampą, VT1 atsidaro, jis atidaro VT2, taip įjungdamas Vout ir vidutinės galios tranzistorių VT3. Tuo pat metu ima šviesti ir indikacinis geltonas šviesos diodas VD5.

DumpControl

Visa papildomos (balastinės) apkrovos srovė teka per VT3, todėl apkrova į santakos grandinę jungiama per 0,5 omo didelės galios rezistorių, kuris užtikrina įtampos kritimą, esant perkrovai. Tam, kad būtų mažiau pereinamųjų procesų įjungiant ar atjungiant apkrovą, lygiagrečiai su ja įjungta varža R8, per kurią, esant atviram VT3, teka apie 0,12 mA srovė.

Patobulinimai jau yra ištestuoti „lauko sąlygomis“, t.y. prijungti prie laivo, tačiau dar neplaukė. Tikiuosi, kad galutinis testavimas vyks Kuršių marių ir Baltijos bangose po keleto mėnesių. Tada bus galima sugrįžti prie temos ir pakomentuoti, kas buvo gerai, o kas ne.