JAK SPRYTNIE ŁADOWAĆ BATERIE ROZRUCHOWE I JACHTOWE ?

0
88

Za zgodą Jerzego Kulińskiego www.kulinski.navsim.pl

Dobra wiadomość: Tadeusz Lis powrócił do SSI !   Długa absencja, Czytelnicy się domagali, domagali, 

ja monitowałem i nic. I kiedy już wszyscy miłośnicy majsterkowania silnikowego i elektrycznego stracili 

nadzieję – usłyszałem wirtualne stukanie do odedrzwi SSI. Prawdziwa niespodzianka !  Dzisiejsze 

porady powędrują na przeciwległy brzeg Bałtyku. Mam nadzieję, że „krajowcy” też przeczytają. 

Sprawdzimy – SSI nie wstydzi się swojej „poczytności”. Ba – obnosi się z wskazaniami licznika. 

Drogi Tadeuszu – dziękuję !

Poniżej porady dla Andrzeja i Ani 

Pamiętajcie o lifelinach i kamizelkach !

Żyjcie wiecznie !

Don Jorge

————————————————————————-

Szanowny Panie Tadeuszu,

Potrzebowalibyśmy bardzo prostego rozwiązania aby móc ładować baterię rozruchową i jachtową. Dotychczas mieliśmy przełącznik 1,2 1+2 ale pływając okazjonalnie wszystko się chrzaniło, gdy ktoś z załogi zapominał przełączyć 1 na 2, a jak w jednym pływaniu w deszczowe popołudnie zrobiliśmy sobie wieczór filmowy to rano silnik ledwo zapalił (dziękujemy za ten patent z wtryskiem WD40 – zadziałało!) ponieważ ktoś się pomylił i zostawił akumulatory w położeniu 1+2.

Chcieliśmy zrobić rozwiązanie na dwóch diodach Schottkego, tak jak Pan to opisał na SSI, ale nie mogliśmy dostać takich o odpowiednim amperażu. Zwykłe diody mają spadek prawie 0,8V, a nie ma jak przesterować napięcia regulatora który jest zabudowany w alternatorze.

Czy mógłby Pan opracować i podpowiedzieć jakieś tanie rozwiązanie – najchętniej jakiś automatyczny przełącznik 1,2 i 1+2 bo to rozumiemy. Najlepiej niezbyt drogi i bez elektroniki. A jeżeli z elektroniką to taką, którą można kupić w sklepie i podłączyć – sami raczej nic nie zlutujemy. Ten sezon dokulamy się jakoś na starych akumulatorach, ale na wiosnę musimy kupić nowe baterie. Z Waszych artykułów z Jurkiem zrozumieliśmy, że inny musi być akumulator rozruchowy, a inny jachtowy. Nam by pasowało, aby najlepiej były takie same, bo mamy gotowe skrzynie. Nasza łódka to szwedzki H-35. Mamy solara 150 W. Może dołożymy drugi taki. Motor Beta Marine 25HP, na nim alternator 12V 150 A (trochę za duży, ale stary się spalił i kupiliśmy go tanio w bazie transportowej, a uchwyty pasowały bez przeróbki, wystarczyło przełożyć flanszę). Mamy z nim pewien kłopot bo szybko strzępi się nam pasek klinowy – fachowiec powiedział że to z braku równoległości kół, ale sprawdzaliśmy długim kątownikiem ślusarskim i wszystko wygląda ok. Paski są słabej jakości?

Pozdrowienia i serdeczne podziękowania dla Pana i Jerzego. Wasze artykuły wyciągnęły nas na morze, jeszcze zanim przeprowadziliśmy się do Szwecji.

Andrzej Popławski, „Skyner”e

—————————————————–

Szanowna załogo „Skynere”, Szanowny Kolego Andrzeju,

Dziękujemy za ciepłe słowa. Musiałem trochę pomyśleć, gdyż wymóg prostoty i taniości jest zawsze dużym wyzwaniem dla konstruktora.  Zaprojektowałem dla Was dwa rozwiązanie, które powinny zamknąć się w kwocie poniżej 100 lub 150 zł.

W każdym wypadku ich sercem jest wodoszczelny stycznik od wyciągarki o prądzie przenoszonym od 200 do 500A. Koszt takiego stycznika to około 60-70 zł.

Jeżeli chodzi o akumulatory to temat jest bardzo szeroki, ale odpowiadając na Państwa konkretne potrzeby, gdy macie własny jacht i chcecie minimalizować zarówno nakłady inwestycyjne (w przybliżeniu równe sumarycznej cenie zakupu loco pokład jachtu), jak i koszty eksploatacyjne (koszt 1kWh zmagazynowanej energii) to proponowałbym pewne niekonwencjonalne rozwiązaniem (o kosztach sumarycznych – patrz koniec artykułu). 

Proponuje Panowie zastosować cztery identyczne akumulatory po 90-110 Ah (nie protestujcie że to za dużo – patrz dalsza część artykułu)– ale podwójnego zastosowania: rozruchowo-zasilające. Jako przykład (podkreślam tylko jako przykład) rozważcie Tuborg Dual AGM Marine&Starter 12V 90Ah 900A (oznaczenie kodowe: TDA590-090, koszt 500-600 zł brutto)

Jeden z nich będzie rozruchowy, a trzy spięte równolegle będą stanowiły baterię hotelową. Co roku będziecie rotacyjnie wymieniać jeden akumulator hotelowy z akumulatorem rozruchowym. Układ jest najprostszy z możliwych. Oto on.

Rysunek 1- schemat ideowy instalacji

.

Zasada działania jest następująca.

1. Przekręcamy stacyjkę w położenie nr 1. Na przekaźnik zostaje podane napięcie z lampki ciśnienia oleju silnika (u Panów będzie to przewód numer osiem – patrz schemat poniżej). Przekaźnik rozwarł styki cewki stycznika. Akumulatory hotelowe (zakładamy czarny scenariusz pełnego rozładowania) ani nie obciążają zdrowego akumulatora rozruchowego (po lewej stronie) ani rozrusznika (przez istotnie zwiększony prąd alternatora).

Rysunek 2 – schemat okablowania Beta Marine 25

.

2. Teraz przekręcamy kluczyk w położenie nr 2. Grzejemy świece żarowe.

3. Następnie pokonujemy opór sprężyny i włączamy rozrusznik. Silnik się po kilku sekundach uruchamia, nabiera obrotów i gdy ustabilizuje się praca zgaśnie lampka ciśnienia oleju.

4. W tym momencie znika napięcie na cewce przekaźnika, sprężyna przesuwa zworę do góry i na cewkę stycznika zostaje podane napięcie. Wszystkie akumulatory połączone są równolegle – i w taki sposób ładowane z alternatora.

Oczywiście, jeżeli dopuścimy do ich skrajnego rozładowania to w pierwszym momencie napięcie kucnie, a prąd popłynie z akumulatora rozruchowego do akumulatorów hotelowych. Ale nie ma to żadnego znaczenia, bo silnik pracuje i za chwilę wysokoprądowy alternator wyrówna napięcie całej baterii ładując połączony bank.

Zapewne interesuje Was jak długo powinien pracować silnik aby odbudować baterię hotelową? Można to łatwo obliczyć. Zakładam, że postępujecie roztropnie i nie dopuszczacie do rozładowania akumulatorów hotelowych więcej niż o 50% (czyli wykorzystaliście ok 150Ah). Wasz alternator daje 150 A prądu maksymalnie, zatem teoretycznie potrzebujecie godziny pracy silnika. W praktyce sprawność ładowania akumulatora wynosi około 80% – zatem silnik powinien pracować w przybliżeniu 60 minut x 1,2 = 72 minuty. Jednak w świecie realnym wcześniej zadziała zabezpieczenie termiczne w regulatorze napięcia alternatora i w praktyce do pełnego naładowania (mam podobny alternator) potrzeba około 1,5 godziny. Czasami nieco więcej – prawdę pokazuje woltomierz po 2 minutach po odłączeniu zasilania. 

Woltomierz cyfrowy dobrej jakości kupicie już za 30 zł. Otwór robicie w panelu tytanowym wiertłem stożkowym (12 zł). Posuw musi być rozsądny aby nie poszarpać krawędzi. Jeżeli cyfry będą zbyt jasno świecić i będzie Wam to przeszkadzać w nocy nie modyfikujcie elektroniki woltomierza wymieniając rezystor bo potem trudno jest przywrócić szczelność. Zamiast tego naklejcie ścinek folii od przyciemniania szyb samochodowych, który za darmo dostaniecie w warsztacie który świadczy taką usługę. Uwaga! Zielone cyfry są przyjemniejsze na pierwszy rzut oka, ale w nocy oczy znacznie się mniej męczą od światła czerwonego w kokpicie. Praktyka.

W przypadku „Skynere” sytuacja jest u Panów istotnie lepsza. Przepnijcie wyjście regulatora napięcia baterii słonecznej na zaciski banku hotelowego. W ten sposób w czasie płynięcia pod żaglami bilans w ciągu dnia powinien być zrównoważony – i nie potrzebujecie zbyt długiej pracy silnika aby doładować do pełni baterię. 

Na moim „Donaldzie” silnik pracuje w czasie rejsu przed zachodem słońca około 1 godziny. Dlaczego tyle? Aby podładować akumulatory i nagrzać wody na wieczorny prysznic (po 15 l na osobę). Ale czasami z tego rezygnujemy.

Wracając do schematu. Przed przekaźnikiem umieściłem rozwierny przycisk. W jakim celu? Pozwala on po wciśnięciu odpalić silnik ze wszystkich 4 akumulatorów połączonych równolegle. Kopnięcie jest potężne (przy naładowanych akumulatorach) i silnik rusza błyskawicznie – bez grzania świec. Można traktować to jako rozruch awaryjny. Nie przejmujcie się czarnym dymem z rury w ciągu pierwszych minut pracy. Jednak jest to wyłącznie tryb rozruchu awaryjnego.

Na wykonanie układu potrzebujecie jak napisałem około 100-150 zł. Poza stycznkiem musicie kupić przekaźnik (5 zł), gruby kabel spawalniczy do spięcia akumulatorów, konektorki, koszulki termokurczliwe, itp. drobiazgi montażowe.Jak pisałem za dodatkowe 60 zł kupicie 2 dobrej jakości woltomierze cyfrowe – dla akumulatora rozruchowego oraz baterii hotelowej.

Na koniec pytanie o pasek klinowy. Powodem jego zużycia jest znacznie zwiększone obciążenie przez alternator. Standardowo w Waszym silniku były montowane alternatory maksymalnie 80A. Proponuje w sezonie zimowym dotoczyć dwa koła pasowe wielorowkowe – napędowe na wał główny oraz do pompy wody. To nie jest drogie – ale tokarz raczej nie powinien być początkującym młodziankiem. Na alternatorze stosujemy gotowe sprzęgło jednokierunkowe z półki (uwaga: będziecie potrzebowali specjalnego klucza gwiazdkowego, aby je dokręcić). Kosztuje zazwyczaj 12-15 zł. Rowki z tego sprzęgła są wzorem dla pozostałych kół. Teraz trzy ważne uwagi wykonawcze:

1.    Nie zamieniajcie Broń Boże oryginalnego koła pasowego na wale głównym! Jest ono elementem wyważenia wału razem z kołem zamachowym. Dokręćcie do niego nowe koło wielorowkowe (są tam specjalne trzy gwintowane otwory)

Rysunek 4 – te przy koła wymieniamy na wielorowkowe tak jak na następnym rysunku. Dolne i górne koło powinny być większe – polepszy to ładowanie oraz zmniejszy zużycie paska dzięki lepszym kątom opasania

.

2.    

Wykonajcie większe koło główne niż oryginalne – uzyskacie pełną moc alternatora przy mniejszych obrotach. To korzystne – również ze względu na obciążenie silnika.

3.    Jeżeli jest miejsce powiększcie koło pompy, aby utrzymać jej zbliżone do oryginału obroty. Ale to nie jest krytyczne.

Na zakończenie uwaga dla purystów technicznych odnośnie rozwiązania nr 2. 
Za istotnie większe pieniądze można zastosować przekaźnik sterowany napięciem akumulatora rozruchowego. Działa on tak, że gdy akumulator rozruchowy osiągnie 13,3 V zostaje odłączony i zaczyna się ładowanie banku hotelowego. Gdy napięcie spadnie na nim poniżej 12,8 V ładowanie zostaje powtórnie przełączone na akumulator rozruchowy. Te przekaźniki bardzo staniały – noname produkowany w Chinach to około 30-40 USD na eBay. Jakość jest dramatyczna. Kupujemy, rozbieramy, poprawiamy lutowania i uszczelnienia, a następnie w akcie wiary montujemy na jachcie. Są przypadki że zadziała. 

Przyzwoita półka to 140 USD (eBay). Ważne jest aby był tak jak w moim projekcie istniał przycisk OVERDRIVE do wymuszenia połączenia akumulatorów. Jednak nawet za te pieniądze kupujecie maksimum IP65.

Wykonanie wojskowe, stosowane na przykład w wozach pancernych, to na wyprzedaży około 700-800 USD. IP68 i pełna ochrona elekromagnetyczna.

Co zatem sugeruje? Średnią półkę + stycznik, ponieważ najlepsze z tych przekaźników mają dopuszczalny prąd rzędu 140 A. Jeżeli mamy wykorzystać tylko ładowanie – to ok. Jednak tanie rozwiązanie które zaproponowałem ma tę zaletę, że wciskając w czasie rozruchu czerwony przycisk realizujemy funkcję dawnego przełącznika 1+2.

Uważny Czytelnik zadaje sobie zapewne pytanie, czy różne opory wewnętrzne poszczególnych akumulatorów nie sprawią, że w układzie pojawią się chwilowo duże prądy wyrównawcze. Oczywiście pojawią się, ale to nie ma żadnego znaczenia bo wszystkie akumulatory są spięte grubym kablem rozruchowym. Nawet w skrajnym przypadku, gdyby napięcie w sekcji hotelowej spadło do 10,5 V (tak powinniście mieć ustawione odcięcie instalacji hotelowej – pisałem o tym we wcześniejszych artykułach), to i tak alternator bardzo szybko to wyrówna. Zauważcie, że bank hotelowy jest załączany dopiero wtedy, gdy zgaśnie lampka kontrolna ciśnienia oleju. Co się stanie, jeżeli z powodu za małego poziomu oleju zapali się lampka? Układ natychmiast zdejmie obciążenie z alternatora (to korzystne) a my rzucamy się do natychmiastowego odstawienia silnika. 

Można się zastanawiać, czy duża różnica napięć pomiędzy naładowanym akumulatorem rozruchowym, a rozładowanym bankiem hotelowym nie sprawi, że zniszczymy akumulator rozruchowy? 

Odpowiedź brzmi nie. W pierwszej chwili bank hotelowy rozładuje częściowo akumulator rozruchowy. Ale gdybyśmy mieli układ np. PWM i w chwili doliny sygnału mierzyli napięcie w obu sekcjach to ze zdumieniem zauważylibyśmy, że nie ma żadnego gazowania akumulatora rozruchowego. Po prostu akumulator w stanie pełnego naładowania pobiera tak mały prąd, że nie uszkodzimy go wzrastającym napięciem, które jest ograniczane przez górną nastawę regulatora alternatora (najczęściej 14,3 – 14,5). Czy stosuje się wyższe napięcia w dedykowanych alternatorach jachtowych? Tak. Takie wyrafinowane konstrukcje stosuje np. Balmar, żeby wymusić duży prąd (ograniczony wyłącznikiem termicznym) w pierwszej fazie ładowania, potem napięcie i prąd spada sterowany przez dość zaawansowany kontroler – patrz wcześniejsze artykuły.

Opisany wyżej układ ze stycznikiem wykonałem niedawno w kamperze. Pochłonął około 5 godzin pracy – ale dużo czasu zeszło na wleczenie grubego kabla przez przegrodę czołową, a następnie pod plastikami progu. 

Pozdrowienia dla Marka Sarby, krewnego Mistrza. Świat jest mały – parkujemy na tej samej ulicy i razem chętnie majsterkujemy przy Jego kamperze.

Ponieważ pojawiło się kilka pytań z podobnej dziedziny (dziękujemy!) odpowiem na nie zbiorczo w tym miejscu.

1.    Pękające, luzujące się i korodujące klemy akumulatorów? 

Pani Aniu. Na jachtach powinniśmy używać wyłącznie tzw. klem ciężarówkowych. Są one wykonane ze specjalnego mosiądzu, czasami złocone – wcale nie są kosmicznie drogie. Do kupienia w sklepach z częściami do ciężarówek. Polecam modele z USA np. Bannera. Ale na śrubę pod oczko – nie na zaciskany kabel!

Rysunek 7 – solidne klemy ciężarówkowe

.

2.    Mocowanie akumulatorów? Najbardziej sprawdziło mi się posadowienie ich w skrzynkach na dnie których jest przekładka z podwójnej karimaty. Mocowanie pasem transportowym (nie jarzmem ze śrubami, bo nie jest trudno uszkodzić obudowę). Po bokach szczelina około 1 cm z wierconymi na dnie otworami dla konwekcyjnego chłodzenia ścianek.

3.    Jak zacisnąć gruby kabel w oczku bez zaciskarki hydraulicznej? Są dwa sposoby. Wykonujemy otwór w kostce z metalu o średnicy tulejki zaciskowej oczka. Przecinamy piłką do metalu na pół. Zaciskamy w dużym imadle warsztatowym lub pod praską hydrauliczną do wyciskania łożysk (ma ją większość warsztatów samochodowych). Można też na płasko zacisnąć w dużym imadle. Ale zastosujcie trik polegający na zanurzeniu końcówki kabla w roztopionej cynie (z kalafonią). W czasie zaciskania temperatura na styku jest tak duża, że cyna się stopi i macie idealne połączenia. Koszulka termokurczliwa z silikonem bezoctanowym – koniecznie.

4.    Dlaczego sugeruje Pan aby łączyć mniejsze akumulatory równolegle kiedy można kupić taniej duży akumulator np. 240 Ah od ciężarówki lub kombajnów rolniczych? Są dwa argumenty. Akumulator dedykowany wyłącznie do rozruchu ma inną konstrukcję wewnętrzną – jest zoptymalizowany na krótkotrwałe oddawanie dużych prądów – a nie na mały, ciągły pobór (chartplotter, światła nawigacyjne, echosonda, itp.). Poza tym, taki akumulator waży około 60 kilogramów. Ponieważ w tym roku osiągnąłem 60 wiosnę życia, to wizja biegania po drabince z taką paczką i manipulowania nią we wnętrzu jachtu jakby trochę mniej mnie uszczęśliwia…

5.    Za chwilę będziemy z Żoną na emeryturze (jeszcze pracujemy) i myślimy żeby zainwestować w dobre baterie na naszym 10,5 metrowym motosailerze (docelowo myślimy o kotwiczeniu w okolicy Zadaru). Czy może nam Pan odpowiedzieć jaki typ akumulatora byłby optymalny kosztowo z punktu widzenia 5-7 lat eksploatacji? 

Odpowiedź. Przyjmijcie Państwo, że w wysokiej klasy akumulatorach AGM z technologią węgla aktywnego zapłacicie około 0,45-0,50 $ za kWh, natomiast w litowo-jonowych około 0,25-0,33 $ za KWh. W obliczeniach uwzględniłem realną ilość cykli. Każdy z nich musi mieć odpowiednią ładowarkę. Wynik może być zaskoczeniem, ale jest to związane z rozwojem samochodów elektrycznych i systematycznym spadkiem cen baterii litowo-jonowych. Oczywiście nakład początkowy będzie większy.

..

6.    Panie Tadeuszu, mogę okazyjnie kupić duże akumulatory kwasowe od kombajnów w bardzo dobrej cenie (160 Ah). Czy warto je zastosować na jachcie? 

Odpowiedź. Zdecydowanie nie. To historia PRL. Kłopoty z dolewaniem wody, zagrożenie na przechyłach i wydostawanie się chloru po zalaniu morską wodą nie są warte oszczędności.

.

Dziękuję Dr Marianowi Hilsbergowi za krytyczne uwagi dotyczące zrozumiałości artykułu. 

Mam nadzieję, że poprawiłem go na tyle, że zostanie przyjęty życzliwie przez Klan SSI w czasie letniej kanikuły.

Tadeusz

=====================================================================================

ILUSTRACJA DO ODPOWIEDZI TADEUSZA LISA

 _______________________________________________________________________________________

ILUSTRACJA DO KOLEJNEJ PORADY TADEUSZA

============================================================

KOLEJNA ODPOWIEDZ TADEUSZA

Komentarze