Brodska električna instalacija (1. dio) – Shema i elementi instalacije

16 min read
Stražnja strana komandne ploče broda za mnoge je “crna kutija”, i za mene je nekoć bila. Mnoštvo žica u naizgled nedokučivom “gordijskom čvoru” koje nestaju iza plastične stjenke broda ili u kanalici i idu tko zna kuda po brodu… ma što me briga zapravo dok sve radi kako treba... Piše: Milan Maleš

PRM / Broj 4 / Travanj / Svibanj / Lipanj / 2014.

Stražnja strana komandne ploče broda za mnoge je “crna kutija”, i za mene je nekoć bila. Mnoštvo žica u naizgled nedokučivom “gordijskom čvoru” koje nestaju iza plastične stjenke broda ili u kanalici i idu tko zna kuda po brodu… ma što me briga zapravo dok sve radi kako treba.

Piše: Milan Maleš

Brod odnosno more je specifično okruženje koje ponekad ne prašta nespremnost, a biti spreman podrazumijeva barem osnovno poznavanje električne instalacije u svom brodu zbog moguće potrebe za samostalnim popravljanjem eventualnih kvarova. Ako se odvažite i sami ugradite neki uređaj, nakon tog pothvata poznavat ćete ju kao svoj dlan. Kroz ove tekstove pokušat ću objasniti njezine elemente te pribor i radnje potrebne za izradu ili nadogradnju/popravak. Zadržati ću se na osnovnoj verziji električne instalacije kakvu nalazimo u manjim brodovima napajanoj iz jednog akumulatora napona 12 V. Radi se dakle o sustavu istosmjerne struje.

Struktura svake takve električne instalacije je u suštini ista, s velikim brojem istih elemenata. Kad nacrtam shemu električne instalacije, ona će se uglavnom podudarati i s onom u vašem brodu, naravno uz poneke specifičnosti. Svaka električna instalacija ima “+” sabirnicu – točku grananja iz koje počinje svaki strujni krug trošila i “-“ sabirnicu, točku u kojoj svaki završava. Kad kažem “točka” mislim na električki pojam točke, a to podrazumijeva sve fizičke točke koje su direktno povezane vodičem, dakle početak i kraj kabela je električki gledano ista točka. Sabirnice su fizički izvedene u vidu metalnih traka na koje se spajaju vodiči. One mogu biti odvojene ili skupa na istoj ploči čime se dobiva na prostoru i urednosti. Vodiči koji dovode električnu energiju iz akumlatora također se spajaju na sabirnice preko kojih se ta energija grana na strujne krugove trošila. Mada se ovdje ne radi o velikim snagama, inženjerski način razmišljanja govori da uvijek treba biti na strani sigurnosti, a to bi u ovom slučaju značilo da je vodiče strujnog kruga napajanja bolje spojiti po sredini sabirnica (da dio struje ide na jednu, a dio na drugu stranu) nego na sami kraj sabirnica. Na priloženoj shemi prikazao sam tipičnu brodsku instalaciju koja zadovoljava svaki brod do nekih 6-7 m sa trošilima koja su obično na takvom brodu prisutna. Brodska električna instalacija energijom se napaja iz akumulatora (1) koji se u literaturi definira kao izvor električne energije mada bi po meni prikladniji naziv bio “spremnik” jer je riječ o bateriji koju treba puniti, a punjenje vrši brodski motor, sunčani kolektor ili oboje.

Ovdje neću ulaziti u izbor akumulatora i strujni krug punjenja jer je to zasebna tema i problematika. Sa akumulatora se električna energija dovodi preko glavnog osigurača (2) i glavne sklopke (3) do sabirnica (4, 14) na koje se spajaju strujni krugovi pojedinog trošila. Strujni krug trošila počinje na “+” sabirnici (4), ide preko osigurača (5) i prekidača (6) na trošilo (9-13) a to može biti truba, kaljužna pumpa, sidreno svjetlo, navigacijska svjetla,… Sa trošila se električna energija odvodi na “-“ sabirnicu (14) i natrag u akumulator. Više trošila može biti spojeno preko jednog osigurača dok svaki prekidač odgovara samo jednom trošilu (osim u slučaju navigacijskih svjetala gdje se pali istovremeno crveno i zeleno svjetlo). Neki elementi poput utičnica (7) i voltmetra (8) stalno su pod naponom pa mogu ići bez prekidača. To bi u kratkim crtama bila tipična osnovna struktura brodske električne instalacije, pa krenimo sada po pojedinim stavkama…

Chris standing up holding his daughter ElvaChris standing up holding his daughter Elva

Osigurači

Po definiciji iz udžbenika tehničke kulture; osigurač je namjerno oslabljeni dio strujnog kruga koji štiti instalaciju od posljedica kratkog spoja i preopterećenja. Te posljedice su pojava struja većih od onih za koje su vodiči dimenzionirani što dovodi do prevelikog zagrijavanja vodiča, njegovog oštećenja ili uništenja te u najgorem slučaju opasnosti od požara. U brodskim električnim instalacijama najčešće se koriste rastalni osigurači čiji princip djelovanja je taljenje vodljive niti uslijed pojave tih struja većih od očekivane. Presjek niti unutar rastalnog osigurača određuje njegovu vrijednost, a ta nit je uvijek daleko manjeg presjeka od vodiča instalacija pa će se ona pregrijati i izgoriti prva te time stvoriti prekid strujnog kruga prije no što dođe do oštećenja samih vodiča. Proizvode se u izvedbama s plastičnim i staklenim kućištem, standardnih vrijednosti izraženih u amperima [A], u rasponu od 0.5 A do 25 A. Kako pravilno izabrati vrijednost osigurača za pojedini strujni krug? Ako neki uređaj (primjerice penta s mogućnošću punjenja akumulatora) već ima tvornički ugrađen osigurač, u slučaju njegovog pregaranja treba ga zamijeniti osiguračem iste vrijednosti, a za ostale strujne krugove vrijedi pravilo da se bira prva standardna vrijednost osigurača koja je veća od 135 % očekivane struje u tom strujnom krugu. Ta očekivana struja ovisi o snazi potrošača u strujnom krugu, a vrijednost za izbor osigurača izračunava se po formuli:
gdje je:
I – jakost struje [A]
P – snaga [W] (piše na svakom potrošaču)
U – napon [V] (12 V)
Primjer:
Recimo da biram osigurač za strujni krug u kojem su paralelno spojena navigacijska svjetla, sidreno svjetlo i svjetlo u kabini u svakom od kojih se nalazi žarulja snage 15 W (trošila su 4 žarulje po 15 W).
U = 12 V P = 4 × 15 W = 60 W I = P / U × 1.35 = 60 W / 12 V × 1.35 = 6.75 A
*Da bih bio na strani sigurnosti moram pretpostaviti da sva trošila u strujnom krugu mogu biti istovremeno uključena, bez obzira što nema smisla da npr. navigacijska i sidreno svjetlo gore istovremeno.
Biram prvu standardnu vrijednost osigurača koja je veća od toga, a to je 10 A.

Osigurač je najsitniji a možda najvažniji element električne instalacije, on u danom trenutku mora izvršiti svoju zadaću i žrtvovati se za sigurnost instalacije čijim oštećenjem može nastati znatna materijalna šteta. Ako tome pridodamo potencijalnu opasnost od požara, jasno je da je potpuno suludo premošćivati osigurač ili stavljati komad vodljivog materijala (žicu, pločicu, čavao ili slično) umjesto njega što je ne tako rijetka pojava u kućanstvima. Cijena osigurača za instalacije napona 12 V iznosi do 2 kune ovisno o vrijednosti osigurača. Da ne biste došli u napast kao privremeno rješenje izvesti neku od maloprije navedenih improvizacija, u brodu uvijek treba imati nekoliko odgovarajućih rezervnih osigurača. Alternativa je ugradnja automatskih osigurača koji u kućanstvima sve više istiskuju klasične rastalne osigurače, ali u brodskim električnim instalacijama još uvijek nisu toliko zastupljeni vjerojatno zbog veće cijene i dimenzija.

Kućište osigurača

Danas se na tržištu mogu naći prave male “razvodne ploče” za brodove, kompaktne komponente sa integriranim sabirnicama, kućištima osigurača, prekidačima,… kombinacije i izvedbe su nebrojene. Takvi elementi štede prostor i čine instalaciju daleko urednijom što uvelike olakšava snalaženje kako prilikom izrade tako i prilikom korištenja te popravaka. Pripremajući ovaj tekst češljao sam internet da vidim što se sve trenutno nudi u prodaji i izdvojio bih nekoliko proizvoda. Postoji nekoliko verzija ploča s integriranim sabirnicama i kućištima osigurača, obično za šest do osam komada odnosno šest do osam strujnih krugova što je sasvim dovoljno pošto ne mora svako trošilo imati svoj zasebni osigurač. U stanu su preko jednog osigurača spojena rasvjetna tijela nekoliko prostorija, a u brodu preko jednog osigurača mogu biti spojena navigacijska svjetla, sidreno svjetlo, svjetlo u kabini itd. S obzirom da se sa (+) sabirnice ide direktno na osigurače, logično i praktično rješenje je integrirati te elemente instalacija u jednu komponentu. Ovakve ploče predviđene su za korištenje staklenih osigurača.

Chris standing up holding his daughter ElvaChris standing up holding his daughter ElvaChris standing up holding his daughter Elva

Za plastične osigurače postoje kućišta s poklopcem koji ih štiti od bilo kakvih negativnih utjecaja, ali takva kućišta dolaze kao izdvojene komponente, a ne u kombinaciji sa sabirnicama, tako da svaki proizvod ima svoje pozitivne strane, a na nama je da izvršimo odabir. Česta kombinacija je i ploča s integriranim osiguračima i prekidačima, što mi se čini kao najmanje praktična varijanta s obzirom da sa jednog osigurača možemo granati strujni krug na više prekidača (svakom trošilu pripada jedan prekidač) pa se broj korištenih osigurača i prekidača ne moraju poklapati, odnosno oni ne čine logičku cjelinu. Za neke izdvojene strujne krugove ili zaštitu trošila koja se spajaju povremeno direktno na akumulator, može se naći jedno izdvojeno kućište osigurača izvedeno na samom vodiču, kako za staklene tako i za plastične osigurače.

Glavni osigurač

Glavni osigurač postavlja se u strujni krug napajanja, odnosno na “+” vodič strujnog kruga kojim se električna energija iz akumulatora dovodi na sabirnice. Kroz taj vodič prolazi kompletna struja koja se na “+” sabirnici dijeli na pojedine strujne krugove i napaja trošila. On je dakle dvostruka zaštita u slučaju kvara bilo gdje na instalaciji osim na samim sabirnicama, u kojem slučaju je on jedina zaštita.

Prekidači

Klasični brodski prekidači kakvi se ugrađuju u ploče s prekidačima koje ćemo naći u svakom dućanu brodske opreme imaju dva stanja (uključen/isključen). Broj prekidača na ploči varira ovisno o veličini broda odnosno broju trošila koja se u njemu nalaze. Svako trošilo koje želimo moći zasebno uključivati i isključivati zahtijeva svoj strujni krug odnosno prekidač. Na jednoj uobičajenoj ploči za manje brodove nalazi se šest do osam prekidača već označenih za buduću namjenu (navigacijska svjetla, sidreno svjetlo, truba, kaljužna pumpa, svjetlo u kabini, reflektor i jedan do dva rezervna). Ovi rezervni prekidači služe za strujne krugove koji će možda u budućnosti biti dodani, i ako već sami birate ploču, bolje da ih što više ima. S prednje strane ploče prekidači su opremljeni zaštitom od vlage i diodom koja pokazuje stanje prekidača (da li je uključen ili isključen). Svaki od prekidača u ploči zapravo je zasebni element i nema nikakve prepreke da se tako i koristi odnosno da se prekidač ugradi direktno u kontrolnu ploču broda. Ukoliko se broj strujnih krugova poveća više no što ima rezervnih prekidača, onda ne preostaje drugo nego ugraditi još jednu ploču ili zasebni prekidač direktno kroz plastiku. Za takvu montažu zgodniji je okrugli nego četvrtasti (zbog jednostavnijeg probijanja rupe), a pričvršćuje se na način da se umetne sa stražnje strane ploče a sa prednje pritegne prstenom koji služi ujedno kao matica i kao zaštita od vlage. Vidjet ćete da sa stražnje strane prekidač ima tri kontakta. Jedan vodič se spaja na srednji kontakt, a drugi ovisno o položaju ručice prekidača koji želite. Ako želite da položaj ručice bude gore-uključen/dolje-isključen što je uobičajen položaj, drugi vodič spojite na donji kontakt. Postoje i prekidači sa tri stanja koji se primjenjuju primjerice za spajanje kaljužne pumpe, ali više o tome slijedeći put.

Chris standing up holding his daughter ElvaChris standing up holding his daughter ElvaChris standing up holding his daughter Elva

Glavni prekidač (batery swich)

Glavni prekidač postavlja se u strujni krugu napajanja, odnosno na “+” vodič strujnog kruga kojim se električna energija iz akumulatora dovodi na sabirnice. Smješta se što bliže akumulatora, što često znači negdje u krmenom dijelu broda. On služi za prekid napajanja kompletne instalacije, obično kad se brod neko vrijeme neće koristiti. Tada je iz sigurnosnih razloga bolje da instalacija nije pod naponom, a i akumulator će se sporije prazniti. Izvedeni su u vidu gumba ili ključa koji se može izvaditi i time onemogućiti neželjeno korištenje s obzirom da se često ne nalazi u zaštiti kabine. Glavni prekidač igra značajniju ulogu u većim brodovima s dva akumulatora, gdje se pomoću njega izabire korištenje jednog, drugog ili oba akumulatora.

Vodiči

U električnim instalacijama istosmjerne struje koriste se dvožilni kabeli odnosno kabel se sastoji od dva vodiča koji pripadaju “+” i “-“ polaritetima. Vodiči su izvedeni s jednim slojem izolacije crne i crvene boje gdje je crnom označen “-“ vodič a crvenom bojom “+” vodič. Ta dva vodiča su spojena na način da im se izolacije dodiruju a po potrebi se vrlo lako se razdvajaju na dva jednožilna kabela. Jezgra je izvedena u vidu pletenice od bakra standardiziranih vrijednosti površine poprečnog presjeka što je kriterij kod kupnje ovih kabela. Električki gledano bilo koji vodič odgovarajućeg presjeka bi odradio posao, standard označavanja bojama i dvožilna forma služe zbog lakše izrade, snalaženja i popravljanja instalacije. Određivanje potrebnog presjeka ovisi o snazi priključenih potrošača i dužini vodiča što u slučaju brodske instalacije možemo zanemariti jer se radi o najviše nekoliko metara dužine. Da previše ne kompliciram, za određivanje potrebnog presjeka možete se poslužiti vrijednošću osigurača potrebnog za pojedini strujni krug, pa iščitati potrebni presjek iz tablice opteretivosti kabela u kojoj su dani standardni presjeci ovih kabela. Primjerice, kabel presjeka 1.5 mm2 može se opteretiti sa najviše 18 A, u tom strujnom krugu će biti osigurač od 10 A a struja koja će njime teći u normalnom režimu korištenja je još manja od toga kao što smo vidjeli kod izbora osigurača. Ako upotrijebite vodič većeg presjeka, s električkog gledišta ste na strani sigurnosti, ali unosite nepotreban trošak i težinu u brod.
Opteretivost kabela (Cu)
Presjek (mm2) Jakost struje (A) Vrijednost osigurača (A)
0,75 12 5
1 15 10
1,5 18 10
2,5 26 20
4 34 25
6 44 35

Utičnice

Prilikom boravka u brodu povremeno se javlja potreba za priključenjem nekog vanjskog trošila na brodsku električnu instalaciju, bio to prijenosni hladnjak, svjetlo za lov liganja, reflektor, punjač mobitela itd. Za tu svrhu se ugrađuje barem jedna utičnica za auto upaljač (zvati ću je auto-utičnica), istu kakvu nalazimo u svakom automobilu. Specifičnost brodske verzije je jedino u tome što ima zaštitu od vode u vidu gumenog čepa kojim se zatvara kad nije u upotrebi. Metalni kontakti se nalaze na dnu utičnice “-“ i sa bočne strane “+”. Osim ako ju ugrađujemo za neko unaprijed poznato trošilo, na sabirnice bi ju bilo prikladno povezati vodičem presjeka 1.5 mm preko osigurača 10 A. Auto-utičnici odgovara auto-utikač koji je zapravo prilično glomazan konektor koji može biti obogaćen diodom – indikatorom stanja (uključen/isključen) te čak i staklenim osiguračem za koji unutra ima dovoljno mjesta. Ako kupite utikač i sami ga spajate na kabel nekog trošila, pripremite lemilicu i obratite pažnju da je bočni kontakt “+”, a onaj na vrhu “-“.

Banane

Dužim korištenjem standardne auto-utičnice u brodu pokazale su mi se neke njezine slabe točke, osim nepouzdanosti kontakta i osjetljivost na mehanička oštećenja. Razmišljao sam kako riješiti ovaj problem i na pamet mi je pala vrsta konektora koju sam često susretao na fakultetu elektrotehnike – banana konektor. Riječ je o veoma jednostavnom cilindričnom kontaktu sa izoliranim hvatištem (muški dio), koji se utiče u ženski dio konektora odnosno utičnicu koja se još naziva i faston konektor. Za svaki polaritet ide po jedan konektor odnosno potreban nam je par konektora (dva konektora) za izradu jednog priključka. Vanjska trošila često imaju priključne kabele koji zbog specifičnosti korištenja na pojedinim brodovima znaju biti prekratki, pa ih moramo sami produživati ili montirati utikače što je s bananama daleko jednostavnije, a istaknuo bih i još neke prednosti:

  • ostvaruje se čvršći i kvalitetniji kontakt, a na loš kontakt opada veliki dio “kvarova” električnih instalacija
  • banana je trajnija; zbog kontakta na samom dnu auto-utičnice, auto-utikač mora biti gurnut do kraja i pritisnut da se uspostavi kontakt, a ta sila uslijed čestog korištenja može izbiti dno auto-utičnice. Banana nema tu slabu točku
  • ako sami montirate utikač na priključni kabel trošila, s bananama je to neusporedivo jednostavnije uraditi; na njih se vodiči spajaju rastavljivim spojem pritezanjem vijkom, dok se na auto-utikače vodiči spajaju nerastavljivim spojem lemljenjem
  • banana na sebi ima rupu za drugu bananu; na taj način možete granati strujni krug odnosno priključiti više trošila na jedan par banana konektora, naravno ne pretjeravši s opterećenjem
  • banana za razliku od auto-utikača nema pokretnih dijelova ni opruga koji su općenito slaba točka
  • cijena dva faston konektora (ženski dio) i dvije banane (muški dio) je manja od cijene auto-utičnice i auto-utikača

Ove prednosti banane odnosno mane auto-utičnice ponukale su me da uzmem bušilicu u ruke i ugradim jedan par banana konektora na svoju komandnu ploču. Daleko jednostavnija montaža faston konektora još je jedan plus u nizu. Dovoljno je zabušiti dvije rupe Ø 6, a ako izbacite plastični prsten sa konektora dovoljne su rupe Ø 4. Ta svrdla svatko ima u kutiji s alatom, a da napomenem, za montažu auto-utičnice potrebno je izbušiti rupu promjera cca. 30 mm, i još četiri rupice za vijke kojima se izvana pričvršćuje. Kad sam izbliza analizirao faston konektor, uvidio sam da ovaj minijaturni element omogućuje čak tri različita načina spajanja vanjskog uređaja. Osim spoja utakanjem banane može se spajati i otvorenom stopicom koja se pritegne vanjskim plastičnim dijelom konektora koji je izveden kao matica na metalnoj srži konektora. Da tu ne bi bio kraj, ta metalna srž ima na sebi rupu kroz koju možete u krajnjem slučaju ući golim vodičem i pritegnuti ga već spomenutim vanjskim plastičnim dijelom. Ovo može dobro doći u nekoj nepredviđenoj situaciji kad nemate pri ruci alat i pribor za pripremu priključnog kabela uređaja. Neka vas ne brine što banana ne ulazi do kraja u faston konektor, razlog tome je upravo vanjski plastični dio koji mora biti sposoban za ostala dva načina spajanja i onda kada je banana utaknuta. Spoj faston konektora na električnu instalaciju ostvaruje se s unutarnje strane komandne ploče običnom stopicom koja se priteže maticom. Izbacio sam jedan plastični prsten (onaj koji ide s unutarnje strane komandne ploče) jer je plastika bila dosta debela. Onima koji traže dodatne opcije i fleksibilnost za priključivanje vanjskih uređaja na električnu instalaciju u svom brodu banana konektori bi mogli biti dobra alternativa uobičajenoj auto-utičnici. Razlog zašto ovi konektori nisu standard u brodovima je vjerojatno to što nemaju zaštitu od vode pa su prikladni za korištenje samo u zaštićenim prostorima kao što je unutrašnjost kabine.

Voltmetar

Voltmetar je jako koristan mjerni instrument koji bi trebao imati svoje mjesto na brodskoj komandnoj ploči. To je instrument za mjerenje napona [V], a u brodu služi za kontrolu napunjenosti akumulatora (i kontrolu samog punjenja) što je veoma bitna informacija pogotovo ako ovisite o akumulatoru za električno paljenje motora. Možete se zapitati čemu mjerenje napona ako je napon akumulatora konstantan i iznosi 12 V. To je njegov nazivni napon, a u praksi on varira ± nekoliko volti ovisno o napunjenosti akumulatora. Kad je akumulator napunjen, napon se popne do oko 14 V (a prilikom punjenja i više), a kad padne ispod 12 V znači da je akumulator blizu ispražnjenosti. Potpuno pražnjenje oštećuje akumulator i nepovratno mu smanjuje kapacitet, a voltmetar daje informaciju koja omogućuje da se to izbjegne.

Nadam se da sam ovim tekstom pridonio demistifikaciji stražnje strane kontrolne ploče broda i omogućio razaznavanje pojedinog drveta u “šumi kabela” koja se tamo nalazi. U idućem broju ću se pozabaviti konkretnim ostvarivanjem spojeva (stopicama), shemama spajanja nekih elemenata (kaljužne pumpe, voltmetra) te potrebnim alatom i priborom. Do tada mirno vam more.

Niti jedan dio Praktičnog ribolova i Praktičnog ribolova more ne smije se reproducirati bez pisane dozvole izdavača. Uredništvo ne odgovara za stavove i moguće krive navode u autorskim tekstovima. Copyright © 2021 Praktični Ribolov | Sva prava zadržana