Transcript Vad är spänning, ström, watt, effekt…

Information om användning av el i båtar både för
12/24V och 220V landström
Vi går igenom och visar praktiskt dom olika punkterna nedan.
Allt blandat med deltagarnas olika frågor.
Jordfelsbrytare.
Elsäkerhet och regler.
Galvaniska strömmar.
Zinc saver eller isolertransformator ?
Tips för att minska korrosionen med landström.
Räcker batterierna till?
Vad är spänning, ström, watt och effekt ?
Nomogram
Batteriseparator
Olika typer av säkringar
Jan-Erik Alfredsson
Jordfelsbrytare.
Den utan tvekan viktigaste “prylen” vid en landströmsanslutning
Felströmmar är strömmar som på grund av
isolationsfel
i
elektriska
apparater
eller
installationer flyter till systemets nollpunkt via
skyddsledaren eller direkt via marken.
Människor och djur som kommer i berörning
med
trasiga
och
spänningsförande
och
därigenom genomflytes av en felström, är i
högsta grad utsatt för fara.
Felströmmar i form av krypströmmar som
flyter mot jord via t.ex. varmvattenberedare, motor och propelleraxel medverkar till
nedbrytning av materielen.
Så här reagerar människan på ström
Så här fungerar i princip en jordfelsbrytare.
Till grund för jordfelsbrytartekniken ligger en lag som säger att summan av inkommande
strömmar är lika med summan av utgående strömmar.
I en jordfelsbrytare mäts dessa strömmar och jämförs med varandra. Är summan av
strömmarna inte lika stor, dvs. en felström har uppstått, kopplas strömmen bort. Detta sker
mycket snabbt och redan vid så små strömmar att människor och djur inte kommer till skada.
Elsäkerhetsverkets regler är till för att…
#
Skydda liv
#
INTE båtar
Förskrifter för anslutningskabel i båthamn
#
Kabel typ HO7RN-F (RDOE). Är en mångtrådig
naturgummikabelmed extra tjock isolering. Lämplig kabel är 3x1,5
mm². Denna har då en ytterdiameter på
#
Andra typer av gummikabel har klenare isolering och får
INTE användas. Samma gäller även för plastisolerad kabel.
#
En kabel bör vara utan skarvar och bör vara max. 25 meter.
Kontakter
#
Industriutförande sk. CEE-don (blå kontakter enl.
Eu-standard).
Skarvar på en kabel
#
Måste skyddas för att fukt inte skall tränga in i kontaktdonen.
#
Fukt i en kontakt kan göra så att ytterhöljet på en kabel kan bli
strömförande.
Övergångsdon eller övergångskabel?

Båda är tillåtna men övergångskabel (CEE hane till vanligt
jordat skarvuttag bör undvikas eftersom det lätt kommer in
fukt i skarven.

Bättre är då en adapter med CEE-don till vanligt uttag.
Elintag och landströmscentral

Elintaget bör vara av CEE-typ och skall placeras på en torr
plats.

Landströmcentralen skall placeras inne i båten och vara
utrustad med automatsäkringar för både nolla och fas samt
jordfelsbrytare.
Installation.

Starkströmsinstallationen i båt bör vara gjord av en behörig
elektriker, men är inget krav numera.

Det finns regler att följa.

Som båtägare är du ansvarig för att installationen är gjord på
ett riktigt och säker sätt.
Galvaniska strömmar.
Den gröngula skyddsjorden kommer att följa transformatorjordens spänning i
mittpunkt, så vi kommer att kunna mäta skillnaden i spänning mellan den vid båten
och den lokala spänningen i havet. Det är denna spänningsskillnad som kallas
obalansspänning. Denna spänning kan i Norden uppgå till c:a 5 volt. På
kontinenten är denna obalansspänning max någon volt.
Genom den gröngula ledaren kommer det således att flyta en ström (galvanisk
ström)
Det är här som Zinkanoder kommer in i bilden. Eftersom strömmen ”äter” på en
del metaller och dessutom olika mycket, gäller det att få strömmen att äta på en
metall som vi kan ”offra”. Zinkanoder eller som vi också säger offeranoder är en
mycket viktig del i båtens utrustning.
Dessa får under inga omständigheter målas över.
ZINC SAVER
Förhindrar galvanisk korrosion med andra båtar och med bryggan, när
du är ansluten till landström. Minskar även risken för
läckströmskorrosion.
I båtar med landströmsanslutning skall alla större metallföremål vara
elektriskt anslutna med varandra och med skyddsjord i
landströmsanläggningen. Anledningen är, att minska risken för olyckor
som kan inträffa med skadad 230 V utrustning som blir
spänningsförande. Nackdelen med denna jordförbindelse mellan alla
metallföremål ombord är, att risken för galvanisk korrosion ökar mellan
de föremål som är under vatten och som består av olika sorters metall.
Därför måste båten förses med zinkanoder som skyddar de "svagare"
metalldelarna.
När denna "jordslinga" ansluts till landströms anläggningens skyddsjord
uppstår risken både för galvanisk korrosion mellan båtar vid samma
brygga anslutna till landström, och mellan den egna båten och stora
metallföremål i vattnet. Såväl som för läckströmskorrosion. Det är faktiskt
inte bara en risk, det händer vid varenda brygga där flera båtar är
anslutna till landström.
Den galvaniska korrosionen beror på att båtarnas olika metaller bildar
galvaniska element genom att de är anslutna med varandra via
landströms-anläggningens jordkabel. Detta tär i onödan på dina
zinkanoder.
Lösningen på problemet med galvanisk korrosion när du är ansluten till
landström, är att montera en GALVANISK ISOLATOR i båtens
landströmsanläggning. Den ansluts i serie med skyddsjord mellan
landströmsanslutningen och jordfelsbrytaren och ger även ett visst skydd
mot läckströmskorrosion ("elektrolytisk korrosion"). Denna förorsakas av
att jordstiftet i landströmsanslutningen på bryggan inte har samma
potential (spänning) som vattnet, utan vanligtvis några volt över vattnet
Isolertransformator
Denna transformator skall ha ett förhållande på 1:1
dvs. 230 volt in och 230 volt ut.
Som vi ser så har landsidans skyddsjord inte någon
förbindelse med båtens jord (motor, laddare,
vattenberedare). Nu har vi brutit förbindelsen mellan
landsidans skyddsjord och havets jord och här finns inga
galvaniska strömmar, orsakade av obalansspänning.
I en hamn kan det ändå uppträda galvaniska strömmar,
t.ex om det ligger en högspänningskabel nergrävd under
bryggan.
Det är inte tillåtet att montera in brytare som enbart
kopplar bort skyddsjorden. Däremot kan man montera
in ett jordat uttag med stickpropp, då bryts ju både
spänningen och skyddsjorden.
Zinksaver eller isolertransformator ?
#
”Zinksaver” skyddar endast mot spänningar upp till 1,4 V.
#
I många hamnar är spänningsskillnaden högre.
#
Enl. många bedömmare är en ”zinksaver” samma som
pengar i sjön.
#
Det enda som löser problemet med läckströmmar i
skyddsledaren är en isolertransformator
Tips för att minska korrosionen med
ansluten landström.
#
Använd inte landström mer än nödvändigt
#
Använd med fördel apparater som är dubbelisolerade,
eftersom dessa inte kräver anslutning mot skyddsjord.
#
Dagens batteriladdare är oftast dubbelisolerade och ansluts
således inte mot skyddsjorden.
#
Hur vet jag då att elektriska apparater är dubbelisolirade?
Det bestämms av anslutningskontakten, som då saknar
jordbläck.
#
Båtens varmvattenberedare MÅSTE, om du inte har en
skyddstransformator, vara förbunden med skyddsjorden i
båtens landcentral.
#
Använd inte varmvattenberedaren mer än nödvändigt.
Det är en fördel om varmvattenberedaren koppals in via ett
vägguttag och INTE med en strömbrytare,
För när kontakten kopplas bort, bryts också förbindelsen
med skyddsjorden.
Räcker batteriet ?
Att råka ut för energibrist (ingen ström kvar i batteriet) är både olustigt och kan
få allvarliga konsekvenser. Sådana problem går att undvika om man har en
tillräckligt stor batterikapacitet.
I tabellen visas ett exempel på beräkning av batterikapacitet.
Förbrukare
Effekt
W
Spänn
V
Ström
A
Tid
tim
Belysning
35
12
3
4
12,0
Värmare
45
12
4
2
8,0
TV
45
12
4
4
16,0
Kylskåp
25
12
2,5
24
60,0
Radio/CD
25
12
2,5
10
25,0
Vattenpump
40
12
3,5
1
3,5
Div.
30
12
2,5
3
7,5
Kapacitetsbehov/dygn
Behov
Ah
132,0
Vid laddning i båtar bör faktor 1,7 användas. Då blir rekommenderad
batterikapacitet 132 x 1,7 = 225 Ah. Vilket är samma som 3 st batterier
á 75 Ah.
Batteriplacering.
Batteriet skall vara lätt åtkomligt och så fastsatt att det ej kan lossna. Om
batteriet är så utfört att elektrolyten kan rinna ut vid stor krängning, skall det
vara placerat i en batterilåda av syrabeständigt material.
Batteriinstallationer över 200 Ah skall placeras i utrymme som är ventilerat ut
till fria luften.
Vad är spänning, ström, watt och effekt ?
Vi skall här på ett så enkelt och lättfattligt sätt som möjligt klargöra några enkla
regler vad gäller spänning, ström, motstånd, spänningsfall, effekt och kabelarea.
Då det ligger i linje med klubbens säkerhetstänkande, så är det viktigt att vi vet
vad vi gör när t.ex. ny utrustning skall installeras.
Allt detta går att ha koll på genom lite matematik och att använda sig av Ohm´s
lag. Ohm´s lag håller reda på förhållandet mellan spänning, ström, effekt och
motstånd. Tycker du att detta verkar krångligt? Det är i verkligheten väldigt
enkelt.
Batteri
12 Volt =
Spänning
Motstånd =
Ohm
Watt
=
Ampere =
Effekt
Ström
kabel
Kylskåp
Storheternas förkortning:
Spänning
= Volt (V)
=U
Ström
= Ampere (A)
=I
Effekt
= Watt (W)
=P
Motstånd
= Ohm (R)
=R
Ohm´s lag:
U=RxI
U=P/I
I=U/R
I=P/U
P=UxI
Här några exempel:
1.
Vilken säkring skall användas till en VHF-radio som har en märkspänning
på 12 V. och en effekt på 25 W.
I = 25 / 12 = 2,1 A.
I=P/U
En säkring på 3,0A blir i detta fall lämplig.
2.
En värmare vill inte gå så bra, har svårt för att starta. Dessutom går
säkringen på 15A sönder ibland. Vad är det för fel? Vi förutsätter att
kablarna är tillräkligt grova.
Med en multimeter mäter vi spänningen över batteriet till 12,8 V. Vid
värmaren mäter vi spänningen till 10,2 V.
På vägen till värmaren försvinner således 2,6 V (får vara max 0,3 V).
Vi hittar en glappande och oxiderad kabelsko som också känns varm.
Varför är den varm? Jo det är förmodligen här dom borttappade 2,6 volten
ligger.
Vi vet ätt värmaren drar 12 A vid starten. Med hjälp av Ohm´s lag kan vi
då räkna ut effekten över kabelskon.
P=UxI
vilket är mycket och i ett längre
2,6 x 12 = 31,2 W
förhållande en brandrisk. Kabelskon är också orsaken till att säkringen
ibland går sönder. Man skall komma ihåg att en apparat alltid förbrukar
den effekt som finns angiven på den, vilken medför att om U minskar så
ökar I. Allt enl. Ohm´s lag.
3.
Ett ankarspel har en effekt på c:a 960 W. Motorn är på 12 V. Enl. Ohm´s
lag
I=P/U
blir strömmen 80A. Här kan då var och en se konsekvenserna av en
glappande kabelsko.
4.
Vi har köpt en VHF radio som skall installeras med rätt grovlek på kabeln
och rätt storlek på säkringen.
Vi vet att radion är på 12V. Och att effekten vid sändning är 30 W.
Hur stor ström drar radio? Hur stor säkringen skall vara? Vad skall det vara
för kabelarea? (Vi väntar till lite senare med denna fråga)
Nomogram.
Nedan finns ett nomogram som kan användas vid dimensionering av kablar
och gäller för 12 V och upp till 50 A och där strömstyrkan är känd. För 24 V
skall arean halveras.
Strömstyrka
Area
Längd
Principförslag på batteriseparatorer
Med en batteriseparator menas system som används för att separera t.ex. ett startbatteri från
ett servicebatteri (förbrukarbatteri). Dessa kan vara brytare (manuella), skiljerelä
(elektromekaniska) eller dioder (elektroniska). I figuren ser vi ex. på manuella brytare
(batterifrånskiljare).
Huvudbrytare
-
Startnyckel
+
START
Nackdelen är at man alltid måste komma ihåg att själv
bryta strömmen från startbatteriet. Driftsäker, går att
använda servicebatteriet för start av motorn.
Gen.
Huvudbrytare
- +
SERVICE
Start
Säkringsdosa
Batteriseparator men skiljerelä.
När motorn sätts igång och generatorn börjar
ladda, så drar skiljerelät och även servicebatteriet
börjar laddas. Så fort som motorn stängs av så
separeras batterierna åt. Driftsäker.
Nackdel är att om servicebatteriet är helt urladdat
och motorn startas, så blir det under en kortare
tid mycket hög strömrusning från startbatteriet
servicebatteriet, vilket sliter på kontakterna i
skiljerelät.
Huvudbrytare
+
Skiljerelä
START
Startnyckel
-
Huvudbrytare
- +
Gen.
Start
Säkringsdosa
SERVICE
till
Batteriseparator med skiljedioder.
När motorn sätts igång börjar laddningen av båda
batterierna. Batterierna är alltid separerade från
varandra.
-
Startnyckel
+
START
Gen.
Dioderna fungerar på så sätt att dom endast
släpper fram ström i den ena riktningen, medan
dom spärrar i den andra, men genom diodernas
konstruktion så får man ett spänningsfall på c:a 0,7
volt. Med detta följer att batterierna aldrig blir
fulladdade.
-
Start
+
SERVICE
Säkringsdosa
Huvudbrytare
För att kompensera detta måste man höja laddspänningen från generatorn motsvarande. Detta
kan göras genom att använda sig av en yttre laddningsregulator.
Nyare generatorer från Volvo Penta har en inbyggd batteriseparator, typ skiljediod.
Olika säkringar.
Vid alla typer av elektriska installationer i båtar förekommer det olika typer av
säkringar. Här följer de vanligaste i våra båtar.
1.
Bladsäkring.
Denna är den mest driftsäkra säkringen, eftersom den anses ge en säker
funktion
med liten risk för glappkontakt och korrision.
2.
Automatsäkring
Den vanligaste säkringen i dagens moderna båtar. Driftsäker och går att
återställa när den har löst ut.
3. Porslinssäkring.
Mindre bra och bör undvikas därför att det lätt uppstår korrosion, både i
säkringshållaren och på säkringens kontaktytor.
4.
Glasrörssäkring.
Förekommer ofta i samband med instrumentpaneler med inbyggda
säkringar.
Fyllda glasrör är tröga och ofyllda glasrör är snabba.
För den elektronikutrustning som finns i båtar rekommenderas oftast
snabba säkringar.
FRÅGOR att fundera över
Kan en jordfelsbrytare förhindra att en brand uppstår ??
JA
Jag ansluter aldrig min båt till landström.
Måste jag trots det ha monterade offeranoder ??
JA