Top teme

Struja za brodove

Predstavljamo manje poznate detalje instalacija i pravilan način povezivanja s kopnom. To se podjednako tiče vlasnika broda, onih koji na njemu samo plove, ali i majstora kojima je s povjerenjem prepuštena izvedba instalacije nadomak mora.

U prošlom nastavku ušli smo na brod i pokazali kako se kirurškim rezom može sigurno zahvatiti u brodsku električnu instalaciju i proširiti je zalihama tihe struje iz moćnih baterija. Navikli na fotonaponske sustave u raznim otočnim inačicama za postizanje visoke autonomije na kopnu, primijetili smo da unatoč razvoju tehnologije postoje velike razlike u primjeni najnovijih mogućnosti i standarda u povezivanju kopnenih i brodskih instalacija.
Struja, elektrotehnika i elektronika posvuda funkcioniraju po jednakim fizikalnim zakonima, ali i po normama i propisima. Već pri povezivanju plovila i obale vidljivo je nerazumijevanje, kao da je riječ o dva odvojena svijeta. Umjesto sinergije i međusobnog povezivanja u korist štednje energije, komfora i sigurnosti plovidbe, između kopna i brodova lako je uočiti sivu zonu u kojoj nestaje dosljedan stručni pristup. Dok jedni ne žele prihvatiti ništa što prelazi nevidljivu granicu, ponekad i na vlastitu štetu, drugi su krajnje bezbrižni, kao da u tzv. brodskoj struji nema nikakve opasnosti.
Zato ovaj put predstavljamo manje poznate detalje instalacija i pravilan način povezivanja s kopnom. To se podjednako tiče vlasnika broda, onih koji na njemu samo plove, ali i majstora kojima je s povjerenjem prepuštena izvedba instalacije nadomak mora. Tiče se to i samograditelja i onih koji su dovoljno samouvjereni da popravke i rekonstrukciju obavljaju bez ikakvog poznavanja propisa napisanih na temelju struke i iskustva. Ponekad ne poznaju ni namjenu pribora... Premalo je prostora da bismo naveli sve što postoji u tom području, no tema je i važna i zanimljiva.

Električna veza kopna i broda

Prije svega, ne zaboravite da u kontaktu kopnene i brodske struje veliku ulogu ima i slano more...
Zato nakon svakog zahvata na brodu potražite savjet ovlaštenog projektanta ili tvrtke koja za to ima obučene i provjerene djelatnike - sa znanjem i iskustvom. Kritična točka je upravo na mjestu kontakta brodske instalacije i kopnene mreže. Tu nije riječ samo o mogućoj šteti na imovini. Radi se o ljudima i ljudskom životu a uvjeti su mnogo složeniji čak i od uobičajene zaštite na radu. Čim privežete brod u marini ili pristaništu gdje postoji mogućnost priključenja na obalnu struju, pohitat ćete da odmah uspostavite vezu s tim golemim izvorom energije. Vrlo je vjerojatno da su brodske baterije ispražnjene, da je hladnjak već danima isključen, a upotrebu jačih trošila, poput glačala ili tostera već ste i zaboravili... Na obali će vas dočekati električki razdjelnici s priključnicama, kao na slikama lukobrana u Komiži na
ovim stranicama. Želimo li bolje razumjeti instalaciju na brodu, moramo znati što nas očekuje u priključnom ormariću napravljenom po normi za električne instalacije HRN HD 60364- odjeljak 7-709 u kojem su obrađeni zahtjevi za posebne instalacije i prostore, npr. marine i slično. Jednostavnije rečeno, dobro je znati kakvu nam zaštitu nudi takav tipičan ormarić na obali.

Neugodno u svakom pogledu

Slika 2: zone reakcija čovjeka u ovisnosti o jakosti i trajanju struje

Iako je udomaćeno i pod pojmom strujni udar, svjesno ili nesvjesno izlaganje čovjeka djelovanju električne struje naziva se još i elektrokucija.
Za sve učinke elektriciteta na čovjeka najvažnija je jakost struje koja protječe kroz ljudsko tijelo. Njezino djelovanja na ljudski organizam podijeljeno je u slijedeće granične kategorije (zone):

  • otpuštajuća struja kao najveća struja pri kojoj se čovjek može snagom svojih mišića odvojiti od dijelova pod naponom;
  • nefibrilacijska struja ne izaziva smrt, iako je struja jača od otpuštajuće struje. Čovjek je osjeti kao strujni udar, no smatra se da nema opasnih posljedica;
  • fibrilacijska struja izaziva smrt u visokom postotku, no smrtonosna razina jakosti nije kod svih ljudi jednaka.

Osim jakosti, vrlo velik utjecaj na posljedice koje nastaju zbog djelovanja električne struje ima i trajanje njenog protjecanja kroz organizam. Na slici 2. prikazane su zone reakcija čovjeka u ovisnosti o jakosti i trajanju struje. Važno je primijetiti da se zona 3 dijeli na lijevi i desni dio, pri čemu su različite reakcije organizma opisane na slici.

  1. Struje veličine do 0,5mA čovjek uopće ne osijeća.
  2. Struje veličine do 5mA čovjek lagano osijeća ali nema opasnog djelovanja
  3. Struje iznad 5mA već predstavljaju probleme. Kod osobe izložžene struji jačoj od 5mA (ovisno o vremenu) dolazi do grčenja miššića, problema sa disanjem, kratkotrajnih zastoja srca... Obratiti pozornost na vrijeme djelovanja struje na tijelo. Npr. ako 300mA djeluje na tijelo kroz 50ms neće biti nikakvih ozbiljnih problema. Međutim, djelovanje struje od 50mA na tijelo u vremenu od 1000ms može dovesti do ozbilnijih ozljeda, pa čak i smrti.
  4. Struje iznad 500mA predstavljaju opasnost po čovjeka te ovisno o vremenu i jačini struje, o putanji struje kroz tijelo...mogu dovesti do ozbiljijih ozljeda ili smrti.

Gdje su granice?

Da bi se ostvarila kontrola nad izlaganjem čovjeka djelovanju električne struje, treba znati koja je razina napona pri protjecanju (uvjetno) dopuštene, ali neopasne granične struje.
Za normalne uvjete okoliša i uporabe električnih uređaja ili predmeta potencijalno izloženih dodiru sa strujom, trajno dopušteni napon izravnog dodira čovjeka s dijelovima pod naponom je manji od 50 V za izmjeničnu struju, a manji od 120 V za istosmjernu struju.
Za teže uvjete rada i okoliša (trajni dodir čovjeka s potencijalom zemlje i znatno smanjenje otpora ljudskog tijela zbog vlažnosti kože) granični napon dodira iznosi 25 V za izmjeničnu struju, a 60 V za istosmjernu struju.
Ako je čovjek ipak izložen izmjeničnom naponu većem od 50 V uz frekvenciju napona od 50 Hz, onda se zbog zaštite, za tu razinu napona mora osigurati da ne traje duže od određenog vremena.
Naprimjer, struja s izmjeničnim naponom od 230 V i 50 Hz ne smije na ljudsko tijelo djelovati duže od 170 ms (milisekundi!), a u izrazito lošim (npr. vlažnim) uvjetima kontakt se skraćuje na 50 ms! Tomu treba prilagoditi i sigurnosne uređaje. Zaštita od izravnog dodira postiže se ugradnjom svih dijelova i opreme pod naponom u zatvorene ormare koji su s instalacijom povezani kvalitetno izoliranim kabelima, po potrebi provedenim kroz vodotijesne otvore. Izbor teško
predvidljivih situacija može biti zaista velik.
Ipak, zbog kvara - a najčešće su to oštećenja izolacije vodiča - takav se vodič pod naponom može spojiti na metalno kućište trošila, povezanu metalnu opremu ili ostale metalne mase za koje u redovnom radu i ne očekujemo da bi se našle pod naponom... Tada govorimo o neizravnom tj. indirektnom dodiru zbog kojega postoje i propisane odredbe u sustavu zaštite od indirektnog dodira.
Napon koji se pri kvaru pojavljuje između dijelova istodobno dostupnih čovjeku
zove se napon dodira ili dodirni napon. Očekivani napon dodira može biti i vrlo visok, recimo u slučaju da se vodič spojio na kućište trošila upravo na priključnoj
stezaljci, a drugi dostupni vodljivi dio ima direktan spoj sa zemljom - kao na slici 3 (gore). Jedan od načina zaštite od indirektnog dodira izvodi se automatskim isključivanjem napajanja.
Da bi takva zaštita ispunila svoju zadaću, svaki kvar na izolaciji opreme mora prouzročiti dovoljno jaku struju kvara koja će u zaštitnom uređaju prekinuti napajanje u vremenu dovoljno kratkom za sigurnosti ljudi! Zato:

  • mora postojati zatvoreni strujni krug ili petlja, koji omogućuje protjecanje struje kvara. Taj krug kojim protječe struja kvara ovisi o sustavu uzemljenja mreže i trošila, TN, TT, IT... u što ovdje ipak nećemo ulaziti.
  • prekidanje struje kvara mora se dogoditi primjenom prikladnih zaštitnih uređaja koji će velikom brzinom, trenutno, u desecima milisekundi, spriječiti ozljeđivanje osobe izložene naponu dodira. Jedan od takvih uređaja nalazi se i u priključnim ormarićima u marini. To je uređaj nadstrujne zaštite (engl. overcurrent protective device), zaštitni prekidač - ili, kako ga majstori često nazivaju automatski osigurač (engl. miniature circuit braker).

Slika 4a (dolje) prikazuje njegov tipičan presjek i pripadajuću krivulju strujno-vremenske karakteristike isklapanja - B, C, i D.
Taj zaštitini prekidač krije u sebi čak dva okidačka isklopna mehanizma, a uklapanje je ručno, preklopnom ručicom. Na prekidaču je i logičan pokazivač položaja ručice, odnosno uklopljenog ili isklopljenog stanja.

Slika 4a. Zaštitni prekidač i njegova strujno-vremenska karakteristika isklapanja

Prvi okidač isklapanja
je termički. Namijenjen je nadzoru i isklapanju dugotrajnijeg, ali manjeg strujnog preopterećenja. Njime se priključni kabeli zaštićuju od mogućeg taljenja izolacije pri dužem pretjeranom opterećanju.
Strujno preopterećenje se pojavljuje kad na instalaciju priključimo više trošila negoli podnose presjeci ugrađenih vodiča.
Najvažniji dio termičkog okidača je bimetalni element kakvim se, naprimjer, strujni krug prekida u glačalu, bojleru i raznim termostatima.
Drugi okidač isklapanja je magnetski okidač. Čim struja kratkog spoja pojuri kroz zavojnicu (elektromagnet) stvara se jako magnetno polje koje privuče kotvu i pokreće mehanizam isklapanja. Zaštitne prekidače razlikujemo po tri karateristike - B, C i D (slika 4a).

U području termičkog okidanja sva tri reagiraju jednako. Međutim, pri jačim strujama, npr. strujama kratkog spoja u strujnom krugu, karakteristike isklapanja im se razlikuju.
Tako će prekidač s karakteristikom B, kakvi su najčešće kućni zaštitni prekidači, isklopiti već pri 5 x In (pet puta većoj od nazivne).
Prekidači karateristike C, kakvi se ugrađuju za elektromotore, transformatore i fluorescentne lampe, isklapaju se pri struji 10 x In, dok oni s karakteristikom D reagiraju na razini struje od 20 x In. Takvi se primjenjuju uz velike elektromotore, transformatore i živine svjetiljke. Čim struja kratkog spoja dosegne razinu određenu njihovom karakteristikom, svi se oni isklapaju unutar 100 ms (milisekundi). Pri projektiranju instalacije redovito se provjerava može li u slučaju kratkog spoja kroz zaštitni prekidač poteći dovoljno jaka struja kratkog spoja koja će okinuti magnetski okidač u zaštitnom prekidaču. U priključnom ormariću marine još je važniji zaštitni uređaj protiv indirektnog, (i izravnog) dodira koji također reagira automatskim isklapanjem. To je sklopka za nadzor diferencijalne struje s danas prihvaćenim nazivom RCD-sklopka (engl. Residual Current Device). Mnogima je godinama bila poznata kao FID sklopka (engl. Fail Interrupting Device) ili, kako se popularno udomaćilo, fidovka (slika 4b).

Dva su najvažnija podatka koji određuju neku RCD sklopku:

  • nazivna struja In
  • nazivna (proradna) struja greške IΔn.

Na svaku priključnicu u priključnom ormariću mora se ugraditi zasebna RCD sklopka.

Kako radi RCD?

Slika 4b. Princip rada zaštitne RCD sklopke i shematski prikaz njezinog djelovanja u slučaju proboja struje na masu (uzemljenje).

Slika 4b. Princip rada zaštitne RCD sklopke i shematski prikaz njezinog djelovanja u slučaju proboja struje na masu (uzemljenje).

Princip djelovanja RCD sklopke prikazuje slika 4b. i temelji sa na prvom Kirchofovom zakonu koji kaže da je zbroj svih struja koje ulaze u čvorište jednaka zbroju struja koje izlaze iz čvorišta. Pojednostavljeno - RCD sklopka mjeri razliku iznosa struje koja preko faznog vodiča ulazi u nju i priključeno trošilo - i struju koja se iz trošila vraća i izlazi kroz nul-vodič iz nje. Ključna komponenta RCD sklopke je feritni prsten (toroidni trafo). Kad na trošilu nema kvara, zbroj svih struja koje prolaze kroz feritni prsten jednaka je nuli, a u namotajima na prstenu ne inducira se struja. U slučaju kvara, kroz zaštitni vodič PE (uzemljenje) poteče struja kvara i naruši ravnotežu pa zbroj struja koje prolaze kroz feritni prsten više nije jednak nuli.
Zbog toga se u namotajima na feritnom prstenu inducira struja i teče kroz elektromagnet koji privuče kotvu i isključi sklopku. Za testiranje RCD sklopke postavlja se ispitno tipkalo i otpornik. Kada pritisnemo tipkalo sklopka mora isključiti napajanje. RCD sklopke se smiju primijeniti samo u sustavima gdje su nul-vodič i zaštitni vodič odvojeni. Treba znati da će se RCD sklopka uz svega 30 mA nazivne diferencijalne struje isklopiti već pri struji kvara od 15 mA! Pritom je vrijeme isklopa redovito ispod 100 ms! Također, valja zapamtiti da RCD sklopka ne može detektirati struju kratkog spoja u trošilu. Tomu je namijenjen već opisani zaštitni prekidač (slika 4a).
RCD sklopka reagira samo kad struja bježi kamo ne bi trebala!
Današnja tehnologija omogućuje da se u zajedničko kućište ugradi i zaštitni prekidač i RCD sklopka. Takav je uređaj poznat i pod nazivom kombinirani zaštitni prekidač, jer objedinjuje sva svojstva opisanih zaštitnih uređaja.

Slika 5. Shematski prikaz spoja priključnice u ormariću na obali marine

Vrlo je vjerojatno da ćete u mnogim marinama naići na upravo takve priključne ormariće, a shematski prikaz povezivanja s brodom prikazuje slika 5.
Kabel za priključak broda (slika 6) ima industrijski utikač s jednim kontaktom spojenim na zaštitni vodič i trožilni savitljivi kabel koji je stalno priključen na brod ili se po potrebi može priključiti preko utičnice. Duljina kabela ne smije biti veća od 25 m, a kabel na toj duljini ne smije imati nijedan dodatni spoj.

Kad je na brodu priključak za struju s obale napravljen ugradnjom industrijskog utikača, a na kabelu je industrijska utičnica, priključivanje mora biti na lako dostupnom i potpuno preglednom mjestu. Brodski utikač na otvorenom i utikač u skrivenom zakutku treba vodotijesno zaštititi od polijevanja vodom, cijeđenja kiše ili mora niz kabel te zapljuskivanja valova. Pri izboru mjesta treba predvidjeti i neočekivane situacije, u skladu s ponašanjem mora, broda i posade u raznim okolnostima. Kabel treba postaviti tako da se u krajnjim točkama ne mogu pojaviti nikakva mehanička opterećenja ni oštećenja, a ni izloženi dio kabela ne smije se naprezati zbog gibanja broda, plime i oseke, valova, bliskog manevriranja drugih brodova u luci... Kabel ne smije biti u blizini konopa, sidra i sidrenog lanca, brodskih poklopaca, teških pokretnih predmeta i dijelova, ili pomoćnog čamca. Svako nagnječenje, čak i ono bez vidljivih tragova, može imati vrlo opasne posljedice...

Slika 7. Zaštitni vodič spaja se na sabirnicu za izjednačenje potencijala. S tom sabirnicom zasebnim su vodičima povezani svi metalni dijelovi broda i električni uređaji, a sabirnica se spaja na metalni dio broda koji je u stalno uronjen u vodu oko broda.

Iz priključka na brodu struja prema brodskim trošilima opet prolazi kroz zaštitne prekidače i RCD sklopke, ili, kako smo opisali, preko kombiniranog zaštitnog prekidača (slika 7). Zaštitni vodič spaja se na brodsku sabirnicu za izjednačenje potencijala. Svi metalni dijelovi broda i električnih uređaja također su zasebnim izoliranim vodičima povezani s tom sabirnicom, a ona se spaja na neki metalni dio broda koji je stalno uronjen u more.

Slika 8: Prosječni električki potencijal raznih metala i slitina u morskoj vodi.

Izjednačavanje potencijala preko kvalitetno uzemljene sabirnice jedna je od osnovnih zaštitnih mjera protiv indirektnog dodira i previsokog napona dodira. U kombinaciji s isklapanjem strujnog kruga trošila uređajem s nadstrujnom zaštitom (zaštitnim prekidačem) i isklapanjem strujnog kruga trošila sa zaštitnim uređajima diferencijalne struje (RCD sklopkom), sustav pruža izuzetno učinkovitu zaštitu.
U slučaju pojave napona greške na metalnim kućištima električnih trošila, taj isti napon pojavit će se i na svim međusobno povezanim metalnim dijelovima ostalih instalacija. Ali, pritom se neće pojaviti dodirni napon u obliku razlike napona između vodljivih dijelova kao na slici 3.
Međutim, dok gledate slike 5, 6, i 7, mogli biste pomisliti kako je brodski sustav zaštite jednostavan i razumljiv, uvelike nalik uobičajenoj kućnoj instalaciji. Nažalost, priroda se pobrinula da priči o struji na brodu time nije kraj. Najvažniji dio tek počinje!

Utjecaj blizine mora

Metali pokazuju vlastiti specifičan električki potencijal karakterističan za održavanje njihovih molekula na okupu. Taj potencijal se razlikuje od metala do metala, kako to prikazuje slika 8.
Razina specifičnih potencijala raznih metala uronjenih u more prikazana na toj slici kreće se od -1,6 V do +0,4 V.
Uspoređujući međusobne potencijale dvaju metala, nije teško zamijetiti da među njima ima i velikih razlika. Npr. cink ima -1,6 V, a bronca -0,3 V.
Razlika potencijala od 0,7 V zapravo je napon koji može potjerati struju. Uronimo li komad cinka i bronce u elektrolit, (električki vodljivu tekućinu), dobivamo galvanski članak, pravu bateriju s određenim naponom.
Jače negativni (ili manje plemeniti) metal naziva se anoda, a u našoj bateriji to je minus-pol (-).
Manje negativni ili čak pozitivni (plemenitiji) metal naziva se katoda i to je plus-pol (+) ove baterije.
Sve to pamtimo još iz osnovne škole kad smo prvi put čuli za Voltin članak.
Štapići bakra i cinka uronjeni u sumpornu kiselinu postaju baterija s naponom od 1,1 V.
Iz ranijih nastavaka ove serije možemo se prisjetiti i sličnog opisa djelovanja olovnih baterija! Spojimo li dva metala uronjena u elektrolit nekim vodičem, električkom vezom, započet će izjednačavanje njihovih električkih potencijala. S negativnije anode vodičem će poteći elektroni prema pozitivnijoj katodi  i zatvorit će se strujni krug. Protok elektrona, nositelja negativnog naboja, usmjeren je kroz vodič od minusa prema plusu, no možemo ga shvatiti i kao gibanje pozitivnog naboja od plusa prema minusu - od katode prema anodi.
Upravo je smjer pozitivnog naboja ono što se opisuje kao službeni smjer struje - od pozitivnog pola, kroz priključeni vodič, prema negativnom polu baterije.
Gubeći elektrone, anoda više ne može držati na okupu svoje molekule. Elektronima osiromašeni dijelovi anode, sada pozitivniji ili pozitivno nabijeni dijelovi, ioni, odvajaju se od anode. Tako će vodičem teći elektroni, dok će elektrolitom teći ioni, sve do izjednačenja potencijala ili dok se baterija ne isprazni.
Taj proces elektrokemijske korozije naziva se i galvanska korozija. Naime, zbog razlike električkog potencijala između dvaju metala uronjenih u elektrolit, za pojavu struje zaslužan je galvanski napon. Pretežno negativna i manje plemenita metalna anoda troši se i korodira, dok manje negativna, pozitivnija i plemenitija katoda ostaje sačuvana. Štoviše, na njoj se tijekom procesa taloži sloj metala odbjeglog s anode. Anoda koja se troši je žrtvena anoda, a proces očuvanja katode nauštrb anode poznat je i kao katodna zaštita.

Značaj žrtvene anode

Kako se ovi procesi odvijaju na brodu uronjenom u more vidljivo je na slici 9 gdje lijevi crtež prikazuje dva električki povezana različita materijala u morskoj vodi. Zbog galvanske korozije bronca korodira, a inox ostaje sačuvan. No, pričvrsti li se na metalni trup ili neki metalni dio broda žrtvena anoda od cinka, kao na desnoj strani slike 9, onda će anoda korodirati i trošiti se, a bronca i inox bit će sačuvani. U tomu se krije i smisao naziva žrtvena anoda.

Slika 9. Galvanska korozija i zaštita metalnih brodskih dijelova od galvanske korozije.

Dakako, žrtvene anode treba redovito provjeravati, čistiti i - zamjenjivati novima. Nakon bojenja treba ih očistiti do vidljivog metala, a povremeno treba s njih ukloniti i naslage algi...
Veličinu žrtvene anode (jedne ili nekoliko njih) treba uskladiti s veličinom štićenih metalnih površina broda uronjenih u more. No, kad doplovimo na vez i priključimo se na struju, preko zaštitnog vodiča povezat ćemo metalnu masu pristaništa s metalnim dijelovima broda (slika 10). Kako se i pristanište i brod nalaze u morskoj vodi, a električki su povezani zaštitnim vodičem, dolazi do galvanske korozije pri čemu žrtvena anoda ne štiti više samo brod već i pristanište. Štiteći pristanište tijekom zimovanja i mirovavanja, ako je brod ostao priključen zbog baterija, žrtvena anoda će se potrošiti brže negoli očekujemo.

Slika 10. Žrtvena se anoda troši brže kad brodsku instalaciju povežemo s metalnim pristaništem, jer tada brodska anoda zaštićuje i pristanište (npr. čelični ponton).

Neprimjetni podvodni procesi

Kad je nekoliko bliskih plovila na vezu priključeno na isti ormarić, kako prikazuje slika 11, zaštitni će im vodič povezati metalne dijelove... Može se dogoditi da je vaš brod zaštićen žrtvenim anodama, ali susjedno plovilo s kojim ste povezani zaštitnim vodičem nije. Pritom će vaša žrtvena elektroda štititi i vaš brod i susjedno neštićeno plovilo - uz ubrzano gubljenje metalne mase.
Problem takvog brzog trošenja nije samo u cijeni zaštitne anode i troškova zamjene već i mogućoj većoj šteti. Naime, kad se žrtvena anoda potroši, počinje korozija prvog slijedećeg metala s najnegativnijim vlastitim potencijalom (prema popisu na slici 8). Nakon čelične brodske oplate ili osovine, korodirat će brončani vijak... A pojedeni vijak je zadnje što biste poželjeli kad sljedeće godine dođete po brod koji je prezimio u pristaništu.
Kako izbjeći takvo prikriveno, a ubrzano trošenje? Zaštitu metala od galvanske korozije moguće je postići tzv. narinutim naponom suprotnog polariteta ali jednake elektromotorne sile “galvanske ćelije” koja se oblikuje između različitih metala uronjenih u slani elektrolit mora. Međutim, ni to nije sasvim jednostavno, jer priključenjem na pristanište unosimo u sustav nepoznatu masu neštićenih metala…

Slika 11. Kad su na vezu dva broda, jedan tik do drugoga, žrtvena anoda sa zaštićenog broda (2) trošit će se brže negoli očekujemo, jer se strujanjem iona kroz more zaštita širi i na brod bez anode (1).

Slika 12. Galvanski izolator prekida zatvoreni krug galvanske struje.

Slika 12. Galvanski izolator prekida zatvoreni krug galvanske struje.

Izdržljiv i pouzdan galvanski izolator tvrtke Victron / Schrack.

Izdržljiv i pouzdan galvanski izolator tvrtke Victron / Schrack.

Slika 12 prikazuje vrlo praktično rješenje protiv ubrzane galvanske korozije. Zaštitni vodič (kabel) s brodskog priključka spaja se na galvanski izolator, a drugi se kraj galvanskog izolatora spaja na sabirnicu za izjednačenje potencijala u brodu. Galvanski izolator je antiparalelni spoj u kojem su dva sklopa, svaki s dvije diode spojene u seriju. Da bi diode u galvanskom izolatoru propustile struju u bilo kojem smjeru, na krajevima galvanskog izolatora morao bi se pojaviti napon veći od 1,4 V, što je mnogo više od istosmjernih galvanskih napona koji se mogu pojaviti između metala na brodu i metala na pristaništu. To se odnosi i na obližnja nezaštićena plovila. Time se prekida krug istosmjernih galvanskih struja prikazan na slikama 10 i 11.

Međutim, za izmjenične napone i struje opasne po život taj galvanski izolator ne predstavlja nikakvu izolaciju i u tom smislu ne utječe na povezivanje metalnih masa broda i obalnog zaštitnog uzemljenja za priključenje mreže preko ormarića na obali. Također, ničim ne utječe ni na zaštitne uređaje u priključnim ormarićima na obali i brodu!
No, što će se dogoditi kad se u nekom jeftinom galvanskom izolatoru unište diode? Dakako, brod je i tada zaštićen od galvanskih struja, jer nema spoja sabirnice za izjednačenje potencijala i obalnog zaštitnog vodiča, no pritom kompletna brodska instalacija ostaje odvojena od obalnog uzemljenja, a tu opasnost ništa ne signalizira...

Odvojni izolacijski tranformator

Nakon svega, za sprečavanje galvanskih struja i postizanje najvišeg stupnja sigurnosti ljudi na brodu, preostaje nam jedino primjena izolacijskog odvojnog transformatora. Taj transformator prenosi napon s obale u omjeru 1:1, ali su mu sekundarni izlazi potpuno odvojeni od primarnih čime osigurava i galvansko odvajanje, kako je prikazano na slici 13. Na svojem primaru, na obalnoj strani, izolacijski transformator prihvaća zaštitni vodič na predviđenu stezaljku no ona nije nikamo spojena. Na sekundarnoj strani, na strani broda, jedan izvod izolacijskog transformatora se uzemljuje na sabirnicu za izjednačenje, potencijala, kamo se spaja i metalno kućište izolacijskog transformatora.

Slika 13. Izolacijski transformator rješava sve probleme galvanskih struja. Križićem je označen prekid veze između broda i obale.

Slika 13. Izolacijski transformator rješava sve probleme galvanskih struja. Križićem je označen prekid veze između broda i obale.

Na slici 14. je primjer izolacijskog transformatora koji u sebi sadrži i napravu za mekani start kojim se sprečava - fizikalno očekivan i uobičajen - kratki porast struje pri svakom priključenju na mrežu. Taj kratkotrajni porast struje deseterostruko premašuje njezinu nazivnu razinu i sigurno bi prouzročio ispadanje nadstrujnih zaštitnih uređaja u priključnom ormariću na obali. Srećom, primjenom izolacijskog transformatora s ugrađenim uređajem za mekani start spriječeni su šokovi na zaštitnim uređajima u priključnom ormariću na obali.

Slika 14. Izolacijski transformator izbliza - i shema.

Slika 14. Izolacijski transformator izbliza - i shema.

Paralelni sustav

Današnji su brodovi sve bolje opremljeni suvremenim elektroničkim uređajima, ali i električnim uređajima namijenjenim boljem komforu. Zbog sigurnosti na otvorenom moru, sve češće se uz generatore primjenjuju i baterije velikog kapaciteta pa brod na pučini ima veću autonomiju i sve složeniju brodsku instalaciju. No, čim pristane uz obalu, nadomak strujnoj mreži, javlja se problem usklađenja tih dvaju sustava.
Što učiniti ako na brodu imamo baterije i izmjenjivač koji oblikuje svoju mrežu?
Nije dozvoljeno istodobno napajanje instalacije na brodu preko priključka s obale i iz baterije preko izmjenjivača. Argumenti su jaki i razumljivi. Kad bi na brodu trošila imala dvojno napajanje, s obale i iz izmjenjivača, a na obali nestane struje npr. zbog radova na priključnim ormarićima, brod bi strujom povratno napajao ormarić na obali i strujnim udarom ugrozio život servisera. Stoga preklapanje izvora brodskog napajanja treba riješiti tako da samo jedan izvor može biti aktivan, pri čemu je drugi potpuno isključen! Takvo rješenje prikazuje slika 15 (dolje).

 

DESNO: Otvoreni ormarić u Komiži, sa svom nužnom zaštitom broda i brodske instalacije. Schrack Technik u svojim ormarićima ima vrlo sofisticiranu opremu, u skladu s razvojem brodskih tehnologija. Štoviše, stanje priključnog ormarića i brodske struje možete lako provjeriti i mobitelom, izdaleka.

Slika 15. Jednostavan spoj za ručni preklop za napajanje strujom s obale ili preko baterijskog izmjenjivača.

Slika 15. Jednostavan spoj za ručni preklop za napajanje strujom s obale ili preko baterijskog izmjenjivača.

Kad je uključeno napajanje s obale, na brodu se priključuju i jača trošila sa svojim strujnim krugovima koji inače nisu pod naponom iz baterijskog izmjenjivača. Logično je da se električni grijač vode uključuje samo uz napajanje s obale, ali ne i u plovidbi.

Na slici 16. je automatska transfer sklopkakoja omogućuje automatsko prespajanje s instalacije broda na instalaciju s obale - i obrnuto. Kad se napon s obale pojavi na ulazu 1 tada se uz nekoliko sekundi zadrške taj napon prosljeđuje na brodsku instalaciju. Nestane li na ulazu 1 napon s obale, onda se na ulazu 2 bez ikakve zadrške pojavljuje napon iz izmjenjivača. Istodobno napajanje trošila iz oba ulaza naprosto nije moguće!

Za kraj: Iskoristite ovaj članak kao poticaj za vlastito istraživanje te složene i važne teme, naročito ako se odlučujete na samogradnju ili rekonstrukciju. Na ovim stranicama nismo rekli sve što bismo željeli, jer područje je vlo široko i interdisciplinarno. Tako nismo širili temu na dodatne i detaljnije opise korozije brodskih metala - ali i hrastovog drva! Tu su i nevolje s neispravnom ili oštećenom instalacijom istosmjerne struje kada napon baterije pomaže galvanskom naponu u ubrzanom korozivnom djelovanju zaštitne anode koja može nestati unutar nekoliko dana, a potom je na redu štićeni dio - propeler, kormilo… Nismo spominjali ni razne tipove mreža (TT, TN, IT) i djelovanje zaštitnog prekidača i RCD sklopke u njima. Ograničili smo se samo na obalnu mrežu koju bismo po normi morali naći u priključnom ormariću marine (TNS).
Ne zaboravite da se tim instalacijama služe i ljudi raznih navika i običaja, ali i oni koji s pomorstvom, plovidbom i elektrotehnikom nemaju mnogo veze. Zato nakon vlastitog proučavanja papira uvijek potražite savjet ovlaštenog projektanta ili tvrtke koja se bavi instalacijama na brodu i za to ima osvjedočene i obučene djelatnike. Kad pristanete u marini ili luci gdje postoje priključni ormarići, a treba vam napajanje iz mreže, zatražite od poslužitelja pristaništa napisanu informaciju o instalaciji u priključnom ormariću. To propisuje i norma pa je takav informativni letak i obvezan.
Pravilno priključenje i poznavanje ugrađenih zaštitnih uređaja oslobodit će vas brige i mogućih kasnijih natezanja zbog neočekivane štete.
Konačno, ne kupajte se i ne plivajte u pristaništu ili marini - iako nema vidljivog upozorenja ni znaka zabrane. Kupanje u blizini broda s neispravnom električnom instalacijom može biti opasno po život. Zaštita broda u moru zahtijeva dodatno razumijevanje elektrokemijskih procesa i nove uređaje kontrole i zaštite, a osjetljivi postupak izbora opreme u brodskim instalacijama ili pristanišnim ormarićima savjetujte se u SCHRACK TECHNIK.

Ukoliko imate dodatna pitanja slobodno nas kontaktirajte:

Josip Radin
j.radin(at)schrack.hr
mob.: 099/3173-700

Josip Zdenković
j.zdenkovic(at)schrack.hr
mob.: 099/2280-035

11/2015 - Pripremio: Josip Zdenković

Pretraživali ste prema ovim riječima:struja na brodu, brodska struja, napajanje broda, instalacija broda, generator za brod, baterije na brodu, napajanje jahte, instalacija jahte, galvanska struja, odvojni trafo, napajanje u marinama, brodska instalacija, žrtvena anoda, galvanski izolator, napajanje na vezu, struja u pristaništu, elektro ormari za marine