Защита электрических цепей на катере

Устроить пожар на катере просто. Подсоедините несколько электрических устройств напрямую к положительной клемме аккумулятора и ждите. Каждое такое соединение – мина замедленного действия и однажды она сработает. Детонатором станет или слабо закрепленная клемма, которая от вибрации сдвинулась в сторону и коснулась корпуса или треснувшая изоляция на кабеле. Короткое замыкание, пожар.

Предохранители или автоматические выключатели помогают этого избежать. Они разрывают электрическое соединение если в цепи происходит короткое замыкание или если ток превышает расчетное значение. Устройства защиты предохраняют кабель, а не оборудование, поэтому их номинал выбирают выше, чем максимальная нагрузка, но меньше токонесущей способности кабеля.

Если эхолот подключают к цепи кабелем сечением 3 мм2 (12 AWG), то защиту подбирают для кабеля. В этом случае подойдет автомат или предохранитель на 20 ампер.

При выборе предохранителей или автоматов для катера возникает три вопроса:

  • Какой размер использовать для конкретной цепи
  • Как убедится, что все цепи защищены
  • В каком месте цепи должна быть расположена защита от перегрузки

 Максимальное тепловыделение происходит на участке с наибольшим сопротивлением. Предохранители и автоматы подбирают исходя из сечения самого тонкого провода в цепи.

Все электрические цепи на лодке защищают автоматом или предохранителем. Однако цепь не обязательно должна состоять из единственного устройства. Ее проектируют так, чтобы один предохранитель защищал несколько устройств одновременно. Идея состоит в том, чтобы комбинировать в одной цепи маломощное оборудование, которое не будет использоваться одновременно и создавать выделенные цепи для устройств, потребляющих большой ток. Критически важное оборудование так же снабжают собственным устройством защиты.Размер предохранителя определяется самым тонким проводом в цепи

При определении размера автомата, защищающего несколько цепей, учитывают два фактора – общую мощность подключенного оборудования и допустимую токовую нагрузку самого тонкого провода в цепи. Автомат подбирают для наименьшего из двух значений.

Если автомат устанавливают на кабель, идущий к дополнительной панели или блоку предохранителей и все проводники от дополнительной панели к устройствам защищены собственными автоматами или предохранителям, то номинал первого автомата выбирают только для защиты кабеля к панели. Он должен соответствовать наименьшей из двух величин – общей нагрузки во вспомогательной панели и токонесущей способности кабеля к этой панели.Каждый предохранитель защищает свой участок цепи

Защита цепей с лодочными электромоторами

Автомат и предохранитель для защиты лодочного электромотора
Автомат на 60 А постоянного тока Blue Sea 285 серии. Держатель предохранителя и предохранитель ANL , рассчитанные на такой же ток. Подходят для защиты лодочных электромоторов Minn Kota

Иногда ротор электромотора заклинивает. Это происходит если в крыльчатку помпы попал кусок мусора или на винт лодочного электромотора намотались водоросли, ток возрастает и возникает опасность перегрузки. Правильно подобранный предохранитель или автомат вовремя разорвет цепь и неприятностей не произойдет.

Номинал автомата для защиты цепи с электрическим мотором на лодке выбирают равным максимальному току, потребляемому мотором. Пусковой ток у электромоторов в пять-шесть раз больше рабочего, поэтому автоматы, стоящие в такой цепи должны медленно реагировать на перегрузку. Как правило для электромоторов выбирают тепловые автоматические выключатели.

При установке лодочного электромотора использовать автомат или предохранитель обязательно. Для лодочных электромоторов Minn Kota рекомендуются следующие номиналы устройств защиты.

Тяга электромотора, lbs Рабочее напряжение, В Номинал автомата, А
30-45 12 50
50-55 12 60
65-70 24 50
80 24 60
101 36 50
112 36 60

 

Силовые цепиПодключение к аккумуляторам устройств, потребляющих большой ток

Электрические цепи, рассчитанные на большой ток (100 ампер и выше) создают, используя кабеля большого диаметра, с которыми сложно и неудобно обращаться. В этом случае самый аккуратный способ – использовать защищенный предохранителем кабель сечением 70 мм2(выдерживает нагрузку 330 А) от положительной клеммы тягового аккумулятора до главного переключателя.

Панель предохранителей Blue Sea для подключения устройств разной мощности
Панель предохранителей Blue Sea 7748 для подключения устройств разной мощности. 4 предохранителя для цепей с нагрузкой до 200 А, 6 предохранителей для цепей до 30 А. Отрицательная шина

Другой кабель, такого же сечения как первый прокладывают от переключателя к шине, которая представляет из себя толстую металлическую пластину в отверстия которой вставлено несколько болтов. Кабель от переключателя прикручивают к этой шине. Шина крепится на пластиковое основание на котором параллельно болтам шины смонтированы другая группа болтов.  Предохранители ставят между болтами шины и электрически изолированными болтами на пластиковой пластине.  После этого высоконагруженные цепи на лодке такие как лебедка, панели и прочее подсоединяются к изолированным болтам.

Предохранители выбираются исходя из толщины кабелей, присоединенных к ним. Например, для мощной якорной лебедки может потребоваться кабель 2/0 AWG с предохранителем на 300 А, а для распределительной панели – кабель 4 AWG и предохранитель на 150 А.

Стартовые аккумуляторы

Кабель идущий от стартового аккумулятора на запуск мотора защищают предохранителем на клемме аккумулятора или на кабеле, как можно ближе к аккумулятору. Чтобы предохранитель не перегорал от высоких пусковых токов, его выбирают с большим временем реакции и номинальным значением в 150% от максимально тока.

Два аккумулятора, используемых попеременно, подключаются к переключателю «1, 2, BOTH, OFF» через предохранители. Выход с переключателя подсоединяется к силовой шине. Таким образом стартовая цепь становится просто еще одной электрической цепью, выходящей с этой шины.

Стандарт ISO разрешает не защищать кабеля от аккумуляторов к запуску двигателя и к главной распределительной панели или блоку предохранителей, если они уложены в защитную оболочку, защищены от внешнего воздействия и соприкосновения с токопроводящими поверхностями.

24-часовые цепиСхема подключения устройств постоянной готовности на катере

Некоторые устройства на лодке должны всегда оставаться во включенном состоянии, даже когда остальное электрооборудование отключено. Поэтому помпу, зарядное устройство, солнечные панели или системы сигнализации не подключают через главный переключатель.  Устройства 24-часовой готовности соединяют с отдельной шиной, которая запитывается кабелем, защищенным предохранителем. Кабель подключают к главному переключателю со стороны аккумулятора. На каждую цепь, выходящую с этой шины, в свою очередь ставятся собственный предохранитель.

Подключение 24 часовых и отключаемых цепей на катере с помощью блока предохранителей Blue Sea 5032.
Подключение 24 часовых и отключаемых цепей на катере с помощью блока предохранителей Blue Sea 5032. Блок позволяет подключить две изолированные группы по 6 цепей в каждой. Используется как с двумя аккумуляторами, так и с одним для комбинирования отключаемых и цепей постоянной готовности

Инвертор подключать толстым кабелем непосредственно к переключателю через отдельный предохранитель.

Как выбрать автоматы или предохранители

Максимальный размер предохранителей и автоматов не должен быть больше допустимой токовой нагрузки кабеля. Устройство защиты для существующей цепи выбирают по следующему алгоритму:

  • Определите, что больше подходит для защиты автомат или предохранитель
  • Определите допустимую токовую нагрузку самого тонкого кабеля
  • Определите максимальный ток протекающий в цепи.
  • Найдите по таблице отключающую способность по току для цепи (AIC)
  • Выберете предохранитель или автомат, который соответствует выбранному AIC. Номинал выбранного устройства защиты должен быть меньше допустимой токовой нагрузки кабеля и больше максимального тока в цепи. Проверить, что максимальная ток, протекающий в цепи, не превышает допустимый ток кабеля.
  • Если эта цепь подключает электромотор, проверить, что предохранитель или автомат срабатывает медленно и не допускает ложных срабатываний при пусковых токах.

В некоторых случаях главный автомат на катере должен размыкать очень высокий ток. Возможность автоматического выключателя сделать это характеризуется его максимальной отключающей способностью —  максимальным значением тока короткого замыкания, которое автомат способен отключить при определённом рабочем напряжении. Предполагаемый ток короткого замыкания не должен превышать отключающую способность по току, иначе размыкание не гарантируется.

Для 12 и 24-вольтовых систем ток короткого замыкания на катере зависит от тока холодного пуска аккумуляторов(ССА)

Суммарный ток холодного пуска батареи аккумуляторов, А Отключающая способность по току для цепи, А
Основная цепь Вспомогательная цепь
650 и меньше 1500 750
651-1100 3000 1500
Больше 1100 5000 2500

 

Предохранители для вновь создаваемых на лодке электрических цепей выбирают по следующей схеме.

  • Определите максимальный ток протекающий в цепи.
  • Выберите тип цепи. Электрические цепи на лодках делят на критически важные, падение напряжения в которых не должно превышать 3% и цепи с остальным оборудованием. В последнем случае допускается падение напряжения в 10%. К важным цепям относятся – электроника, навигационное освещение, кабель к распределительной панели. Вспомогательные цепи – электрическая лебедка, насос аэратора, общее освещение, остальные устройства.
  • Определите длину кабелей. Длина кабелей в цепи определяется как сумма длин положительного и отрицательного проводников. Вычисления производятся для кабелей с 105 С.
  • Определите сечение кабеля. Требуемое сечение кабеля находится на пересечении столбца с потребляемым током и строки с длиной кабеля.

Например, максимальный ток, потребляемый якорной лебедкой – 80 ампер. Длина кабеля до лебедки и обратно – 15 метров (50 ft). Якорная лебедка не относится к важным потребителям. Допускаемое падение напряжения – 10%. Подходящее сечение кабеля – 4 AWG. Соответствующий размер в метрической системе 25 мм2.

Таблица выбора сечения кабеля в зависимости от нагрузки

  • Выберите размер и тип предохранителя по таблице, используя сечение кабеля, полученное на предыдущем шаге. Подходящий номинал предохранителя находится в одной из серых полосок.

Первая колонка, темно-серая – один провод, нормальная окружающая температура.

Первая колонка, светло-серая – один провод, повышенная окружающая температура (рядом с двигателем)

Вторая колонка, темно-серая – моток проводов, нормальная окружающая температура.

Вторая колонка, светло-серая – моток проводов, повышенная окружающая температура.

Таблица выбора предохранителя для кабеля заданного размера

Например, для кабеля сечением 4 AWG с изоляцией 105С, при нормальной окружающей температуре максимальный размер предохранителя 150 А

  • Выберите блок или держатель предохранителя для типа полученного на шаге 5. Учтите дополнительные характеристики – защиту от возгорания, водонепроницаемы

Выбор держателя предохранителя или блока предохранителей

Расположении устройств защиты

В цепях постоянного тока на лодках отключающие устройства всегда устанавливаются на положительном проводе и никогда на отрицательном. Цель автоматов или предохранителей -защитить электрическую цепь как можно ближе к источнику тока.

Предохранитель для установки на клемму аккумулятора и держатель для него
Предохранитель для установки на клемму аккумулятора Blue Sea 5181 и держатель для него Blue Sea 5191

Основной источник тока на катере — аккумулятор. Но для каждой цепи в отдельности такой источник — это точка соединения цепи со всей системой. Она может находится на аккумуляторе, батарейном переключателе, в основной или вспомогательной распределительной панели, на шине или в любом другом месте.

Если сечение кабелей в цепи такое же как у кабеля, который питает ее, то защита на подводящем кабеле одновременно обезопасит и новую цепь, дополнительных устройств не требуется. Не нужна дополнительная защита и в случае, когда питающий кабель больше по размеру, чем кабеля в цепи, но автомат на нем рассчитан на ток, который соответствует подключаемой цепи. Если подключаемая цепь не защищена существующими устройствами, то для нее понадобится собственный автомат или предохранитель рядом с источником мощности.

Правило 200 мм

Иногда предохранители или автоматы невозможно установить вплотную к источнику тока, а поскольку их не рекомендуется устанавливать в аккумуляторном отсеке из-за риска повышенной коррозии и присутствия взрывоопасных газов, возникает вопрос – «Насколько близко должен стоять предохранитель, чтобы быть близко?».

Стандарт ISO разрешает располагать предохранитель не далее 200 мм от источника тока, американский ABYC не далее 7 дюймов (178 мм).

Оба стандарта допускают исключения. Если на расстоянии 200 мм установить предохранитель невозможно из-за конструктивных особенностей лодки, то каждый проводник должен быть проложен в защитном кожухе, кабель канале или в трубе на вся длину от источника тока до предохранителя или автомата.

Зарядные устройства

Генераторы, солнечные генераторы, зарядные устройства – технически являются источниками тока. Чтобы соответствовать стандартам, кабеля идущие от них должны иметь предохранители на расстоянии 200 мм от устройства

Задайте вопрос,

и получите консультацию по лодочным электромоторам, аккумуляторам или зарядным устройствам для катера или яхты

captcha