Οδήγηση τη νύχτα με χρήση λαμπτήρων, εκκίνηση μηχανής χώρις μηχανική υποστήριξη από τον οδηγό, ηλεκτρικά παράθυρα και καθρέφτες, φώτα σήμανσης, κλιματισμός, υαλοκαθαριστήρες κ.λ.π. είναι πλέον γνωστές και συνηθισμένες προσθήκες. Όμως το ηλεκτρικό ρεύμα λειτουργεί ένα ακόμη πλήθος κρίσιμων συστημάτων στους τομείς της ασφάλειας (π.χ. ABS) της οδικής συμπεριφοράς (έλεγχος αναρτήσεων), της μονάδας πληροφοριών ECU, κ.α.
Συνολικά περισσότερα από 60 βασικά εξαρτήματα, όργανα και συστήματα λειτουργούν με ηλεκτρικό ρεύμα αν κρίνουμε από τον αντίστοιχο αριθμό ασφαλειών. Όμως, παρόλο που η προσφορά του ηλεκτρικού ρεύματος στα οχήματα είναι τόσο ευρεία και κρίσιμη, λίγοι είναι οι αυτοκινητιστές που έχουν πλήρη γνώση του συστήματος και, όχι σπάνια, γίνονται αποδέκτες διάφορων λανθασμένων θεωριών σχετικών με τις ικανότητες των μπαταριών, την εκμετάλλευση των ηλεκτρικών παροχών, τη χρήση έξτρα εξωτερικού φωτισμού, τη διαφορά των κοινών λαμπτήρων με εκείνους τύπου Led κ.α.
Θέλοντας λοιπόν εμείς να απαντήσουμε στα ερωτήματα που κατά καιρούς μας απευθύνετε, επιχειρούμε μια αναλυτική παρουσίαση του ηλεκτρικού συστήματος των φορτηγών, όσο πιο απλά μπορούμε, και να δώσουμε επίσης τις βασικές οδηγίες και συμβουλές ώστε ο οδηγός να είναι σε θέση να κάνει τη βέλτιστη εκμετάλλευση του συστήματος αλλά και να διασφαλίζει την άψογη λειτουργία του.
Το θέμα είναι αρκετά ευρύ, όσο και ενδιαφέρον και θα προσπαθήσουμε να το εξαντλήσουμε σε δύο μέρη με το πρώτο να ακολουθεί και το δεύτερο στο επόμενο τεύχος μας.
Μπαταρία-Συσσωρευτής
Η μπαταρία αποτελεί το βασικότερο εξάρτημα του ηλεκτρικού συστήματος ενός οχήματος καθώς παρέχει το απαιτούμενο ρεύμα στο σύστημα εκκίνησης (μίζα) και την επιπλέον ισχύ που χρειάζεται για τη λειτουργία των διαφόρων συστημάτων.
Υπάρχουν πολλών ειδών μπαταρίες, οι οποίες διακρίνονται μεταξύ τους ανάλογα με τη χρήση τους, τα υλικά κατασκευής τους, αλλά και τον τρόπο συντήρησής τους. Ο κατασκευαστής έχει επιλέξει για το φορτηγό του την κατάλληλη μπαταρία και για το λόγο αυτό πρέπει να την αντικαθιστούμε με άλλη των ίδιων χαρακτηριστικών. Όταν ο κινητήρας είναι «σβηστός», τότε όλες οι ηλεκτρικές λειτουργίες εξαρτώνται αποκλειστικά από την μπαταρία, η οποία έχει διάρκεια ζωής 3-5 χρόνια ανάλογα με τη χρήση και την καταπόνηση που δέχεται.
Στα φορτηγά οχήματα χρησιμοποιούνται συνήθως 2 μπαταρίες των 12V συνδεδεμένες σε σειρά προκειμένου να αποδώσουν 24V τάσεως στο κύκλωμα. Στην πραγματικότητα η τάση των μπαταριών δεν είναι ακριβώς 12V. Κάθε στοιχείο μπαταρίας σε πλήρη φόρτιση έχει τάση περίπου από 2,1- 2,2 volt, άρα τα 6 στοιχεία που υπάρχουν στην μπαταρία, μας δίνουν τάση περίπου 12,5-13,2V. Οπότε στη σύνδεση σε σειρά θα μας δώσουν σε πλήρη φόρτιση τάση κοντά στα 26,4 volt. Για λόγους τυποποίησης λοιπόν αποκαλούμε τις τάσεις 12-24V κλπ.
Σημαντικό χαρακτηριστικό της μπαταρίας είναι τα αμπερώρια, τα οποία ξεκινούν από 50 Ah περίπου και φτάνουν μέχρι και 240 Ah, εκεί που οι απαιτήσεις σε ενέργεια είναι μεγάλες. Επίσης ένα άλλο σημαντικό χαρακτηριστικό είναι τα αμπέρ εκκίνησης που δίνει η μπαταρία στιγμιαία προκειμένου να «γυρίσει» η μίζα. Άρα λοιπόν αν αναγράφεται επάνω στην μπαταρία πχ. η χαρακτηριστική τιμή «12V 50Ah 800A» τότε σημαίνει ότι είναι 12 volt με 50 αμπερώρια και αμπέρ εκκίνησης 800.
Κατά την αντικατάσταση της μπαταρίας, ίσως μας ρωτήσει ο πωλητής, αν θέλουμε να είναι ανοιχτού τύπου με πώματα που επιδέχεται σέρβις, ή κλειστού τύπου χωρίς πώματα και χωρίς καθόλου συντήρηση ή αν προτιμούμε τις σφραγισμένες κλειστού τύπου με βαλβίδα. Η δεύτερη μπαταρία – χωρίς συντήρηση – είναι προτιμητέα, εκτός κι αν ο κατασκευαστής υποδεικνύει άλλο τύπο.
Μπαταρίες για οχήματα με σύστημα Start/Stop
Αν το επαγγελματικό μας όχημα είναι ελαφρύ – μεσαίο και διαθέτει σύστημα Start/Stop (σβήσιμο του κινητήρα σε στάση και επανεκκίνηση) απαιτείται προσοχή στην αντικατάσταση της παλιάς μας μπαταρίας με την καινούργια, η οποία θα πρέπει να είναι προδιαγραφών Start/Stop και όχι μια συμβατική έστω κι αν ορισμένα χαρακτηριστικά είναι ίδια.
Η διαφορά βρίσκεται στην ικανότητα της Start/Stop να ανταποκρίνεται στις κατά εκατοντάδες πολλαπλάσιες εκκινήσεις («μιζιές») που πραγματοποιεί ένα σύγχρονο αυτοκίνητο με σύστημα Start/Stop. Αυτό σημαίνει ότι η μπαταρία του πρέπει να αντέχει στις πολυάριθμες βαθιές εκφορτίσεις που απαιτεί η μίζα για τις παραπάνω πολυάριθμες εκκινήσεις. Από τεχνικής πλευράς, οι μπαταρίες Start/Stop είναι τύπου A.G.M. με πλάκες ειδικού τύπου και μεγάλου πάχους, που αντέχουν στις πολλαπλάσιες εκκινήσεις μιζών, δηλαδή σε πολλές βαθιές εκφορτίσεις. Η τιμή τους αγγίζει το διπλάσιο της τιμής μιας συμβατικής μπαταρίας, ενώ παρατηρούνται και «φαινόμενα» πώλησης αυτών των μπαταριών στο υπερδιπλάσιο και στο τριπλάσιο της τιμής μιας συμβατικής.
ΒΑΣΙΚΕΣ ΟΔΗΓΙΕΣ ΠΡΟΣ ΑΥΤΟΚΙΝΗΤΙΣΤΕΣ
Α.Τοποθέτηση Μπαταρίας
Εφόσον έχετε προμηθευτεί τις σωστές για το φορτηγό σας μπαταρίες και αποφασίσετε να τις τοποθετήσετε ο ίδιος, μην ξεχνάτε τα παρακάτω:
n Κατά την τοποθέτηση μιας μπαταρίας, προσέξτε να συνδεθούν σωστά οι πόλοι της.
n Ποτέ μην αφήνετε τον εναλλάκτη σε λειτουργία όταν υπάρχει διακοπή σε κύριο κύκλωμα. Η μπαταρία και ο εναλλάκτης δεν θα πρέπει να αποσυνδεθούν ενώ ο κινητήρας είναι σε λειτουργία.
n Η σύνδεση γείωσης θα πρέπει πάντα να αποσυνδεθεί πρώτη και να συνδεθεί τελευταία, σε περίπτωση για παράδειγμα αντικατάστασης της μπαταρίας. Έτσι αποφεύγεται ο κίνδυνος τυχόν βραχυκυκλώματος.
n Αν κατά την εκκίνηση χρησιμοποιούνται συμπληρωματικές μπαταρίες (η λεγόμενη βοηθητική μονάδα εκκίνησης, η οποία είναι δυνατό να παράγει υπέρταση καταστρέφοντας έτσι τη μονάδα ελέγχου του κινητήρα), αυτές θα πρέπει να συνδέονται σωστά για να αποφευχθεί βλάβη των ανορθωτών του εναλλάκτη (δυναμό). Το συν θα πρέπει να συνδέεται στο συν και το πλην στο πλην.
n Κατά τη φόρτιση των μπαταριών, τα καλώδια αυτών θα πρέπει να αποσυνδέονται.
n Για κάθε είδους εργασία στο ηλεκτρικό σύστημα του οχήματος, η πρώτη ενέργεια θα πρέπει πάντα να είναι η αποσύνδεση του ρεύματος.
Β. Εκκίνηση με χρήση εφεδρικής μπαταρίας
Αν για κάποιο λόγο οι μπαταρίες έχουν εκφορτιστεί, για να ξεκινήσετε το όχημα μπορείτε να τραβήξετε ρεύμα από την μπαταρία άλλου οχήματος. Κατά τη διαδικασία αυτή, ελέγξτε σε κάθε περίπτωση αν οι δαγκάνες των καλωδίων έχουν συνδεθεί σωστά, έτσι ώστε να μην προκληθούν σπινθήρες κατά την απόπειρα εκκίνησης. Για να αποφευχθεί κίνδυνος τυχόν έκρηξης, συνιστούμε να ενεργήσετε ως ακολούθως:
n Θέστε το κλειδί εκκίνησης στη θέση 0.
n Βεβαιωθείτε ότι η συνολική τάση, ή η τάση συστήματος της εφεδρικής μπαταρίας είναι 24 V.
n Αν η εφεδρική μπαταρία βρίσκεται σε άλλο όχημα, σταματήστε τον κινητήρα του και βεβαιωθείτε ότι και τα δύο οχήματα δεν εφάπτονται μεταξύ τους.
n Τοποθετήστε μία από τις δαγκάνες του μαύρου καλωδίου στον αρνητικό πόλο της άλλης μπαταρίας, με μπλε χρώμα, ή την ένδειξη Ν ή - (πλην).
n Τοποθετήστε την άλλη δαγκάνα του μαύρου καλωδίου σε κάποιο σημείο γείωσης –το οποίο είναι κάπως μακριά από την μπαταρία.
n Θέστε σε λειτουργία τον κινητήρα του οχήματος που δίνει ρεύμα. Αφήστε τον κινητήρα σε λειτουργία για ένα περίπου λεπτό σε στροφές ρελαντί υψηλότερες από τις συνήθεις 1.000 στροφές ανά λεπτό.
n Ξεκινήστε τον κινητήρα στο όχημα του οποίου η μπαταρία είναι εκφορτισμένη.
n Αφαιρέστε τα καλώδια κατά την αντίστροφη σειρά από τη σειρά σύνδεσής τους.
Σημαντικό! Η μπαταρία περιέχει οξύ, διαβρωτικό και επιβλαβές για το περιβάλλον. Κατά συνέπεια είναι σημαντικό να χειρίζεστε την μπαταρία με τρόπο φιλικό προς το περιβάλλον. Στο ζήτημα αυτό, ζητήστε τη βοήθεια του αντιπροσώπου πωλητή.
Προειδοποίηση! Θυμηθείτε ότι οι μπαταρίες περιέχουν υπεροξείδιο του υδρογόνου, αέριο ιδιαίτερα εκρηκτικό. Τυχόν σπινθήρας που θα δημιουργηθεί αν συνδέσετε εσφαλμένα τα καλώδια, είναι αρκετός για να εκραγεί η μπαταρία και να προκαλέσει σοβαρές ζημιές. Η μπαταρία περιέχει θειϊκό οξύ το οποίο μπορεί να προκαλέσει σοβαρά εγκαύματα. Αν το οξύ έλθει σε επαφή με τα μάτια, το δέρμα ή με ρούχα, ξεβγάλετε με άφθονο νερό. Αν πεταχτεί στα μάτια, επικοινωνήστε αμέσως με γιατρό.
Τέλος, αν το φορτηγό σας δεν πρόκειται να κινηθεί για αρκετό διάστημα είναι δυνατή η διακοπή του ρεύματος της μπαταρίας (ON και OFF) με τη χρήση του γενικού διακόπτη μπαταρίας, ο οποίος, σε ορισμένα φορτηγά, βρίσκεται στο κιβώτιο των μπαταριών.
Δυναμό (εναλλάκτης - alternator)
Οι καταναλώσεις του οχήματος αργά ή γρήγορα θα ανάγκαζαν την μπαταρία να εκφορτιστεί σε σύντομο χρονικό διάστημα. Δημιουργήθηκε λοιπόν η ανάγκη, εκτός από τη χρήση του συσσωρευτή, να δοθεί ηλεκτρική ενέργεια στο κύκλωμα μέσω μίας άλλης πηγής. Η γεννήτρια, το γνωστό σε εμάς δυναμό ήρθε να εκμεταλλευτεί τη μηχανική ενέργεια του κινητήρα παίρνοντας κίνηση από τον στροφαλοφόρο άξονα μέσω ενός ιμάντα με σκοπό να παράγει ηλεκτρική ενέργεια προκειμένου να φορτίσει τον συσσωρευτή αλλά και να υποστηρίξει το ηλεκτρικό κύκλωμα.
Μέσω της περιστροφικής κίνησης παράγεται εναλλασσόμενο ρεύμα το οποίο με κατάλληλες διόδους μετατρέπεται σε συνεχές. Επίσης, διαθέτει κατάλληλες ψύκτρες λόγω ανάπτυξης θερμότητας. Στα φορτηγά, ο εναλλάκτης έχει τάση περίπου μέχρι τα 28V και παρέχει συνήθως από 60-130 Aμπέρ ηλεκτρικού ρεύματος αναλόγως τον κατασκευαστή και τις απαιτήσεις.
Αν και είναι μόνιμα συνδεδεμένος με τον κινητήρα, εντούτοις δεν είναι ενεργοποιημένος συνεχώς. Αυτό συμβαίνει γιατί οι απαιτήσεις σε ενέργεια πολλές φορές, κυρίως κατά τη διάρκεια της ημέρας, είναι ελάχιστες οπότε η μπαταρία είναι φορτισμένη και δεν απαιτεί πρόσθετη ενέργεια. Ο έλεγχος της ροής ηλεκτρικού ρεύματος γίνεται μέσω του αυτόματου ρυθμιστή. Η τάση στο δυναμό είναι μεγαλύτερη από της μπαταρίας διότι σε περίπτωση φόρτισης, το δυναμό να μπορεί να υπερνικήσει την τάση της μπαταρίας διοχετεύοντας ηλεκτρικό ρεύμα μέσα σ' αυτήν. Η διαδικασία στηρίζεται στο σκεπτικό ότι για να δώσει ρεύμα το δυναμό, πρέπει πρώτα να πάρει από την μπαταρία. Όταν δηλαδή πέσει η τάση της μπαταρίας λόγω καταναλώσεων, ο ρυθμιστής επιτρέπει να περάσει ρεύμα (προερχόμενο από τον συσσωρευτή) προς τα πηνία του δυναμό. Μόλις το δυναμό περιστραφεί από τον κινητήρα «μαγνητίζεται», παράγοντας ηλεκτρικό ρεύμα το οποίο πηγαίνει στην μπαταρία ανεβάζοντας την πεσμένη τάση. Όταν ο ρυθμιστής καταλάβει ότι η μπαταρία απέκτησε επιθυμητή τάση, «απομονώνει» το δυναμό, δηλαδή παύει την παραγωγή ηλεκτρικού ρεύματος.
Ουσιαστικά, η απώλεια ενέργειας του κινητήρα εξαιτίας του δυναμό γίνεται όταν αυτό χρειαστεί να παράξει ηλεκτρικό ρεύμα. Σε κανονικές συνθήκες λειτουργίας, διοχετεύει ελάχιστο ρεύμα στο κύκλωμα οπότε η επιβάρυνση στον κινητήρα είναι αμελητέα. Αυτό αποδεικνύεται και από το αμπερόμετρο που υπάρχει σε ορισμένα οχήματα στο ταμπλό. Η διακύμανση από πχ (-50) έως (+50) με τον δείκτη να είναι καρφωμένος στο 0, δείχνει ότι το δυναμό δεν παράγει ηλεκτρικό ρεύμα. Όταν ο δείκτης πηγαίνει προς τα +50 αμπέρ, τότε η μπαταρία φορτίζεται οπότε και παράγεται ρεύμα από το δυναμό. Στην αντίθετη περίπτωση (μη επιθυμητή) σημαίνει ότι υπάρχουν καταναλώσεις ρεύματος στην μπαταρία οι οποίες δεν αναπληρώνονται, άρα η μπαταρία αδειάζει (συμβαίνει συνήθως όταν ο κινητήρας είναι σβηστός ή όταν χαλάσει το δυναμό). Η μέγιστη επιβάρυνση και απώλεια ισχύος στον κινητήρα από το δυναμό, μπορεί να υπολογισθεί θεωρητικά. Εάν μία γεννήτρια προσφέρει στη μέγιστη λειτουργία της πχ.100 Aμπέρ, τότε δεσμεύει αντίστοιχα από τον κινητήρα περίπου 3,7hp (Ισχύς=Τάση x Ένταση=28x100=2800watt=3.7hp). Να επισημάνουμε ότι για να υπάρξει αυτή η απώλεια ισχύος πρέπει η μπαταρία να μην λειτουργεί καθόλου και οι απαιτήσεις σε ρεύμα να είναι μέγιστες, πράγμα το οποίο δεν γίνεται, άρα οι απώλειες ισχύος είναι πολύ μικρότερες.
Ο λόγος που αναφερόμαστε στην παραπάνω ανάλυση είναι για να αποδειχθεί ότι τελικά τα ηλεκτρικά φορτία (λαμπτήρες, ηλεκτρονικές πλακέτες κλπ) που υπάρχουν στο φορτηγό δεν επηρεάζουν την κατανάλωση.
Σε περίπτωση βλάβης του ρυθμιστή επέρχεται υπερφόρτωση του κυκλώματος με ανεξέλεγκτη ροή ρεύματος, δημιουργώντας κίνδυνο «βρασμού» της μπαταρίας και αστοχίας εξαρτημάτων.Αντίθετα εάν χαλάσει η γεννήτρια κατά τη διάρκεια της νύχτας, τότε το όχημα εξαρτάται μόνο από την μπαταρία του. Πρέπει ο οδηγός να κάνει αυστηρή οικονομία ηλεκτρικού ρεύματος απενεργοποιώντας το ηχοσύστημα, τη θέρμανση/ψύξη της καμπίνας, τα περιττά φώτα και ό,τι άλλο δεν χρειάζεται να δαπανήσει ηλεκτρικό ρεύμα μέχρι να βρει ένα ασφαλές μέρος να σταθμεύσει. Επίσης, εάν το όχημα μείνει χωρίς μπαταρία αλλά είναι ενεργοποιημένος ο κινητήρας, τότε το όχημα πιθανόν δεν θα σβήσει, αλλά θα υπάρξουν επιπλοκές στην ορθή λειτουργία του οχήματος. Ειδικότερα στα σύγχρονα φορτηγά με ηλεκτρονικές τεχνολογίες, η απουσία της μπαταρίας «νεκρώνει» συστήματα όπως το cruise control κλπ. Αντιθέτως στα παλιάς τεχνολογίας οχήματα μηχανικής λειτουργίας, η απουσία μπαταρίας δεν επηρεάζει την λειτουργία του οχήματος. Σε καμία περίπτωση όμως το όχημα δεν πρέπει να μείνει χωρίς μπαταρία καθώς ο αυτόματος ρυθμιστής θα καταλάβει ότι πρέπει να δώσει αρκετό ρεύμα ώστε να σηκωθεί η τάση της μπαταρίας (η οποία δεν είναι συνδεδεμένη). Ως εκ τούτου μπορεί να προκαλέσει υπερφόρτωση του κυκλώματος επειδή θα δουλεύει αδιάλλειπτα στη μέγιστη λειτουργία του. Στο επόμενο τεύχος, θα δημοσιεύσουμε το Β΄ μέρος του ηλεκτρικού συστήματος των φορτηγών με αναφορές σε ενδιαφέροντα θέματα, μεταξύ των οποίων τα φώτα πορείας Xenon, τι σημαίνει η διακόσμηση των φορτηγών με λαμπτήρες Led («λεντάκια») κ.α.
Κατανόηση χαρακτηριστικών ηλεκτρικού ρεύματος
Είναι πολύ σημαντικό να κατανοηθούν σε βάθος ορισμένα χαρακτηριστικά που αναφέρονται στο ηλεκτρικό ρεύμα αρκετά συχνά. «Πόσα volt είναι το κύκλωμα»; «Πόσες κιλοβατώρες καταναλώνει το δίκτυο»; Αυτές είναι μερικές από τις συχνές ερωτήσεις που ακούγονται, αλλά παρόλα αυτά, η σημασία τους είναι άγνωστη. Επειδή τα φυσικά μεγέθη του ηλεκτρισμού δεν είναι εύκολο να κατανοηθούν από το ευρύ κοινό, πολλοί ηλεκτρολόγοι παρομοιάζουν το ηλεκτρικό ρεύμα με το δίκτυο του νερού.
n Τάση ρεύματος: Η τάση δηλαδή τα volts, είναι η τιμή της διαφοράς δυναμικού μεταξύ 2 σημείων. Παρομοιάζεται με την πίεση που υπάρχει μέσα σε ένα σωλήνα νερού. Έτσι λοιπόν στο κύκλωμα που παρεμβάλλεται ανάμεσα στους (+/-) πόλους θα υπάρχει τάση-«πίεση» όσο δίνει η μπαταρία (π.χ. 6V,12V,24V).
n Ένταση ρεύματος: Η ένταση του ρεύματος δηλαδή τo Ampere μετράει τη ροή του ηλεκτρικού ρεύματος, αντίστοιχα σαν τα λίτρα νερού που περνάνε μέσα από έναν σωλήνα σε μία δεδομένη στιγμή.
n Ισχύς: Αν πολλαπλασιάσουμε την ένταση του ρεύματος με την τάση του, δηλαδή αντίστοιχα τη ροή του νερού με την πίεσή του, θα μπορέσουμε να καταλάβουμε πόσο ρεύμα (ή νερό) καταναλώθηκε. Η τιμή που ορίζει την κατανάλωση ονομάζεται ισχύς και μετριέται σε watt (ή Joule). Αν μία συσκευή καταναλώνει 10w, τότε σημαίνει ότι σε μια ώρα λειτουργίας θα καταναλώσει 10 watt.
n Kwh: Η βατώρα είναι η ποσότητα ενέργειας που καταναλώνει μία συσκευή ισχύος 1 watt σε μία ώρα. Χρησιμοποιείται περισσότερο το πολλαπλάσιό της, η κιλοβατώρα (Kwh) που ισούται με 1000 βατώρες. Η Kwh μας δίνει να καταλάβουμε την απαίτηση του συστήματος σε ενέργεια. Πχ εάν 10 λαμπτήρες των 10 watt ανάψουν για 2 ώρες, τότε θα καταναλωθούν: 10 λαμπτήρες x 10 watt x 2 ώρες = 200 watt/h άρα 0,2 Kwh.
n Ah: Το αμπερώριο (Ah) είναι μία μονάδα μέτρησης του ηλεκτρικού φορτίου καθώς εκφράζει την ποσότητα του ηλεκτρικού ρεύματος που μεταφέρεται από έναν αγωγό όταν τον διαπερνά ρεύμα έντασης 1 ampere σε 1 ώρα. Χρησιμοποιείται για να μετρήσει τη χωρητικότητα μιας μπαταρίας. Εάν πχ. μια μπαταρία περιέχει 100 αμπερώρια σημαίνει πως μπορεί να δώσει ηλεκτρικό ρεύμα 1 ampere συνεχόμενα για 100 ώρες ή 100 ampere σε 1 ώρα κοκ.
