Sadržaj Predavanja1. Elektromagnetska Interferencija na Brodu (EMI)

2. Rezidualne struje i njeni izvori

3. Instalacija komunikacijske i radarske opreme

4. Instalacija dubinomjera i ehosondera

Elektromagnetska Interferencija - EMI

EMI nastaje zbog neželjenog zračenja u RF području

Ova neželjena zračenja primaju se na antenske sustave broda i na ožičenje na brodu.

Prijemnici na brodu zbog ove vrste zračenja ne mogu razlikovati RF signal od EMI zračenja (dolazi do smetnji)

Elektromagnetska Interferencija - EMI

• AC Generatori

• Klimatizacijski uređaji

• Fenovi

• DC/AC Konverteri

• Alternatori

• Starter Motori

• Tahometri na motoru

• Radari

Uobičajeni izvori EMI zračenja na brodu:

• Transformatori za rasvjetu

• Bočni električni motori

• Električni podizači sidra

• Električni vinčevi

• Električne pumpe za gorivo

• Punjači baterija

• Dubinomjeri

• Fluorescentna rasvjeta

Elektromagnetska Interferencija - EMIUređaji koji su najizloženiji uticaju EMI zračenja

• AM/FM radio

• Audio sustavi

• Magnetski senzori autopilota za smijer

• Mikroračunalni sklopovi za upravljanje motorom

• Flat-scren TV monitors

• DGPS prijemnici

• Loran-C prijemnici

• Magnetski kopasi

• mikroprocesori

• SSB radio

• Senzori satelitske antene za smijer

• VHF radio

Elektromagnetska Interferencija - EMI• Razlikuje se EMI (ElectroMagnetic Interference) i RFI (Radio Frequency Interference)

• EMI je šira kategorija, RFI je podkategorija EMI

• EMI se u načelu mjeri gauss metrom

• RFI se može detektirati običnim tranzistorskim radiom

• Da bi se uvjerili u postojanje RFI zračenja dovoljno je primaknuti radio alternatoru. RFI će se čuti u vidu šuma na tranzistorskom radiu

• Da bi šum bilo moguće čuti tranzistorski radio mora biti ugođen na frekvenciju uređaja koji testiramo na RFI

Elektromagnetska Interferencija - EMITablica RF frekvencija za brodske uređaje

Elektromagnetska Interferencija - EMI• Gauss metar je uređaj koji mjeri magnetsko polje i očitanja su mu u milligausima (𝑚𝐺)

• Uređaj koji testiramo mora naravno biti pod naponom

• Ako Gauss metar približimo testiranom uređaju, Gauss metar će pokazati očitanje ako dolazi do interferencije

• Gauss metar treba pomicati pod različitim kutevima oko uređaja koji testiramo te ga treba pomicati oko uređaja

• Treba utvrditi gdje su očitanja najviša a gdje najniža

Elektromagnetska Interferencija - EMIPrimjer korištenja Gauss metra:

Na slici je sklopka koja propušta kroz kabele oko 6A struje i gauss metar očitava 2.5 mG.

Takva struja, kada teče kroz kabele, može izazvati otklon magnetske igle kompasa.

Kada bi u blizini ovakvog kabela montirali brodski kompas, svako uklučenje sklopke bi uticalo na kompas.

Rezidualne Struje i Izvori• U idealnom slučaju AC struje koje teku kroz L1 i L2 linije se uvijek poništavaju i ukupna suma im je jednaka nuli.

• Kod stvarnih AC krugova uvijek jedan mali dio struje teče i kroz liniju uzemljenja (N)

• Takva struja se naziva još i rezidualna struja

• Rezidualnu struju nalazimo kod uređaja kao što su: Frižideri

Klime

Svi uređaji sa AC motorima

Uređaji sa elektroničkim filtrima - stereo pojačala i punjači baterija

Svi uređaji sa elektroničkim sklopovima za korekciju faktora snage

Rezidualne Struje i Izvori• Rezidualne struje iz uređaja bijele tehnike su normalna pojava i nisu opasne sve dok je njihov iznos mali

• IEC (International Electrotehnical Commision) propisuje da su prihvatljivi iznosi rezidualnih struja od 0.1mA - 0.75mA

• Kada je na brodu instalirano više uređaja bijele tehnike tada se rezidualne struje zbrajaju

• Situacija se pogoršava sa starenjem električnih komponenti. S vremenom se izolacija na namotima elektromotora i generatora degradira te se rezidualna struja pojačava

• Ovakve struje su obično takve da neće izazvati izbacivanje osigurača

• Čak i takve struje mogu ozljediti posadu ili u krajnjem slučaju izazvati smrt

Rezidualne Struje i Izvori

Nivoi rezidualnih struja opasnih po ljude. Treba primjetiti da su iznosi struja izraženi u miliamperima.

Rezidualne Struje i Izvori• Rezidualne struje su se popele na vrh lista opasnosti na brodu i u okolici broda te su izazvale određen broj smrtnih slučajeva

• Brod u slanoj vodi ne predstavlja problem jer je morska voda dobar vodič i struja se brzo provede do dna ili obale

• Slatka voda je loš vodič struje te da bi se struja provela do zemlje oko broda u slatkoj vodi se stvara naponski gradijent

• Budući da se može uzeti da ljudsko tijelo sadrži veću količinu slane vode, plivač u slatkoj vodi oko broda će provesti električnu struju

• Struja od već 30mA je dovoljna da izazove grč (davljenje) ili zastoj rada srca

• Dosada je nepobitno dokazano da je rezidualna struja izazvala više smrtnih slučajeva

Rezidualne Struje i Izvori• Da bismo izmjerili rezidualne struje možemo koristiti strujna kliješta

• Obična strujna kliješta nemaju dovoljnu rezoluciju za mjerenje rezidualnih struja. Njihova tipična rezolucija je oko 0.1 A

• Postoje i precizna strujna kliješta sa rezolucijom od oko 0.001A (1mA)

• Mjeri se diferencijal struje između L1 i L2 linije AC napajanja. Idealno bi taj diferencijal bio jednak nuli.

• Kada bi na brodu bila idealna električka situacija, onda bi ta rezidualna struja tekla kroz uzemljenje (N)

Precizna strujna kliješta, model Yokogawa 300-31

Rezidualne Struje i IzvoriDa se pronađe izvor rezidualne struje može se koristiti slijedeća tehnika:

1. Isključimo glavni AC prekidač na brodu. Ako rezidualna struja postane 0 onda je izvor rezidualne struje na brodu

2. Ponovo uključimo glavnu AC sklopku

3. Isključujemo AC sklopke jednu po jednu

4. Ako rezidualna struja postane nula kod bilo kojeg od isključivanja onda smo našli izvor rezidualne struje

5. Ako pomoću ove procedure ne nađemo izvor rezidualne struje onda je izvor izvan broda. To može biti neki drugi brod usidren u blizini i prikopčan na isti AC izvor kao i naš brod

6. Da bi se pronašao koji brod daje rezidualnu struju treba iskapčati jedan po jedan brod

Rezidualne Struje i Izvori• Osim bijele tehnike, drugi najčešći uzrok rezidualnih struja je degradirana izolacija namota elektromotora i generatora

• Ako je izolator degradiran, rezidualna struja može teći između pojedinih namota ili između namota i uzemljenja kućišta

• Na ovakve rezidualne struje utiče i temperatura ambijenta te vlažnost zraka

• Uzroke ovakvih rezidualnih struja može biti teško detektirati zbog toga što preostala izolacija ima dobra svojstva

• Ovakav motor/generator može i dalje normalno funkcionirati čak i ako teče rezidualna struja

• Efektivnost (stanje) izolacije mjerimo u jedinicama otpora (). Izolatori normalno imaju vrlo visoku impedanciju

Rezidualne Struje i Izvori• Budući da je impedancija kabela visoka, čak i degradirana izolacija može biti takva da se njen otpor ne može izmjeriti ommetrom

• Uređaj koji može mjeriti ovako visoke impedancije se naziva megaommetar (ili megger)

• Megaommetri mogu mjeriti otpore u rasponu od 1M - 2000M

• Sa megaommetrima se mora rukovati oprezno. Ovakvi uređaji šalju signale kroz izolaciju u rasponu od 250V-1000V

• Zbog toga mogu oštetiti normalne brodske elektroničke sklopove ili čak ozljediti rukovatelja uređaja

• Megger treba koristiti samo na kabelima odgovarajućeg presjeka i samo za uređaje za koje proizvođač specificira megger kao jednu od mjernih metoda.

Instalacija Komunikacijske i Radarske Opreme• Brodski komunikacijski uređaj za manji brod može biti samo VHF radio. U današnje vrijeme koristi se i SSB, GSM mobiteli, satelitske antene te pristup internetu

• VHF je najčešći komunikacijski uređaj koji se koristi za komunikaciju brod-brod i brod-kopno

• VHF frekvencijski opseg je 156 MHz - 174 MHz

• U novije doba VHF je proširen sa uređajima kao što su DSC (Digital Selective Calling) i GMDSS (Global Maritime Distress and Safety System)

• U Sjedinjenim Državama snaga VHF transmisije je limitirana na 25W. Maksimalna snaga transmisije VHF radia limitira i njegov maksimalni domet. Može se uzeti da je maksimalan dometu VHF radia izražen u miljama jednak broju wata snage koju zrači VHF radio

• Budući da je snaga limitirana, jedino što možemo učiniti da povećamo domet VHF radia je podizanje visine na kojoj se nalazi antena

Instalacija Komunikacijske i Radarske Opreme

Antene se nalaze na maksimalnim udaljenostima D1 i D2 kod kojih je moguća radio komunikacija.

Kada bi se bilo koja od ovih udaljenosti D1 i D2 povećala radio komunikacija nije više moguća.

Visine H1 i H2 su visine na kojima je postavljena VHF antena

Instalacija Komunikacijske i Radarske Opreme

Instalacija Komunikacijske i Radarske OpremeKada se instaliraju VHF antene bitno je koristiti odgovarajuću vrstu kabela zbog toga što su naponski nivoi niski. Za DC liniju i liniju uzemljenja antene bitno je koristiti kabele koje je specificirao proizvođač

Instalacija Komunikacijske i Radarske Opreme• Kod instalacije radara najvažnije je voditi računa o elektromagnetskoj kompatibilnosti radara

• Radari imaju i visoki nivo EMI zračenja. Zbog frekventnog opsega obično ne predstavljaju izvor RFI

• Neispravna instalacija radara će gotovo sigurno dovesti do problema u funkcioniranju ostale opreme

• Čak i najslabije radare je potrebno držati na najmanjoj udaljenosti od 1m od ostale VHF komunikacijske opreme i pripadajućih kabela. U slučaju SSB radia ovu udaljenost treba pomnožiti sa faktorom 2

• Antene ostale komunikacijske opreme treba smjestiti na udaljenost od najmanje 2m od putanje radarskog snopa. Tipična visina radarskog snopa je 25 stupnjeva

• Napajanje radara treba biti odvojeno od napajanja starter motora te treba biti spojen na UPS uređaj da se izbjegne neželjeni restart radara

Instalacija Komunikacijske i Radarske Opreme

Instalacija Komunikacijske i Radarske Opreme• Satelitska antena koristi se za prijem telefonskog signala, interneta, TV signala

• Satelitska antena koristi sustave za stabilizaciju pomoću žiroskopa i servo motora te je na taj način uvijek usmjerena prema odgovarajućem satelitu

• S obzirom na visinu instalacije, pad napona na napajanju satelitske antene ne smije biti veći od 3%

• Ožičenje napajanja treba biti odgovarajućeg presjeka. Satelitske antene povlače otprilike od 2.5A - 5A struje.

• Kabel antene mora biti točno dužine koju je isporučio proizvođač i ne smije se kratiti. U slučaju kraćenja kabela satelitske antene može se dogoditi značajan pad performansi cijelog satelitskog sustava

Instalacija Komunikacijske i Radarske Opreme

Sustav satelitskog prijemnika. U kupoli antene nalazi se žiroskopski stabilizirana antena sa servo motorima.

Transciver obično izlaze za satelitski telefon, linije podataka (data) i fax

Na slici je Mini-M sustav satelitsko primopredajnika tvrtke Immarsat

Instalacija Komunikacijske i Radarske Opreme• SSB (Single Sideband Radio) je radio koji ima bitno veći domet od VHF radia

• Brodski VHF je limitiran na domet od otprilike 25nm dok SSB radio može imati domet na stotine ili čak tisuće nm

• Signal SSB radia se odbija od slojeva zemljine atmosfere i na taj način može zaobići zakrivljenost zemlje i prenositi signal na mnogo veće udaljenosti ne VHF radio

• Zbog toga kad SSB radio koristimo kao predajnik može povući čak i do 30A struje. U prijemu pak troši 2-3A struje

• Ako je razgovor dugotrajan ili ako se prenosi puno podataka SSB radio će vrlo brzo potrošiti baterije broda

• Treba voditi računa da pad napona na kabelima do SSB radia ne smije biti veći od 3% napona napajanja. Nadalje za spajanje SSB radia na napajanje treba koristiti minimalno 6 AWG kabel.

Instalacija Komunikacijske i Radarske Opreme

Instalacija Komunikacijske i Radarske Opreme• Kod instalacije GPS antena ne treba posebno paziti na EMI jer generalno nisu osjetljive na EMI.

• GPS oprema nije toliko osjetljiva na naponske fluktuacije te im je raspon napona napajanja obično od 10V - 16V

• Najednostavniji modeli vuku nekoliko desetaka miliampera struje, dok oni napredniji sa ugrađenim plotterom mogu povući i do 4A struje

• Hlađenje GPS uređaja također nije problematično te nema neke posebne zahtjeve na hlađenje

• GPS uređaj se obično spaja sa drugom opremom kao što su autopiloti ili ponavljači

• Mrežni protokol kojim se GPS uređaj spaja na druge uređaje je NMEA2000 ili NMEA0183

• Neki GPS uređaji rade na Ethernet protokolu ili CAN (Common Automotive Network) busu

• Zbog toga treba voditi računa o kompatibilnosti GPS uređaja sa postojećom infrastrukturom na brodu

Instalacija Komunikacijske i Radarske Opreme• NMEA zahtjeva da sva elektronička oprema ima svoje zasebno napajanje. Ovo napajanje može se puniti putem alternatora ali ne smije napajati starter motor

•

Instalacija Dubinomjera i Ehosondera• Dubinomjeri i Ehosonderi su ultrazvučni uređaji koji koriste eholokaciju za određivanje dubine ili za nalaženje jata riba ili drugih podvodnih objekata

• Najčešće ehosonderi dolaze u kombinaciji sa dubinomjerom

• Dubinomjer se razlikuje od ehosondera po tome što dolazi sa prijenosnikom zvučne energije (transducer) dok ehosonder obično ima antenu

• Dubinomjeri su obično jednostavni uređaji koji rade na frekvencijama od 50kHz - 200kHz. Napredniji dubinomjeri su opremljeni i sa NMEA sučeljem te se mogu spojiti na zaslon i na autopilot

• I dubinomjeri i eholokatori su dosta osjetljivi na napon koji nije jednak nominalnom (bio on manji ili veći)

• Prijenosnik kod dubinomjera mogu prekriti alge ili druga morska vegetacija i tada se povećava greška dubinomjera. Zbog toga je potrebno periodično čišćenje

Instalacija Dubinomjera i EhosonderaMaksimalna dubina koju može očitati dubinomjer ovisi o frekvenciji dubinomjera. Što dubinomjer radi na nižoj frekvenciji može izmjeriti veću dubinu ali mu tada rezolucija pada.

Vrijedi i obrnuto, što je frekvencija veća može se mjeriti manja dubina ali mu rezolucija raste.

Idealno bi bilo na brodu instalirati dva dubinomjera različite frekvencije, tj. različite maksimalne dubine i rezolucije.

Instalacija Dubinomjera i Ehosondera• Za ispravnu funkciju prijenosnika dubinomjera vrlo je važna lokacija njegove montaže na brodu

• Prijenosnik dubinomjera se treba postaviti tako da je putanja njegove zrake (zvučnog profila) neometana

• Treba voditi računa da prijenosnik dubinomjera bude postavljen tako da je cijelo vrijeme uronjen u more

• Prijenosnik dubinomjera mora bit postavljen tako da nije zahvaćen turbulencijama medija (vode ili mora)

• Jedan od načina kako osigurati da prijenosnik dubinomjera uvijek bude uronjen u more je pomoću komora punjenih morem (ili vodom)