船舶用電気:船上で問題を解決する方法

エンジンの故障に次いで、ヨットが座礁する原因として 2 番目に多いのは電気的故障です。 ダンカン・ケントが船舶電気機器の問題のトラブルシューティング方法を説明します

船舶の電気機器に問題がある場合は、バッテリーから始めてください。

船舶電気: 船上の問題を解決する方法

完全な電源喪失に陥った場合は、バッテリーからトラブルシューティングを開始するのが明白です。

前所有者が数人いる古いボートには、長年にわたって多くの追加装備が追加されており、必然的に適切な基準に基づいて取り付けられていないものもあり、故障を追跡する際にあらゆる種類の問題が発生する可能性があります。

バッテリーの端子が腐食しているか、酸性の残留物で覆われている場合 (多くの場合、換気不足が原因)、接続されているすべてのケーブルを緩めて取り外します。最初にその指定にマークを付けるように注意してください。

トラブルシューティングを容易にするための鍵は、すべてのケーブルに消えないラベルを付け、理想的にはこの情報をボートの配線図に追加することです。

オルタネーターベルトを定期的に点検してください。 熱と摩擦で最終的には磨耗します

次に、バッテリー端子の内側と外側を湿らせた布で拭き、その後、細いエメリー紙（ワイヤーウールではない）で軽くこすり、シリコングリースを塗りつけてから、各接続を締め直します。

その際、バッテリークランプは通常先細になっているので、端子クランプボルトを完全に緩めてから端子に戻し、しっかりと嵌合するように注意してください。

バッテリー端子に直接接続される接続が多すぎると、複雑な問題が発生する可能性があります。

より良い方法は、プラスとマイナスのバス バーを使用し、各バッテリー端子からバス バーに 1 本のケーブルを接続し、プラスの給電に適切な大型ヒューズを接続することです。

これにより、適切な圧着および絶縁されたリング端子、できれば熱収縮シール タイプを使用できるようになります。

一貫して低電圧が発生している場合は、バッテリーを取り外して分離し、各バッテリーを数時間放置してから端子間の電圧を測定し、シンプルな単段電源充電器を使用して各バッテリーを 100% になるまで個別に充電します。充電された。

最良の方法は、バッテリーに流れる電流を読み取り、電圧が約 14.4V+ でバッテリー容量の約 2% (つまり、100Ah バッテリーの場合は 2A) まで低下したときに、完全に充電されていると判断することです。

外部レギュレータは、ヨットのオルタネーターをより正確かつ効率的に制御するのに役立ちます

バッテリーを一晩放置して安定させ、朝になってもまだ特に低い電圧（たとえば、<12.5V）を示している場合は、既知の負荷をバッテリーに加えて（スポットライトまたは車のヘッドランプのフィラメント電球が理想的です）、どのくらい持続するかを確認してください。バッテリーが 50% (12.15V) まで放電するまでに時間がかかります。

数分程度の場合は、バッテリーがあまり良くない可能性があります。

ガレージに持ち込んで負荷テストを行うこともできますが、これはスタータータイプと、おそらく一部の予算の「レジャー」バッテリーにのみ役立ち、適切なディープサイクルトラクションバッテリーやAGMには役立ちません。

電気的故障の特定は困難な作業になる場合があります

複数のバッテリ バンクでは、単一バッテリ内の 1 つのセルがショートして、他の正常なバッテリが故障することがよくあります。

明らかな手がかりは、前例のない量の電流を流しているときに、1 つのバッテリーが発熱、乾燥、膨張、過剰なガス発生が発生していないかどうかです。

問題のあるものをできるだけ早く削除すると、他のものも回復できる可能性がありますが、常にそうとは限りません。

バッテリーが充電されており、スイッチ パネルに電力が供給されているにもかかわらず、デバイスに電力が届いていない場合は、マルチメーターまたは小型のバッテリーと電球を使ってケーブルを「ブーン」と鳴らすしかありません。

ボートに沿ってケーブルをたどる前に、スイッチの端子が汚れがなく、しっかりと接続されていることを確認してください。

一方の端に電力が供給され、もう一方の端には電力が供給されていない場合は、線路のどこかにヒューズ、回路ブレーカー、または危険な接続点がある可能性が高くなります。

作業するには小さすぎるケーブルに遭遇することは珍しいことではありません。多くの場合、所有者がケーブル サイズをアップグレードせずに回路に余分なアイテムを追加したことが原因です。

ケーブルのクリートにより、船舶用電気機器の問題のトラブルシューティングが容易になります

オンラインには、既知の回路距離、負荷電流、電圧降下に対する正しいケーブル断面積のサイズを示す表がたくさんあります。

配線上でヒューズやブレーカーが切れたり切れたりした場合は、ケーブルの耐荷重に対する最大荷重を確認してください。

増加した負荷に対して小さすぎる場合は、負荷の一部を取り除くか、ケーブルをアップグレードして、必ずプラスとマイナスの両方のワイヤを交換する必要があります。

ケーブルのサイズが小さすぎると、海洋電気機器に問題が発生する可能性があります

接続不良の原因として最も可能性が高いのは、DIY ストアの「チョコレート ブロック」ストリップにスチール ブロックとネジが付いているような、安価で不適切な端子ブロックです。

これらは湿気を嫌い、グリースを塗って防水箱に密封しない限り、数週間以内に腐食します。

トラブルシューティング中にこれらを見つけた場合は、適切な海洋グレードのブロックと交換してください。

その間に、ワイヤを切り戻し、トリミングし、圧着フェルールまたはリング端子で再終端処理します。

はんだは使用しないでください。はんだが固い部分を形成し、ワイヤが断線する可能性があります。

故障のもう 1 つの一般的な原因は、安価なクローン回路ブレーカーを使用していることです。このブレーカーは、規定の容量を大幅に下回ってトリップしたり、継続的な負荷がかかるとゆっくりと溶断したりすることが判明しています。

回路保護のためにお金を節約しないと、いつか後悔することになります。

船舶電気機器の問題のトラブルシューティングに最も役立つツールはマルチメーターです。

シンプルなものは安価で、基本的な作業には十分な場合が多いですが、もう少しお金を出して、ワイヤを切断せずにケーブルを流れる電流を測定できる DC クランプ電流計を備えたものを購入することをお勧めします。

また、バッテリー モニターが取り付けられている場合には、バッテリー バンクに出入りする電流とそのおおよその充電状態 (SoC) が一目で (一部はスマートフォン上でリモートで) 表示されるため、非常に役立ちます。

バッテリーに関して覚えておくべき重要な点がいくつかあります。 どのようなタイプの鉛蓄電池でも、容量の 50% 未満で放電してはなりません。放電しないと、早期に寿命が来てしまいます。

バッテリーモニターにより出力が一目で確認できるので、船舶用電気機器の問題を特定するのに役立ちます。

電圧計しか持っていない人のおおよその推定値は、12.15v の休止状態 (少なくとも 4 時間充電または負荷がかかっていない状態) です。

オープンセルの浸水バッテリーは、少なくとも毎月、または重い荷物を引き出して定期的にサイクルする場合は毎週、点検して蒸留水を補充する必要があります。

鉛蓄電池は定期的に完全に充電することも必要です。 部分的な再充電は、バッテリーの早期故障の最も一般的な原因の 1 つです。

バッテリー モニターの充電状態 (SoC) メーターは、常に正確に維持できるわけではないため、頻繁にパラメーターをリセットする必要があります。

ボートの船舶電気システムの心臓部

ただし、上で述べたように、再充電時に銀行の SoC を確認する方法は他にもあります。

充電後に休止すると、電圧は無負荷で約 12.7V ～ 12.8V に留まります。

電圧降下をチェックしたり、負荷がかかった状態でバッテリーがどのように耐えられるかを具体的にテストしたりする場合を除き、負荷がかかっているときにバッテリーの電圧を測定しても意味がありません。

リチウムイオン電池バンクは鉛蓄電池とは充電特性やパラメータがまったく異なるため、このアドバイスはいずれもリチウムイオン電池バンクには当てはまりません。

エンジン稼働時にバッテリー電圧が 13.5v を下回る場合は、さまざまな問題が原因である可能性があります。

クルージングヨットには通常、始動用バッテリーと国内バンクの間で充電を分割し、エンジンがオフのときはバッテリーを分離する手段が備わっています。

しかし、これらの装置は故障し、オルタネーターが機能していないと人を騙します。

一部のオルタネーター、特に外洋ヨットには外部レギュレーターが取り付けられています。

オルタネーターは本質的には発電機です。 クレジット: Graham Snook/Yachting Monthly

これにより、内蔵レギュレータがバイパスされ、オルタネーターとバッテリーの両方の温度が考慮されることが多く、より正確かつ効率的にオルタネーターが制御されます。

これらが故障すると、オルタネーターが故障したかのように見える場合があります。

そうであるかどうかを判断する唯一の方法は、接続を外して元の内部レギュレータに戻すことです。このプロセスには、内部の一部のワイヤを再はんだ付けする必要がある場合があります。

海上や専門家の支援から遠く離れた場所では、充電の問題を解決する方法はほとんど常にありますが、複雑な場合があるため、少しの内部知識が必要です。

以下に続きます…

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簡単に言うと、オルタネーターの出力は、その感知 (界磁) 端子の電圧レベルに依存します。

完全な 12V では、B+ 端子に最大電荷が出力されます。

したがって、整流器が動作していて、外部レギュレーションを切断していれば、スイッチを介してバッテリ電圧をフィールド端子に直接供給して充電することができます。その後、ほとんどのオルタネータは自励式になるため、再びスイッチをオフにすることができます。 。

整流ダイオードが切れた場合、比較的安価に交換できるため、オルタネーター全体を廃棄する前に、常に試してみる価値があります。

多くの巡航ヨットにはバッテリー絶縁リレーが取り付けられていますが、最も一般的なのは電圧感知リレー (VSR) または自動充電リレー (ACR) で、いずれかの端子で充電源を感知し、その電圧がリレーの上限に達するとスイッチが入ります。スイッチング電圧しきい値 (通常は 13.3v+)。

これにより、スタートバッテリーとレジャーバッテリーが接続され、両方が同時に充電されます。 初期のモデルの中には 1 つの端末でのみ感知するものもありましたが、これはすぐにデュアル センシングに変更されました。

通常、VSR は信頼性が高くなりますが、時々故障したり、接触チャタリング (急速なオンとオフの切り替え) による問題を引き起こしたりすることがあります。これは通常、国内銀行への直接太陽光発電など、追加の充電源が存在する場合にのみ発生します。その場合は、VSR を使用することをお勧めします。よりシンプルな点火感知リレーを使用するか、リレーを完全にバッテリー間 (DC-DC) 充電器に置き換えます。

DC-DC バッテリーとバッテリー充電器

後者は、始動用バッテリーから電力を供給し、制御された多段階の方法で国内銀行に充電を供給することを除いて、「スマート」主電源充電器のように動作します。リチウムイオン国内銀行をお持ちの場合、異なる充電電圧により充電が強制されるため必須です。 VSR/ACR は永続的にオンのままになります。

リレーに関する一般的な問題は、過大な電流がリレーに供給された場合です。

家のバッテリーの消耗が非常に少ない場合、エンジンを始動し、VSR が始動バッテリーの充電を感知すると、スイッチがオンになり、すぐにオルタネーターから非常に高い電流が流れます。

電圧検知リレー

このため、リレーの定格はオルタネーターの最大出力電流と同じであり、ワイヤーのサイズが一致し、それに応じてヒューズが付けられている必要があります。

リレー接点が溶接され、バッテリーが永久に接続されたままになり、それによって家庭用バッテリーとともに始動バッテリーが消耗するケースを見てきました。

これを確認するには、エンジンを停止してリレーを外し、抵抗計 (マルチメーター導通テスター) で 2 つの大きなバッテリー端子を測定します。

完全な短絡は、リレーが永続的に作動していることを示します。

この問題を一時的に克服するには、充電用に 2 つのスイッチの間に頑丈な絶縁スイッチまたは単純なリレー (オルタネーター電流で定格) を取り付けることができますが、エンジンが作動していないときは必ずスイッチを切って始動用バッテリーを切断してください。

ボートをより家に近づけたいと考えているオーナーが増えており、多数の 220V デバイスに電力を供給するためにインバーターを設置しています。

しかし、多くの人は、負荷の高いインバーターが家庭用バッテリーバンクからどれだけの電力を引き出すことができるのかほとんど知りません。

インバータはアイドル状態でも電力を消費するだけでなく、大量の DC 電流も消費します。

たとえば、1kWのヘアドライヤーは約100A、電子レンジは150A、ファンヒーターは200A以上の電流を流すため、接続不良による敷地全体のダウンを防ぐために、高品質のヒューズと終端を備えた太いケーブルが必要です。

電圧が低いと、アンカーの巻き上げに問題が発生する可能性があります。 クレジット: Graham Snook/Yachting Monthly

鉛蓄電池は 200A の消費に耐えられず、銀行の容量を大幅に低下させます。

新しい、完全に充電された 200Ah AGM バッテリー バンクは、このような高負荷が約 15 分間続くと SoC の 50% になりますが、バッテリーが古くなるとさらに低下します。

インバータがアラームモードになったり、数秒後にスイッチが切れたりするという話をたくさん聞きます。その原因はほとんどの場合、電池切れ、接続不良、ケーブルのサイズが不適切、またはサーキットブレーカーやヒューズの切れです。

最初の簡単なテストは、インバータの DC 端子間に電圧計を置き、AC 負荷をオンにしたときに測定値を取得することです。

多くの AC デバイスでは、最初に電流の突入が必要で、数秒後には継続的に低いレベルに戻ります。

このため、インバータを指定するときは、少なくとも 50% の初期電力サージを考慮する必要があります。

船舶用電気機器の問題を解決するために、高品質のデジタルマルチメーターを常に携帯してください。

一般に頭痛の原因となるその他の重量物としては、バウスラスターやアンカーウィンドラスがあります。

一部のボートではエンジン始動バッテリーにケーブルを接続していますが、これには通常、船尾から船首まで非常に長い大径ケーブルが必要です。

サイズを小さくすると電圧降下が発生し、引き出される電流が増加し、ケーブルやブレーカーが焼損して火災が発生することがよくあります。

他の製品では、短いケーブルで負荷を引き受けるために前方に個別のバッテリーが搭載されていますが、これにより充電に問題が発生します。

オルタネーターから船首バッテリーまで充電するには、かなり大きなケーブルも必要です。特にエンジンが作動していて船首バッテリーが低下している場合は、オルタネーターと始動バッテリーが必要な電流の多くを供給する必要があります。

最も安全な方法は、電流制限電圧検出リレー (CVSR) などの電流制限デバイスを取り付けることです。これにより、船首バッテリーは自動的に充電されますが、負荷が回路の制限に近づくとリンクが切断されます。

繰り返しになりますが、低電圧の問題は、動作中に巻き上げ機の端子にある電圧計を使用すると簡単に検出できます。

太陽光発電は一連の新たな問題をもたらします。最も一般的な問題は充電量の低下であり、ほとんどの場合、パネルの陰影、配線のサイズ不足、または接続不良が原因です。

ほとんどのソーラーパネルには MC4 タイプの防水コネクタが付属していますが、延長する必要がある場合は、適合するプラグとソケットを備えた適切な延長ケーブルを入手してください。

マルチウェイ MC4 コネクタは、パネルを並列に接続するために使用できます。

充電コントローラーは、ソーラーパネルの電圧低下を特定するのに役立ちます

ネジ式終端でコントローラを接続する場合は、裸ネジに対してしっかりと接続するためにフェルールをワイヤに圧着することをお勧めします。

他のコントローラーは裸線接続用に特別に設計されており、通常は端子にクランプ プレートが付いています。

しかし、これらは気づかれないことが多く、その結果、設置者が締め付けるときにケーブルをプレートの間違った側に配置し、後でケーブルが抜け落ちたり、高抵抗接続が発生したりすることがあります。

完了したら必ずケーブルを引っ張って、正しく固定されていることを確認してください。

日陰や接続不良がソーラーパネルが動作しない原因である可能性があります

もう 1 つのよくある間違いは、コントローラーをバッテリーに配線する前にパネルをコントローラーに接続することです。

ソーラーコントローラーは、システム電圧を感知して正しいパラメーターで設定できるように、最初にバッテリーに接続する必要があります。

間違った順序で行うと、多くの場合、コントローラーが起動せず、保護の弱いモデルに損傷を与える可能性があります。

デジタル電圧計 (DVM) は、DC または AC 電気のトラブルシューティングに非常に役立ちます。

それらは安価に購入でき、ほとんどの製品はボルト、アンペア、オーム（抵抗）範囲に加えてテストブザーを提供します。

電圧を測定するには、+ve (赤) テスト リードを VΩmA ソケットに差し込み、-ve (黒) をコモン (Comm) に差し込みます。

次に、範囲を設定します。通常、12v 配線の場合は 20vdc です。 AC ボルトの場合は、リード線を同じ穴に入れたままにしますが、AC レンジに切り替えます。

安価な DVM は最大 10Adc までしか測定できず、AC は測定できません。 ミリアンペア (mA) を測定する場合は、リード線をボルトソケットに差し込んだままにしておきますが、DVM を mA 範囲に設定します。

mA 範囲を超えると、+ve テスト リードを 10Adc ソケットに差し込みます。

次に、デバイスからワイヤーを外し、一方のプローブをワイヤーに置き、もう一方のプローブをデバイスに戻して回路に侵入します。

極性を間違えるとマイナスの値が読み取られますが、問題はありません。

+ve リード線をボルトソケット (非常に一般的) に差し込んだままにすると、10A を超えると内部ヒューズが切れます。

より大きな電流が必要な場合は、「クランプ式」DVM を購入してください。価格は少し高くなりますが、ワイヤを切断せずに電流を測定できます。

抵抗を測定すると、接続不良やワイヤの損傷を追跡するのに役立ちます。

電圧をテストする場合と同じソケットにリード線を差し込みますが、DVM 範囲をオーム (Ω) またはキロオーム (KΩ) に設定します。

ワイヤーの断線をチェックするには、リード線を VΩmA ソケットに差し込み、導通設定 (スピーカーの記号) に切り替えます。

両方のプローブを一緒に接触させるとブザーが鳴ります。 ケーブルが長い場合は、プローブ リードを延長する必要がある場合があります。

ボート内でワイヤを終端処理する最良の方法は、圧着端子またはフェルールを使用することです。

錫メッキ銅製バレルと、加熱して接合部を収縮包装する自己密封式熱収縮カバーが付いているものを探してください。

これらにより、物理的強度と耐湿性の両方において最適な安全性が得られます。

何度も配線をやり直す場合は、高品質のラチェット式クリンパを購入してください。

ヨットでは、安全性と耐湿性を高めるために、ワイヤーを圧着リングで終端する必要があります。 クレジット: ダンカン・ケント

端子とフェルールには、推奨されるワイヤ サイズを示す異なる色のカバーが付属していることに注意してください。

覚えておいてください、何も仮定しないでください。 電源から始めて、故障したアイテムに向かって系統的に作業を進めます。その逆ではありません。

ワイヤーを外す前に、明確なメモと写真を撮ってください。

標準以外の回路変更を作成し、将来のトラブルシューティングに役立つように注釈を付けます。

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