Удивительное дело – электрика. Каждый мой подход к этой теме оборачивается многомесячным простоем. Я умудряюсь параллельно делать отопление, мебель и текущий ремонт. Однако электрические вопросы поглощают меня полностью! Как же я устал с нею возиться!

Я не буду описать свои мысли на пути к конечному решению, а опишу что, в итоге, получилось.

• Вид ДО
• Результат
  • Средний ящик
    • Размыкатель плюса
  • Левый ящик
  • Правый ящик
    • Проходные клеммы
    • Предохранители
  • Панель управления
    • Амперметр 200А
    • Ток через преобразователи
    • Выключатель подогрева батареи с термостатом
    • Индикаторы 220В и выключатели инверторов
      • Выключатель плюса
      • Индикаторы 220В
        • Зачем тумблеры?
  • Маркировка
    • А подешевле?
• Испытания на столе

Вид ДО

Вот так оно выглядело ДО. Сюда нельзя ронять металлические предметы. А пыль и грязь охотно затягивается инверторов на 3кВт. Мне хотелось:

• Спрятать все открытые контакты от случайных прикосновений и КЗ
• Уберечь всё от пыли и грязи
• Добавить панель управления для индикации и управления тем, что часто используется.

Результат

Так выглядят ящики с силовой электрикой. Видно следующее:

• Всё закрыто. Можно сверху хоть что класть. Только стараемся держать свободными дефлектор и отверстия слева.
• Отверстия на ящике слева – для кулеров охлаждения инвертора. Там будет стоять лист фильтрующего элемента.
• Появилась панель управления
• Отдельный шкафчик с затенённой, но прозрачной крышкой

Можно сказать, что электрика расходится из среднего ящика во все стороны. Давайте с этого, среднего, и начнём.

Средний ящик

Театр начинается с вешалки, а моя электрика – с медных силовых шин 20х3 мм.

Имена и назначение шин, сверху вниз:

• B- – “безусловный минус” – провод прямо до аккума, без выключателей. Затем шунт 200А@75мВ, и, после шунта:
  • Минус BMS – Battery Management System. Читай “Плата Контроля Батареи” – она контролирует напряжение (общее и по ячейкам), ток и температуру батареи. Если что-то не так – мгновенно отключает “массу” батареи. Совсем мгновенно. Так, если запрещена зарядка – то зарядки не будет, но из батареи ток в систему будет поступать. Эдакий умный идеальный диод. Чтобы управлять BMS надо заходить с телефона по bluetooth. Существуют дисплеи, которые подключаются к этой плате, и позволяют настраивать её работу, но я, сходу, таких не нашёл.
  • Минус контактора. По сути, реле на 150А, катушку которого вывел на кнопку на панели. Это резервное решение для обхода BMS, если нет времени/желания разбираться. Эдакая кнопка “я принимаю на себя все риски”.
• P- – “условный минус” – подключается к B- через BMS или контактор. Это вся “масса” у электрической сети автобуса – это кузов машины. Земля всех устройств на борту подключена именно к ней.
• B+ – “безусловный плюс” – кусок провода до аккумулятора, безо всяких защит и выключателей. На этой шине висят:
  • Кабель до размыкателя 150А. Он подключает P+ до B+.
  • Провод \(1 мм^2\) до дежурной линии с предохранителем на 10А. Там висит абсолютный минимум устройств, которые требуются в случае аварии:
    • Реле размыкателя 150А
    • Аварийка
    • Соленоиды дверей
• P+ – “условный плюс”. Он раздаёт питание всем устройствам.

Размыкатель плюса

Штатно у автобуса стоял размыкатель массы/плюса на 50А. У моего инвертора номинальный ток 120А. А литиевая батарея может принимать все номинальные 110А зарядного от генератора автобуса. Поэтому, этот девайс требовал замены.

Он тратит электричество только в момент смены состояния. Замыкая реле он потребляет 8А, и с огромным грохотом переключает контакт. Долго ждать не надо – отпускаем кнопочку, и, с этого момента, он больше не потребляет никакого электричества.

Иметь такое устройство удобно тем, что можно одним лишь его размыканием полностью обесточить автобус. Как минимум – при долгом простое можно не беспокоиться о том, что какое-то устройство сожрёт всё электричество на стоянке. Как максимум – в случае аварии можно в один миг вырубить 99% потребителей, чтобы потом спокойно разобраться что же пошло не так.

Левый ящик

Здесь почти все приблуды на 220В. В их число входят:

• Зарядное 220В->24В@40А
• Инверторы:
  • 3кВт
  • 300Вт

Зарядное и большой инвертор требуют проветривания при своей работе. Я добавил отверстия для забора воздуха так, чтобы воздух обязательно проходил через воздушный фильтр. Даже дефлектор наверху, через который горячий воздух удаляется, имеет крупную сетку от крупной пыли.

Дефлектор наверху – это отверстие под кулер выдува, который запитывается через механическое реле охлаждения. Ведь при работе инвертора здесь может накопиться горячий воздух, который надо бы удалить. Механическое реле решает проблему нулевого потребления электричества, когда эта система не работает.

Инвертор на 300Вт закреплён металлической подошвой на крышке. Ведь именно к этой подошве закреплены все силовые транзисторы, и через неё удаляется лишнее тепло. Разместив его на крышке ящика я увеличил площадь поверхности, и выкидываю лишнее тепло сразу в окружающую среду.

Инвертор 3кВт своё высокое напряжение подаёт в ДифУЗО, и, затем, к потребителям. Возможно, я не совсем корректно применил это защитное устройство, но мне очень захотелось.

Правый ящик

Откроем чёрную крышку правого ящика.

Здесь размещаю сугубо модульное оборудование. Которое с лампочками, и которое может потребоваться часто вкл/выкл. Таким образом, быстрый доступ и индикация. Снимем пластрон, чтобы разглядеть детали!

Правый ряд, сверху вниз:

• Реле напряжения для берегового питания (shore power). Когда удлинителем закидываю 220В в автобус из стационарного источника. Поскольку напряжение может быть безумным, то я вот так защищаю зарядное устройство.
• ДифУЗО для берегового питания.

  Я учёл прошлую ошибку, когда земля с “берега” не была подключена к кузову авто, и всё било током. Теперь “береговая” земля подключена к кузову автобуса.

• Блок клемм для подключения длинных кос до других узлов. Чтобы можно было переподключать их без риска переукладки длинных проводов.
• Предохранитель для панели управления и подогрева батареи

Левый ряд, сверху вниз:

• Преобразователь на 12В@60W. Для питания кучки дежурных устройств, которым нужно именно 12В.
  • Кулер туалета
  • Зарядное батареек
  • WIFI-GSM модем
  • Да мало ли что ещё?!
• Преобразователь на 5В@3A – не возможно, приобрёл преждевременно. Думал запитать от него самодельные платы, и слаботочные USB устройства.
• Предохранитель для преобразователей
• Три узких реле на 24В. Так, одно из них будет использоваться для подачи тока на подогрев батареи. Приятная особенность этих реле – это низкий ток катушки. Она потребляет 300mW, хотя коммутирует до 6А. Тогда как обычные автомобильные реле коммутируют до 10А, с потреблением катушки ~2W. Для сравнения, мой контактор на 150А, о котором я писал выше, потребляет 2.2W, благодаря встроенному экономайзеру.

Слева, под пластиком, две шины, на которых всё висит.

Проходные клеммы

Можно было заметить приятные массивы с кучей отверстий. Они называются проходными клеммами. Они для того, чтобы можно было собрать ящик в удобном месте. Привезти его готовым в дом, и останется только подключить провода, торчащие из стены.

В процессе эксплуатации может потребоваться эти провода перекоммутировать. Такие клеммы позволяют нам не рисковать этими вмурованными в стену кабелями, а соединять всё короткими монтажными проводами в пределах шкафа. В домах мы с таким почти не сталкивается, но в индустриальной среде это может происходить очень часто. И мне как раз это весьма пригодится! Ещё пока собирал ящики раза по 4 их переподключал.

С ними очень здорово, но они стоят денег, чтоб их!

Красные из среднего ящика, на два провода, 82RUB/шт.

Тогда как синие на 4 провода – 75RUB/шт.

Синие в ширину 6мм против 5.2 у красных. Синие очень полюбил – места занимают столько же, но позволяют делать эдакие “простенькие шины”, когда надо напряжение раздать на несколько потребителей.

У этих клемм, чтобы была меньше толщина, отсутствует одна стенка – расчёт на стенку соседа. А если блок клемм заканчивается – для этого ставим заглушку. Она стоит 50RUB, и на весь проект их нужно всего штучек десять.

Очень понравились зелёные клеммы – это клеммы заземления. Их видно в среднем ящике. Они соединяют входящие провода с металлом DIN-рейки. Таким образом, я могу одним-единственным проводом подключить рейку к массе автобуса, и все остальные зелёные клеммы получат этот контакт. Это вдвойне прикольно потому, что подключать землю часто головняк – её надо тупо кинуть к шине, без лишних мыслей. Эти клеммы я брал чисто на пробу, и вообще по ошибке. В итоге, это самая кайфовая клемма из всех. После неё – синие клеммы, так как позволяют хитро раскидывать положительное напряжение.

Предохранители

Я почти отказался от автомобильных блоков предохранителей.

Я ничего не имею против него – стоит три копейки, и в компактном размере вмещает кучу проводов. Ну, просто мечта!

Однако, пока, очень много вещей удобнее подключать через автоматические выключатели. Это и предохранитель, и выключатель. Очень удобно!

Выбираю характеристикой B, как более крутой. Крутой в плане токо-временной характеристики – он быстрее размыкает, чем повсеместно используемые в домах с C-характеристикой. C хороши там, где асинхронные моторы присутствуют, навроде холодильников. У меня таких нагрузок почти что нет. А вот тонких проводов – полным-полно.

Панель управления

И самое вкусное – это панель управления.

Эта коробочка будет висеть на шкафу над диваном. Внутри аккуратный пучок проводов с кучей проходых клемм.

Здесь больше всего заценил удобство работы с клеммами. Много тонкой работы, да с открытой крышкой. И здесь всё ещё не раз что-то поменяется. Клеммы здесь как никогда кстати, чтобы с комфортом всё собрать, отдельно на бумаге отметить кто за что отвечает. А длинные провода завести отдельно, по месту.

Ниже перечислю что в ней установлено.

Амперметр 200А

Я хотел его чуть ли не с первого дня, как я получил свой аккумулятор. Амперметр, который показывает DC ток со шкалой +- 200А. Такие штуки работают совместно с шунтами на 75мВ, о котором я написал выше. Мой оказался 1978 г.в.(!). Уже попробовал, отличная точность! Я подустал от цифровых приборов, и очень рад, что удалось подружиться с этим аналоговым. Будет клёво, если стрелку будет видно с места водителя.

Ток через преобразователи

Два амперметра – на 3А для 5V, и 5А для 12V. Чтобы отследить сколько потребляют эти девайсы, и не требуется ли расширение. Скорее всего, будут заменены на что-то другое. В этом нет ничего страшного и сложного – форм-фактор стандартный. Я просто откручу старый, и воткну новый. Даже с прводочками возиться не придётся.

Выключатель подогрева батареи с термостатом

Ранее выключатель подогрева был внизу, в нише. Теперь он легко доступен из салона. Вместе с улучшением утеплением батареи я смогу регулярно его отключать, когда он не нужен. Это сэкономит кучу электричества! Термостат показывает текущую температуру батареи. И на нём же можно поставить новые настройки. Его выход заведу на реле внизу, чтобы не протаскивать через панель управления два ампера для подогрева. Это чтобы все провода до панели оставались тонкими и сигнальными.

Индикаторы 220В и выключатели инверторов

Выключатель плюса

Сверху, под красным колпаком, спрятана кнопка размыкателя 150А, который отключает плюс батареи от потребителей на борту. Это хорошо для безопасности, безусловно. Но главная мотивация – удобство для глобального отключения всех потребителей на борту, когда мне это потребуется.

Индикаторы 220В

У меня на борту есть три источника высокого напряжения:

• “Береговое питания” – для зарядки батареи
• Инвертор 3кВт
• Инвертор 300Вт

Мне хочется видеть, что зарядка идёт. Также смогу приучить себя, перед отъездом, проверять горит ли красная лампочка. Как индикатор того, что Артур, бляха, ты забыл убрать удлинитель из автобуса!!!. Кхэм, обратно к теме.

Оранжевый и зелёный индикатор – это 220В от инверторов 3кВт и 300Вт соответственно. То есть они показывают не факт поднятия тумблера, а то выдаёт инвертор 220В, или нет. Тумблеры – это выключатели инверторов.

Зачем тумблеры?

Инверторы нужны очень эпизодически. У них есть “Спящий режим”, когда они включаются лишь при появлении нагрузки. При потреблении ниже предела, инвертор отключаются. Проблема здесь с мелким инвертором. Он считает свой ток холостого хода за нагрузку. Из-за этого, при напряжении на борту \(>25.5В\), инвертор считает, что к нему подключена нагрузка даже при отключенной розетке. Его холостой ход потребляет 5Вт.

У большого инвертора спящий режим работает как надо. Но если включить мультиварку, которая регулярно отключает ТЭН, то она постоянно будет терять память о своей программе. Да и раз я яростно экономню каждый Джоуль, то давайте идти до конца!

Я отказался от спящего режима. А чтобы было удобно вкл/выкл инвертор по необходимости – подпаял проводки к сухим контактам внутри инверторов, и вывел их на тумблеры панели управления. Чтобы чайник вскипятить мне теперь надо включить чайник, и оранжевый инвертор. А благодаря индикаторам я не будут забывать что кого-то оставили работать.

Маркировка

Когда проводов стало так много реальной стала проблема маркировки. Как отдельных проводов, так и отдельных устройств и клемм. Ранее я пробовал делать это с помощью изоленты и перманентного маркера. Такие надписи выцвели на 90% даже в тени. Те, что были на солнце, выцвели добела. В смысле, там будто бы ничего и не было написано. Мне требовалось нормальное решение, чтобы не играть в угадайку, сидя над пыльным ящиком по локоть в проводах и попой кверху. И я купил то, к чему присматривался уже лет 7. Это портативный принтер этикеток.

Вы могли увидеть крупным планом надпись на размыкателе 150А – это сделано на этом принтере.

Технология: термотрансфер. Как на чековой ленте. Только материалы другие – не выцветают никогда (совсем), отлично клеятся. Ленты есть разных размеров под специфику задачи. Для электромонтажника это бешено-необходимое устройство. Как я понял – №1 в России. Я урвал модификацию, которой можно скармливать неоригинальные картриджи, так как оригинальные стоят реально дорого. Правда, работают они изумительно.

Из неоригинальных мне понравились Капри. Ещё попробовал от производителя Cactus – так у их чернил очень низкая чувствительность, и много пропусков. Картридж надо на батарее подогревать, чтобы печать была полноценной.

Основных материалов лент есть три:

• Нейлоновая ткань – “рабочая лошадка”. Хорошо клеится, хорошо гнётся для неровных поверхностей и проводов.
• Винил. Гладкий материал. Хорошо держит грязь. Но для плоских поверхностей.
• Самоламинирующаяся. Это для проводов. Там короткий отрезок белого цвета, и длинный прозрачный хвост. Этим хвостом мы закрываем напечатанный тектс. БЕЗУМНАЯ устойчивость ко всему. Заявляется, что клей оптимизирован под ПВХ изоляцию провода, из-за чего наклейка срезается только вместе с прводом. Круто!

А подешевле?

С лазерным принтером и самоклеющейся бумагой слишком много суеты. Громоздко и неудобно. Хотя я так разметил ручкой клеммы в панели управления.

Есть риск выцетания на свету. Посмотрим, как со временем себя поведёт.

Также попробовал готовые маркеры на провода. Самоклеющиеся вечно слипались и надо было заниматься отрезанием лишнего. А пластиковые маркеры на провод вечно спадали, или не надевались. Электрика и так сжирает слишком много моего времени, и я намерен срезать все возможные углы, чтобы закончить с этим как можно скорее.

Испытания на столе

С таким подходом, когда всё собирал “ящиками” – оказалось очень просто и легко испытать собранное “на столе”. Я притащил лабораторный блок питания, накидал недостающих проводов, и подал напряжения. И я смог всё прокликать, пощупать и очень точно всё измерить. Показания лабораторника считаю за основу, так как более точными приборами я не располагаю.

• Амперметр – отлично себя показал. Если пристреляться, то можно различать потребление с точностью до 1-2А. Десять ампер различимы даже на расстоянии!
• Контактор потребляет 2.2Вт почти вне зависимости от бортового напряжения \([20..30]V\).
• Преобразователи потребляют 300мВт на холостом ходу. Как одно узкое реле!
• Амперметры преобразователей имеют существенную ошибку на максимальном токе – две цены деления (200мА и 400мА для 3А и 5А соответственно). Для моих условий это приемлемо.
• Инвертор 3кВт выключенный потребляет 1Вт(!). Ноль ватт можно получить только разомкнув выключатель 125А. Вот это настоящее открытие! Вечный пожиратель на 1Вт. Будем иметь ввиду!

По остальным ничего особенно не разлядел. Всё как будто бы как надо.

Нетерпится запустить это на автобусе с батареей, и завести мотор!!

Спасибо, что дочитали!