Maasähköpohdintaa, laivan syöpyminen, part 2

Tässä taas tuli mieleen tuo maasähkö. Eräässä aluksessa oli talveksi laitettu uppopumput jään alle, jotta jää ei tulisi kovin vahvaksi aluksen lähistöllä. Pumput oli kuitenkin vuotaneet sähköä sen verran, että aluksesta oli lähtenyt maalit ja syöpynyt millin verran rautaa kohtuu isolta alueelta vesirajan alapuolelta. Pumput oli ilmeisesti muovosia, eikä niissä ollut maadoitusta ollenkaan.

Mikä tämän aiheuttaa? Kyseessä on kuitenkin vaihtovirta, joka tarkoittaa sitä, että napaisuus vaihtelee 50 kertaa sekunnissa. Sama lähes, kuin häsläisi akkukaapeleiden kanssa pirun nopeesti plus-miinus-plus-miinu, jne.

Vaihtosähkössä on kuitenkin virran suunta. Ja sähkö tulee toista johdinta myöten, ja palaa toista takaisin. Maadoitus on sitten vain varmistus, jos laitteeseen tulee vika, niin sähkö menee maahan, eli nollatasoon laitteen rungosta. Tasavirtaa käytetään galvanoinnissa ja elektrolyysissä. Se on hyvä syövyttämään. Itse kokeilin joskus puhdistaa ruostuneita työkaluja elektrolyysillä, ja kyllä se toimi hyvin. Myös jotkut entisöijät käyttää menetelmää, mm auton osien puhdistamisessa.

Laivassa on kuvan (alla)kaltainen normaali sähkölaite, 500 W:n normaali halogeenilamppu, sellainen halpa ja yleinen laite. Hehkulankaan tulee vaihe (musta) ja nolla (sin) ja laitteen runko on maadoitettu (vihr)

 

Otetaas kuva 1. Kyseessä on 1 vaihesyöttö, siis normaali valovirta pistorasiasta.

Kuvassa on paatti laiturissa, jossa sähkölaite, jonneka menee johto maissa olevasta kaapista, eli ns maasähkö. Tässä ei ole mitään ongelmaa, koska laivan runko EI OLE kosketuksissa sähkölaitteeseen, eli sähkölaite on erotettu vaikkapa kumityynyillä laivan teräsrungosta. Tätä erottamista näkee kovin harvoin pienemmissä aluksissa, koska kaikki asentaminen vaikeutuu huomattavasti. Käsittääkseni isoissa aluksissa käytetään tälläistä erotustapaa enemmän.

Tässä kuvassa on tyypillinen kytkentä, jossa valaisin on pultattu laivan runkoon,  ja laivan runko on yhteydessä maajohtimeen valaisimen rungon kiinnityksen kautta. Tämä on jo astetta vaarallisempi korroosion kannalta. Nuolet osoittaa virran kulkusuunnan. 500 w:n ja 240 voltin lamppu ottaa 2,1 A:n virran, joka kulkee mustaa johtoa lampulle, ja palaa sinistä johtoa takaisin.  Näin silloin, jos kaikki liitokset ja laitteet on kunnossa.
Mutta kuten kuvasta näkyy, laivan FE runko ja maissa oleva kuparinen maadoitus (kaapin alla maassa) muodostaa jonkinasteisen sähköparin. Kaikissa kaapeissa ei ole kuparimaadoitusta, vaan se on jossain kauempana. Tällä lienee marginaalinen raudan syöpymisen vaikutus, ellei kupari ole sitten juuri merivedessä paatin vieressä. Kemian mukaan tästä kyllä syntyy sähköpari.

Pahin tilanne on se, että sähkölaite vuotaa runkoon (lähes kaikki käämiä sisältävat vuotaa) ja nolla - ja maadoitusjohdossa johdossa on huono kosketus (alla)

Punaiset nuolet osoittaa virran kulkemisen. Huom, kaapissa maissa nolla ja maadoitus on yleensä aina yhdistetty.  Tilanteen aikaansaamiseksi riittää huono kosketus pistorasiassa. Vaikka vaihejohto (musta) saisi sekin huonon kosketuksen, niin silti siirtyy riittävästi jännitettä laivan runkoon. Sähkölaite saattaa toimia hyvin, tai hieman himmeämmin, ja käytäjä ei välttämättä huomaa asiaa. Tai saattaa saada sähköiskun astuessaan laivasta maihin suoraan. Vaikka laivan koko runko olisi suoraan kytketty vaihejohtimeen, niin laivassa sisällä ei kukaan saa sähköiskua, koska laiva on tällöin 240v potentiaalissa kokonaisuudessaan.

Tässä on myöskin se riski, että vieressä olevien laivojen maadoitukset toimii ehkä, ja tällöin virta kulkeekin viereisien laivojen runkojen  ja maajohtojen kautta pois.

Eli kaapelit ja laitteet kuntoon, ja jos maasähköä ei tarvita, niin johto irti maista. tämä on paras mahdollinen suojakeino. On myös mahdollista, että nollajohdon ja maajohdon potentiaali nousee korkeammalle kuin maa. Tällöin ollaan kusessa taas. Alla kuva.

Laivan runko on nyt + 5 volttia mereen verrattuna. tämä johtuu siitä, että nollapotentiaalli on liukunut ylöspäin, koska kaapista otetaan enemmän tehoa (vaikkapa lämmitin 2000 W) ja kaapin oma maadoitus ei kerkeä hukkaamaan potentiaalieroa maihin.  (kuparilenkki hiekassa)
Kuvassa on vastuskaavio tapahtumasta. Johtimien ja huonohkojen liitosten marginaalinen (kaappi ja siitä verkkoon päin) vastus tulee merkittäväksi. Vaikka laivan oma maasähkökaapeli olisi hyvä. Noi R kirjaimet merkitsee sähkölaitoksen kaapeleiden vastusta. Ja tuossa vastuskaaviossa laivan maakaapeli liittyy tuohon "lämmittimen potentiaalitasoihin".

Sitten vielä suojaerotusmuuntaja. Se olisi ainoa oikea tapa erottaa galvaanisesti laiva irti valtakunnan verkosta. Liki yhtä hyvä, kuin kaapelin irrottaminen ja sähköttä oleminen. :)

 

Kuvassa yllä suojaerotusmuuntaja. Se on siis muuntaja, joka ei muuta jännitettä, eikä muutakaan. Sisään menee 240, ja ulos tulee 240 V.  Nyt on huomioitava, että maadoitusta ei pitäisi kytkeä missään tapauksessa maihin. Jos muuntajan ulkokuori maadoitetaan maasähköön, niin muuntaja on erotettava kumityynyillä, yms laivan rungosta, jotta ei oltaisi taas kusessa korroosion kanssa. Nyt tämän muuntajan jälkeen ei ole enään erikseen vaihe- ja nollajohtoa, vaan on vain 2 johtoa, joista toisesta sähkö tulee, ja toisesta menee takaisin muuntajalle.

Kuva netistä ongittu. Tyyppi ei saa sähköiskua, koska muuntajan veneen puoli ei ole maapotentiaalissa. Sähkö ei sii skulje ihmisen läpi maihin, koska "maata" ei ole.

Suojaerotusmuuntajan huono puoli on sen koko, paino, hinta ja sähkön kulutus. Muuntaja kuluttaa itsessään

Sinkeistä, ne ei pysty suojaamaan maasähkö korroosiolta. Kyse on voltin murtososista sinkkien ja rautarungon välillä, joka estää syöpymisen. Maasähköasia saattaa helposti sotkea koko suojausjutun.

Tossa alla vielä tuollaiset vastusmäärät. Kuten huomaa, merivesi johtaa hyvin sähköä verrattuna kuivaan maahan (maadoituskuparit)

Ja tässä linkki aikaisempaan mietiskelyyn maasähköistä.


Kuiva maa: 100 kohm/m
Puhdas vesi: 1 kohm/m
Merivesi: 0.25 ohm/m

Huh, olipa selvittäminen. Noi Bilteman myymät galvaaniset erottimet ja Sink-saverit on minun mielestä hyvin epäilyttäviä.