مقدمة
لقد رأيت العشرات من الطوافين الذين تقطعت بهم السبل مع مرساة عالقة - ليس بسبب تعطل الرافعة الهوائية، ولكن لأن البطارية التي تغذيها توقفت في منتصف الرفع. تسمع أنيناً مقززاً مع انخفاض الجهد الكهربائي، وطحن السلسلة، وفجأة يتوقف الرافعة الهوائية. في البحر، تبدو تلك اللحظة وكأنها خيانة.
لا يتعلق هذا المقال بكيفية اختيار رافعة هوائية. بل عن كيفية تشغيل واحد. سنتطرق إلى إقران البطارية، والأسلاك التي تخرب الأداء بصمت، ولماذا قد لا ينقذك حتى بنك LiFePO4 الجديد تماماً. السؤال الأساسي: هل زورقك الهوائي ضعيف - وهل نظام البطارية الخاص بك هو المسؤول عن ذلك بصمت؟
بطارية ليثيوم 12 فولت 200 أمبير
فهم مرفاع القارب الخاص بك - ما يتطلبه حقًا
ما هو رافعة القارب وكيف تعمل؟
إن الرافعة الهوائية هي في الأساس العضلات التي تدير مرساتك - إنزال المرساة وتثبيتها وسحبها مرة أخرى. ستجد أنواع مختلفة أفقية وعمودية؛ كهربائية أو يدوية. يسهل تركيب الرافعات الهوائية الأفقية على الأسطح المسطحة، بينما توفر الوحدات الرأسية محاذاة أفضل للسلسلة في الخزانة.
لكن ما يهم هو الحمولة. الرسو في 20 قدماً من الماء في يوم هادئ؟ أمر سهل. أما سحب 60 رطلاً من السلسلة بالإضافة إلى مرساة بوزن 40 رطلاً في رياح بسرعة 30 عقدة؟ هذا هو السحب الوحشي للطاقة. تعمل معظم الرافعات الكهربائية بقدرة تتراوح بين 500 واط و1500 واط، مما يعني 40-120 أمبير على بطارية ليثيوم 12 فولت النظام.
| حجم القارب | طاقة الرافعة الهوائية | السحب النموذجي للتيار |
|---|
| <أقل من 25 قدماً | 500-700W | 40-60A |
| 30-40 قدماً | 800-1200W | 65-100A |
| >45 قدماً | 1500W+ | 100-150A+ |
ماذا يحدث عندما تكون الرافعة الهوائية ناقصة الإمداد؟
إليك ما رأيته بنفسي:
- تعمل الرافعة ببطء، وتجهد كل قدم من السلسلة.
- تسخن المرحلات بشكل مفرط وتنقر بشكل متقطع.
- ينخفض الجهد في أطراف رافعة الرياح إلى أقل من 10.5 فولت، مما يؤدي إلى تعطل دوائر الحماية الداخلية.
فقد أحد الأصدقاء السيطرة في إحدى المرات في مرسى مزدحم عندما تجمدت رافعة الرياح في منتصف الرفع. انخفضت بطارية AGM المهترئة إلى ما دون الحد الأدنى، واحترق الملف اللولبي تحت الضغط. انجرف القارب وكاد أن يصطدم، وقضى 6 ساعات يعرج عائداً على الطاقة الاحتياطية.
ما مقدار الطاقة التي يستهلكها الرافعة الهوائية النموذجية؟
تيار الاندفاع المفاجئ أو التيار المتدفق هو الدفعة الأولية من الأمبير عند بدء تشغيل المحرك. ويتراوح عادةً من 1.5 ضعف إلى 3 أضعاف التيار المقنن، اعتمادًا على الحمل والمقاومة الميكانيكية. لقد قمت بقياس حوالي 2.5 ضعف التيار المقنن عند بدء التشغيل باستخدام مقياس مشبك مضمن. هذا يعني أن الرافعة بقوة 800 واط يمكن أن تسحب 150-180 أمبير للحظات.
يكون السحب المستمر أثناء الاسترجاع الثابت أقل، ولكن إذا كنت ترسو في عشب البحر أو الطين أو لديك سلسلة ملوثة؟ توقع أن ترتفع مرة أخرى.
اقتبس: يشير دليل Lewmar's Pro-Series إلى 100 أمبير نموذجي لوحدات 1000 واط؛ يسرد Maxwell RC10 110 أمبير؛ وتبلغ ساعات Quick's Prince's DP2 حوالي 90 أمبير لرافعة هوائية 1000 واط.
البطارية والرافعة: الحصول على الاقتران الصحيح
ما هو حجم البطارية التي تحتاجها لرافعة هوائية؟
وإليك الحقيقة الصريحة: معظم راكبي القوارب يخمنون. لكن معدل التفريغ مهم أكثر من الأمبير/ساعة الخام.
يجب أن توفر بطاريتك تيارًا عاليًا على الفور. بطاريات البادئ تتفوق في ذلك، لكنها ليست مصممة للدورات العميقة. من ناحية أخرى، قد تتدهور البطاريات ذات الدورة العميقة في ظل دورات قصيرة.
الليثيوم يغير اللعبة. إنه يوفر أمبيرات عالية مع أقل انخفاض في الجهد - ولكن فقط إذا كان نظام إدارة المحرك يسمح بذلك.
مثال على التحجيم:
- رافعة هوائية بقدرة 1000 وات عند 12 فولت = حوالي 83 أمبير
- بافتراض 3-4 دقائق من وقت الرفع = 5.5 أمبير تقريبًا لكل قطرة/رافعة
- اضرب في 3 دورات تثبيت في اليوم = 16.5 أمبير/اليوم تقريبًا
A بطارية ليثيوم 12 فولت 100 أمبير قد يتعامل مع هذا-إذا تدرج مواصفاتها تصنيف تيار اندفاع التيار بقدرة 150 أمبير أو أعلى لمدة 10 ثوانٍ. ضع في اعتبارك أن سعة البطارية (آه) لا تشير مباشرةً إلى قدرة التفريغ؛ تحقق دائمًا من مواصفات التفريغ المستمر والزيادة المفاجئة القصوى قبل الاعتماد عليها. لا يستطيع الكثيرون ذلك.
هل يمكنك استخدام بطارية ليثيوم (LiFePO4) لرافعة هوائية؟
نعم - وأنا كذلك. ولكن هنا حيث تخطئ الصناعة.
تحتوي العديد من بطاريات الليثيوم على حدود حماية داخلية لنظام إدارة المباني. إذا ارتفعت طاقة مرفاعك الهوائي إلى 180 أمبير ولكن الحد الأقصى المستمر لبطاريتك هو بطارية ليثيوم 12 فولت 100 أمبير وحد الارتفاع المفاجئ هو 120 أمبير، فإن نظام إدارة المباني يقطع في منتصف الرفع.
هذا كارثي. أنت بحاجة إلى بطارية مصممة للحمل الزائد، وليس فقط السحب المستمر. تحقق من أوراق المواصفات. إذا لم تدرج الأمبيرات الزائدة، ابتعد.
بصراحة، أشك أن بعض بائعي "الليثيوم البحري" يضعون ملصقات على الخلايا التي لم تكن مخصصة أبدًا للعمل في المرساة.
كم من الوقت ستدوم بطاريتي عند تشغيل الرافعة الهوائية؟
وقت الطاولة:
| حجم البطارية | إسقاط/رفع المرساة (حمولة 600 واط) | الدورات/اليوم | درجة الحرارة | استخدام البطارية |
|---|
| بطارية 12 فولت 100 أمبير AGM | ~حوالي 10 أمبير/ساعة لكل دورة | 3 | 0°C | 30% SoC 30% |
| بطارية LiFePO4 بجهد 12 فولت 200 أمبير/ساعة | ~حوالي 6 أمبير/ساعة لكل دورة (أقل ترهل) | 3 | 25°C | ~9% SoC |
ملاحظة: هذه الأرقام تقديرية ويمكن أن تختلف حسب وزن المرساة وطول الكابل وعمر البطارية ودرجة الحرارة وظروف التشغيل.
درجات الحرارة المنخفضة والكابلات الأطول والبطاريات الأقدم كلها عوامل تزيد من الاستهلاك.
المفاهيم الخاطئة الشائعة حول أنظمة طاقة الرافعة الهوائية
- "بطارية أكبر = أفضل"؟ ليس إذا تجاهلتَ سعة زيادة التيار. لا تزال بطارية بسعة 300 أمبير مع حد 80 أمبير للارتفاع المفاجئ فاشلة.
- "الطاقة الشمسية تغطيها"؟ ليس في الوقت الفعلي. تعمل الطاقة الشمسية بشكل أفضل لـ التجديد الطاقة مع مرور الوقت-يتطلب الرافعة العالية للطاقة على الفور.
- "حمض الرصاص أكثر أماناً"؟ ربما. لكن أنظمة الليثيوم الذكية ذات الصمامات والتصميم المتحفظ للزيادة المفاجئة؟ بنفس القدر من الأمان - وأسرع في إعادة الشحن.
تحسين نظام الطاقة بالكامل للرافعة الهوائية الخاصة بك
أسلاك الرافعة الهوائية: انخفاض الجهد هو القاتل الصامت
ستفقد حوالي 0.25 فولت لكل 10 أقدام مع كابل صغير الحجم. عند 100 أمبير، هذا أمر كبير.
- 2 AWG 2 AWG لأقل من 10 أقدام
- 1/0 AWG لـ 15-20 قدم
استخدم كابل بحري معلب. الصمامات عند البطارية و بالقرب من الرافعة الهوائية. رأيت ذات مرة قارباً يحترق بسبب وصلة متآكلة تعمل كمقاوم.
موقع الرافعة الهوائية مقابل بنك البطارية - ما أهمية ذلك
إذا كانت بطاريتك في الخلف والرافعة الهوائية في الأمام؟ هذا يعني أكثر من 30 قدماً من الكابل ذهاباً وإياباً. يصبح فقدان الجهد وحشيًا.
أقوم الآن بتثبيت بطاريات أمامية مخصصة في الإعدادات عالية الطلب معزولة بشاحن DC-DC. يقلل من طول الكابل، ويحسن من التعامل مع زيادة التيار، ويقلل من مخاطر الحريق.
لن تنقذ الطاقة الشمسية رافعة الرياح وحدها. لكن عند اقترانها مع مولد التيار المتردد؟ إنه أمر سحري.
- يوم غائم، هبوط المرساة في وقت متأخر؟ المولد يملأ المنزل + بنك الرافعة الهوائية.
- تتولى شمس الصباح إعادة الشحن عند الظهيرة.
إعداداتي الشخصية - وما الذي لن أفعله مرة أخرى أبداً
منذ سنوات، قمت بتوصيل رافعة هوائية بكابل 4 AWG، بمسافة 30 قدم، تعمل بالطاقة من بنك AGM الخلفي. وقد نجح الأمر لمدة شهر. ثم حلّ الشتاء. ترهل الجهد. تأخرت الرافعات. ذاب الملف اللولبي في جزر البهاما.
الآن؟ بطارية LiFePO4 بجهد 12 فولت 200 أمبير/ساعة بنك أمامي. DC-DC من المنزل. مصهر كبير الحجم، كابل 1/0، مرحل ذكي. لم ألمس النظام منذ 3 سنوات.
التدقيق المستقبلي: تطور تكنولوجيا طاقة الرافعة الهوائية
الرافعات الهوائية الذكية ومراقبة الأحمال عن بُعد
تدمج بعض الرافعات الهوائية الحديثة الآن مراقبة البلوتوث. يمكنك الحصول على
- السحب المباشر للتيار
- تحذيرات المماطلة
- تنبيهات الصيانة التنبؤية
إنه مثل جهاز "فيتبيت" لرافعتك الهوائية. لماذا لم يكن لدينا هذا في عام 2005؟
عزل مزدوج لبنك البطاريات لأحمال الرافعة الهوائية
خاصةً على القوارب المستأجرة أو القوارب الشراعية:
- بنك المنزل يتعامل مع الثلاجات والملاحة
- بنك زورق هوائي مخصص ومعزول
مخاطر أقل لانقطاع التيار الكهربائي عن البنك بالكامل. تشخيصات أنظف. سهولة في استكشاف الأخطاء وإصلاحها.
هل تتغاضى الصناعة عن تحمل زيادة التيار في تصميم البطاريات؟
أعتقد ذلك. تركز معظم الشهادات (على سبيل المثال، UL 1973) على ما يلي التفريغ المستمر.
لكن الرافعات الهوائية البحرية تدور حول رشقات نارية قصيرة.
لماذا لا ينشر بائعو البطاريات مخططات ذروة التفريغ؟ أو التحقق من صحة بطارياتهم مقابل دورات عمل رافعة المرساة؟
يخبرني حدسي أن الأمر سيختلف: في غضون 5 سنوات، ستصبح الليثيوم ذات التصنيف الزائد هي القاعدة. في الوقت الحالي، نحن نتظاهر بأن هذا لا يهم.
الخاتمة
لا تكون رافعتك الهوائية جيدة إلا بقدر قوتها. والطاقة لا تتعلق بالأمبير-ساعة، بل بالتيار والكابل والموقع والتخطيط.
إذا كنت تعيد التفكير في إعدادات الرافعة الهوائية الخاصة بك، فأنت متأخر جداً.
صممه مرة واحدة. أفرط في المواصفات. نم بسهولة عندما تهب الرياح بسرعة 30 عقدة وأنت تسحب المرساة في الظلام.
تذكّر: يجب أن يعتمد اختيار البطارية لتشغيل الرافعة الهوائية دائمًا على مواصفات التفريغ المعتمدة، بما في ذلك تحمل زيادة التيار - وليس فقط السعة الاسمية أو الكيمياء.
الأسئلة الشائعة
هل يمكنني استخدام بطارية منزلي للرافعة الهوائية؟
نعم، ولكن احذر من انخفاض الجهد وانقطاع التيار الكهربائي عن النظام. يفضل استخدام بطارية أمامية مخصصة.
كيف يمكنني معرفة ما إذا كان زلاجتي الهوائية غير كافية؟
إذا كانت تتردد أثناء الرفع، أو تسخن بسرعة، أو تتعطل القواطع باستمرار - فهي أقل من طاقتها.
هل أحتاج إلى قاطع دائرة منفصل للرافعة الهوائية؟
نعم. الصمامات المضمنة بالقرب من البطارية و بالقرب من الرافعة الهوائية. طابق مقياس السلك وذروة التيار.
هل يمكنني استبدال حمض الرصاص بالليثيوم للرافعة الهوائية الخاصة بي؟
بالتأكيد، ولكن فقط إذا كان نظام إدارة المباني يدعم التفريغ عالي الارتفاع.
ما مقدار البطارية التي يستخدمها المصعد المرساة بالفعل؟
يعتمد ذلك على الطاقة والوزن ووقت الرفع - ولكن خطط من 5 إلى 10 أمبير في الساعة لكل دورة للقوارب متوسطة الحجم.