Izolatory galwaniczne i transformatory separacyjne – jak wpływają na ograniczanie przepływu prądu z lądem?

Większość łodzi wykorzystuje jakiś rodzaj systemu zasilania brzegowego prądu przemiennego. W rzeczywistości im nowsza łódź, tym bardziej złożony i niezbędny będzie ten system. Obecnie trudno jest wyobrazić sobie prawidłowe i bezpieczne funkcjonowanie systemów energetyki morskiej bez urządzeń, jakimi są izolatory galwaniczne czy transformatory separacyjne. Jak dokładnie te sprzęty wpływają na ograniczenie przepływu prądu z lądem i co warto o nich wiedzieć? Podpowiadamy.

Czym jest izolator galwaniczny?

Izolator galwaniczny to urządzenie, którego zadaniem jest zapobieganie korozji elektrolitycznej. Jego zasada działania opiera się na blokowaniu docierających do łodzi prądów stałych o niskim napięciu. Jest to możliwe, dzięki specjalnemu przewodowi uziemiającemu z zasilania brzegowego. Te niekorzystne prądy dla łodzi w przypadku braku wykorzystania izolatora galwanicznego, będą wpływały negatywnie, powodując korozję elementów podwodnych jachtu, takich jak kadłub, wał czy śruba napędowa.

Jak izolator galwaniczny wpływa na ograniczenie przepływu z lądem?

Izolator galwaniczny zbudowany jest z dwóch diod, które są połączone w sposób, który umożliwia przepływ prądu między nimi w dwóch kierunkach, ale tylko wtedy kiedy progowe napięcie osiągnie ściśle określoną wartość. Zazwyczaj, aby przewoziły one prąd, parametr ten musi wynosić minimum 1,4 V prądu stałego. Należy jednak pamiętać, że galwaniczne prądy korozyjne mają charakter prądu stałego, więc są zatrzymywane przez izolator galwaniczny. Urządzenie to nie zapobiegnie jednak przepływowi przez niego napięć/prądów przemiennych.

Do zalet izolatorów galwanicznych, można zaliczyć:

• doskonałą izolację,
• prostą instalację, którą można przeprowadzić samodzielnie,
• brak utraty mocy,
• brak wrażliwości na obciążenie,
• niską cenę,
• wysoką niezawodność.

Izolator galwaniczny należy zamontować na łodzi bezpośrednio za gniazdem podłączeniowym 230 V.

Czym jest transformator separacyjny?

Transformator separacyjny, to urządzenie którego zadaniem jest oddzielenie obwodów elektrycznych w odpowiedni sposób. Działa ono więc jak bariera między obwodami, zapobiegając przepływowi prądu między nimi. Innymi słowy, zadaniem takich urządzeń jest separacja galwaniczna układu od sieci zasilającej. W przypadku łodzi mowa o separacji prądu stałego o niskim napięciu, który dociera do jachtu i może uszkodzić jego podwodne elementy. Transformatory izolacyjne blokują wszystkie napięcia prądu stałego, chroniąc jacht również przed prądami błądzącymi prądu przemiennego.

Transformator izolujący ma dwa „uzwojenia”, których zadaniem jest całkowite oddzielenie od siebie „elektryki lądowej” i „elektryki łodzi”. Jedno uzwojenie jest podłączone do sieci elektrycznej na lądzie, a drugie do łodzi. Uzwojenia te są całkowicie od siebie oddzielone. Transformatory izolacyjne działają dobrze, ale mają pewne wady. Są dość drogie, nieporęczne i wymagają przemyślanego wyboru takiego sprzętu.

Jak transformator separacyjny wpływa na ograniczenie przepływu z lądem?

Napięcie zasilania brzegowego przepływa ze stacji dokującej, przez kabel lub kable zasilania brzegowego, aż do wejścia zasilania lądowego łodzi. Zamiast jednak, jak w przypadku izolatora galwanicznego, umożliwiać przepływ prądu do panelu wyłącznika zasilania lądowego, transformator izolujący blokuje prąd, zanim dotrze on do wyłącznika. Przychodzący prąd przemienny przepływa przez uzwojenie pierwotne lub wejściowe transformatora, a następnie wraca. Energia elektryczna jest indukowana magnetycznie w uzwojeniu wtórnym transformatora lub w łodzi. Nie ma tu więc bezpośredniego połączenia. Takie rozwiązanie eliminuje możliwość odwrotnej polaryzacji.

Lepiej wybrać izolator galwaniczny czy transformator separacyjny? 

Izolator galwaniczny, gdy zostanie poddany wysokiemu napięciu, przewodzi każdy prąd, który chce przez niego przejść. To skutecznie niweluje efekt zapory antykorozyjnej izolatora galwanicznego. Niestety, jeśli instalacja elektryczna łodzi nie jest wyposażona w urządzenie monitorujące, możemy nigdy nie dowiedzieć się, że izolator galwaniczny nie działa. 

Inną wadą izolatora galwanicznego jest jego niezdolność do zapobiegania innym awariom, z których najbardziej znaną jest odwrócona polaryzacja. Jeśli taka sytuacja wystąpi, izolator galwaniczny nie będzie miał na nią żadnego wpływu. Bez wątpienia lepiej jest mieć izolator galwaniczny – należy go zainstalować na każdym wejściu lub obwodzie zasilania brzegowego – niż go nie mieć. Rozważny właściciel jachtu musi jednak zdawać sobie sprawę z jego ograniczeń.

Najlepszym rozwiązaniem większości tych problemów jest transformator izolacyjny. Po zainstalowaniu transformator izolujący działa podobnie jak własne źródło zasilania, a więc jak generator lub falownik. Całe napięcie wytwarzane przez transformator izolujący dąży do powrotu do źródła, a nie tylko do uziemienia. Szkodliwe napięcia galwaniczne, które normalnie mogłyby przedostać się na pokład przez zielony przewód uziemiający, również zostają udaremnione, ponieważ nie ma już bezpośredniego połączenia z uziemieniem na lądzie. Podstawowymi wadami transformatora izolującego jest jego rozmiar i waga. Dodatkowo musi być on odpowiednio wentylowany.

W tym miejscu transformator izolujący i izolator galwaniczny różnią się. Tam, gdzie izolator galwaniczny tylko próbuje zablokować dopływ prądu stałego do wnętrza statku, transformator izolujący całkowicie zrywa to połączenie. 

Photo by Robert Tudor on Unsplash