Giovanni De Michele Impianti Elettrici di Camper e Caravan Guida al funzionamento e manutenzione degli impianti elettrici installati a bordo Indice Introduzione………..………………………………….…………III Capitolo 1 Introduzione agli impianti elettrici dei veicoli ricreazionali………………………………………………………..15 1.1 - Generalità.…………………………………….…………….15 1.2 - Nozioni fondamentali sulle caratteristiche e grandezze principali della corrente elettrica………….16 1.3 - Caratteristiche degli utilizzatori elettrici….…..……….17 1.4 - Tensione elettrica di alimentazione per impianti di bordo nei camper e sezioni dei conduttori…….……..17 1.5 - Sistemi elettrici bipolari e unipolari …………..…….….18 1.6 - Impianto elettrico originale del veicolo (cenni)……...19 1.7 - Impianto elettrico dei servizi di cellula………..……….23 Capitolo 2 Costituzione e funzionamento dell’impianto elettrico per i servizi di cellula abitativa……………………………………….25 Introduzione……………………………………………………….25 Parte 1: Sistema sorgente………………….…….……………..27 2.1 - L’importanza del bilancio energetico tra batteria di accumulatori e utilizzatori elettrici dei servizi di cellula………………………………………………….…….28 V 2.2 - Sistemi di sorgente energetica con una batteria di servizio….…………..……………………………………….29 2.3 - Sistemi di sorgente energetica con due batterie di servizio………………………….…….……………………..33 2.3.1 - Sistemi sorgenti con due batterie di servizio gestite con la tecnica della commutazione…….36 2.3.2 - Sistemi sorgenti con due batterie di servizio gestite con la tecnica di inserimento disinserimento di parallelo.….…………………….42 Parte 2: La rete generale…………………………………………47 2.4 - Sistema con rete commutabile..….……………………..47 2.4.1- Funzionamento della rete generale con la sola batteria dei servizi (veicolo spento e impianto di alta tensione 220V AC disattivato)……………….49 2.4.2 - Funzionamento della rete generale con veicolo in moto………….………………..……………………50 2.4.3 - Funzionamento della rete generale con alimentatore a 220V alternata monofase (veicolo spento in parcheggio)…………….………………..50 2.4.4 - Funzionamento con veicolo spento, impianto di alta tensione disabilitato, generatore fotovoltaico abilitato……………….….……….……51 2.5 - Sistema con rete a batteria dei servizi tampone………………………………….…………………..52 2.5.1 - Funzionamento della rete generale con la batteria dei servizi…………………………………..54 2.5.2 - Funzionamento della rete generale in tampone con veicolo in moto……….…..…………………….55 2.5.3 - Funzionamento della rete generale in tampone VI 2.5.4 - con caricabatterie 220V alternata monofase…...55 Funzionamento con veicolo spento, impianto di alta tensione disabilitato, generatore fotovoltaico abilitato…………………….……….….56 Parte 3: Circuiti delle utenze per le funzioni dei servizi di cellula…………………………………….…………………………58 2.6 - Sistema di comandi e segnalazioni per servizi di cellula con centralina generale intelligente……………59 2.7 - Sistema di comandi e segnalazioni per servizi di cellula con centralina generale di tipo convenzionale…………………………………….………..62 2.8 - Circuiti elettrici del sistema elettrico di illuminazione cellula………………………………………………………..62 2.9 - Circuito del sistema idrico per sanitari di bordo cellula.…………………..…………………….………….….65 2.10 - Circuito del frigorifero trivalente………….....…….…..66 Parte 4: Tecnologia costruttiva degli impianti elettrici di cellula a bordo dei veicoli ricreazionali……………..….…….66 Capitolo 3 Le batterie di accumulatori al piombo a bordo dei veicoli ricreazionali………………………………………………….…….69 3.1 - Introduzione…………………………………………….…..69 3.2 - L’accumulatore elementare e la batteria di accumulatori…………………………………….…….……69 3.3 - Caratteristiche fondamentali delle batterie di accumulatori elettrici…………………………………..…70 VII 3.4 - Condizioni di operatività delle batterie accumulatori……………….……………………….………72 3.5 - I fattori che influenzano le batterie di accumulatori…………………………………..….………...72 3.6 - Costituzione generica delle batterie di accumulatori al piombo convenzionali…………………………..…………74 3.7 - I processi di lavoro delle batterie di accumulatori: la scarica e la ricarica…….…………..……………..…….…75 3.8 - Guasti nelle batterie di accumulatori al piombo…………………………………………….……..…..81 3.9 - Tipi di batterie al piombo: costituzione – caratteristiche – necessità di carica – manutenzioni..………………………………………….…...81 3.10 - La preparazione delle batterie al piombo per la prima installazione……………………………………..….….……84 3.11 - Preparazione delle batterie nuove pronte all’uso…………………………………………….…….……84 3.12 - Le batterie di accumulatori per l’impianto elettrico dei motori propulsivi: requisiti e tipologie…………...……85 3.13 - Le batterie di accumulatori per l’impianto elettrico dei servizi di cellula abitativa: requisiti e tipologie……....86 3.14 - Batterie in serie……………………………………….…...88 3.15 - Batterie in parallelo……………………………….………88 Parte 2: il monitoraggio delle funzionalità e diagnostica delle batterie di accumulatori al piombo…………………………….89 3.16 - I parametri misurati e monitorati per il controllo delle batterie di accumulatori di bordo…………..……….….89 3.17 - Sistema di monitoraggio con circuito elettrico e strumenti convenzionali di misure.……………..….…..90 VIII 3.18 - Circuito di misura delle tensioni e correnti con voltmetro e amperometro a zero centrale………….…..90 3.19 - Circuito di misura del sistema di carica con amperometri separati………………………………..……92 3.20 - Sistema di monitoraggio delle batterie di bordo con strumentazione elettronica di precisione…………..…93 Capitolo 4 I generatori elettrici di bordo per la carica delle batterie 12V…………...………………………………………………….…..97 4.1 - Introduzione…………………………………………..….…97 4.2 - Caratteristiche e requisiti fondamentali dei generatori elettrici di bordo per la carica delle batterie di accumulatori al piombo…………………………….….…98 4.2.1 - Potenza elettrica sviluppata dimensionata….…99 4.2.2 - Autodiagnosi valutativa…………………….……..99 4.2.3 - Tensione elettrica sviluppata controllata secondo le necessità di carica delle batterie (caratteristica di uscita e controllo di carica)…100 4.2.4 - Inserimento e disinserimento automatico….…100 4.2.5 - Intensità di corrente erogata controllata (limitata)………….………………………………….101 4.2.6 - Protezione da correnti di ritorno dalle batterie ……………..………………..…………..….101 4.2.7 - Protezione da tensioni e correnti transitorie……………………………….………….102 4.2.8 - Protezione da cortocircuiti, sovraccarichi elettrici e sovratemperature…………….………..102 Parte 1: L’alternatore trifase………………..…..…….…….…103 IX 4.3 - Generalità……………………………………….……….…103 4.3.1 - Caratteristiche di carica dell’alternatore……….104 4.3.2 - Generatore dinamico………….……………….…105 4.3.3 - Il circuito raddrizzatore statico di potenza……106 4.3.4 - Sistema di regolazione della tensione nell’alternatore autoeccitato e funzionamento…………………………….…….…107 4.3.5 - Sistema di regolazione della tensione nell’alternatore ad eccitazione separata o indipendente………………………………………..109 4.3.6 - Il collegamento dell’alternatore con le batterie di bordo………………………………………………...110 4.4 - Il parallelatore elettronico: funzionamento e costituzione……………………………………………..…113 Parte 2: Il caricabatteria statico di potenza…………….…..114 4.5 - Generalità……………………………………………..……114 4.5.1 - Costituzione e funzionamento.…………………..118 4.5.2 - Caratteristiche di carica dei caricabatteria controllati di bordo…….…………………………..121 Parte 3: I generatori elettrici a combustibile metanolo (fuel cell)…………………………………………………………….…..124 4.6 - Costituzione e funzionamento.……………..…….……124 Parte 4: I generatori elettrici a combustibile metanolo (fuel cell)………………………….……………………………….…….127 4.7 - Costituzione e funzionamento………..……..…..……..127 X Capitolo 5 La protezione dei circuiti nell’impianto elettrico di cellula………………………………………….……………….….129 5.1 - Generalità……………………………………….……….…129 5.2 - I dispositivi di protezione da cortocircuiti e sovraccarichi………………………………..………….…129 5.3 - Caratteristiche dei dispositivi di protezione elettrica…………………………………………………..…131 5.4 - Valvole fusibili…………………………………..……..….131 5.5 - Interruttore magnetico di massima corrente.…….....132 5.6 - Interruttori termici……………….………………………..133 5.7 - Interruttori statici termoresistori…...…………….…...135 5.8 - Interruttori magnetotermici………….…………..….....135 Capitolo 6 L’impianto elettrico di alta tensione alternata monofase 220V………….………………………………………..……….…..137 6.1 - Introduzione…………………………………………..…..137 6.2 - Sistema sorgente 220V AC 50Hz monofase e bilancio energetico …………………….……………..……….……137 6.3 - Sistema sorgente di tipo base…….……..……….……138 6.4 - Sistema sorgente con gruppo elettrogeno fisso di bordo…….…………………………………….…….……..141 6.5 - Protezione e distribuzione della potenza elettrica 220V AC alle utenze………………………………….…..143 6.6 - L’inverter monofase….…….……..……………….…….144 6.7 - Il gruppo elettrogeno………………..…………………….146 6.8 - Relè o teleruttori di commutazione, interblocco, manovra nel sistema sorgente di alta XI tensione……………………………………..….……147 6.8.1 - Relè di interblocco tra gruppo elettrogeno fisso e rete nazionale terrestre………….……….…….148 6.8.2 - Relè commutatore inverter – rete nazionale per gruppo prese interne di cellula……………...….150 6.9 - Requisiti tecnologici di costruzione degli impianti elettrici in corrente alternata (AC) monofase 50Hz a bordo dei veicoli ricreazionali……….…..……………………………..…….152 Capitolo 7 Gli impianti elettrici intelligenti MULTIPLEX a bordo dei veicoli ricreazionali………………………………….………….155 7.1 - Introduzione agli impianti elettrici multiplex..……....155 7.2 - Costituzione complessivo di un impianto elettrico multiplex intelligente per i servizi di cabina nei camper………………………………………………….….158 7.3 - Sistema sorgente di alimentazione elettrica……..….159 7.4 - Rete elettrica generale di potenza (linea alimentazione potenza)………………………………………..…….…..…161 7.5 - Rete o BUS generale di comunicazione digitale multiplex (linea comunicazione intelligente)…...…...161 7.6 - Unità di controllo generale o unità intelligente di gestione rete complessivo impianto elettrico………………………………………………….…162 7.7 - Quadro generale intelligente di comando e controllo servizi cabina…………………………………………..….163 7.8 - Nodi intelligenti di comando e controllo utilizzatori elettrici finali di servizi cabina……………………...….167 XII Capitolo 8 Manutenzioni, guasti frequenti all’impianto elettrico di cellula…………………….……………………………….……..…171 8.1 - Introduzione……….……..……………………..………....171 8.2 - Manutenzione della batteria dei servizi e del motore……………………………….….………………….172 8.3 - Controlli, verifiche e manutenzioni nell’impianto elettrico di cellula……………………………….…….….174 8.4 - Guasti più frequenti riguardanti l’impianto elettrico di cellula: cause e riparazioni………………………….….175 XIII