BUGGY-ELECTRICITEIT VAN A TOT Z

Transcriptie

1 BUGGY-ELECTRICITEIT VAN A TOT Z BASISBEGRIPPEN Vooraleer zich in de wereld van de auto-electriciteit te storten, hier eerst even een overzicht van de basiseenheden, hun betekenis en hun onderlinge relatie : Spanning (U) - aanduiding in Volt [ V ] Stroom (I) - aanduiding in Ampère [ A ] of Milliampère [ ma ] (1A = 1000mA) Vermogen (P) - aanduiding in Watt [ W ] Weerstand (R) - aanduiding in Ohm [ Ω ] Deze begrippen dient men te beheersen vooraleer men nieuwe kabels gaat trekken of verbruikers gaat afzekeren. De typische gegevens die voor een electrische verbruiker worden vermeld zijn voltage en vermogen, slechts zelden de stroom die verbruikt wordt. Maar het is net deze die men moet kennen om een verbruiker correct af te zekeren. Indien de stroom niet vermeld wordt, kan men deze nochtans gemakkelijk berekenen, omdat tussen spanning, stroom en vermogen een directe relatie bestaat : Vermogen = Spanning * Stroom P = U * I W = V * A Als men dus het voltage en het vermogen kent, dan kan men de stroom benodigd voor deze verbruiker met deze vergelijkingen berekenen : Stroom = Vermogen / Spanning I = P / U A = W / V Deze stroom dient men niet enkel te kennen voor een correct afzekeren, maar ook voor het bepalen van de te gebruiken stroomkabeldiameter. Stroomkabels in een auto bestaan uit koper, waarbij een kabel uit verscheidene zogenaamde kopervlechten en een isolatie bestaat. Het gebruik van deze kopervlechten in plaats van een individuele dikke draad houdt de kabel flexibeler, en verkleint de kans op een kabelbreuk met een onderbroken stroomcircuit als gevolg. Zoals elk materiaal heeft ook koper een weerstand (R), waardoor op kabels de volgende regels van toepassing zijn : Hoe langer de kabel, hoe groter de weerstand (dubbelde lengte = dubbele weerstand) Hoe groter de kabeldiameter, hoe kleiner de weerstand (dubbele diameter = halve weerstand) De lengte van een kabel wordt vermeld in meter (m), de diameter in vierkante millimeter (mm²), vaak ook carré genoemd. Wat heeft nu weerstand met spanning en stroom te maken? Heel eenvoudig : Weerstand = Spanning / Stroom R = U / I Ω = V / A

2 Hoe groter de weerstand van een kabel, hoe groter de spanningvsal in die kabel, en hoe kleiner de spanning beschikbaar voor de verbruiker. Een kabel is dus eigenlijk ook een verbruiker, ondanks dat hij enkel tot taak heeft de stroom naar de plaats van verbruik te vervoeren. Terwijl de voltagedaling in de kabel (behalve in extreme gevallen) kan worden verwaarloosd, is dit niet van toepassing op het vermogen wat daardoor wordt verloren : als de weerstand groter wordt bij een constante spanning zal door het totaal gevraagd vermogen het warmteverlies in de kabel groter worden, wat bij teveel vermogen tot teveel warmte en in extreme gevallen zelfs tot het verbranden van de bekabeling kan leiden, een gevaarlijke zaak. Hoe goed deze omzetting kan werken zien we bij gloeilampen, ze zetten stroom om in warmte - de gloeidraad wordt heet en begint te gloeien - het resultaat is licht. Aangezien men bij het aansluiten van een nieuwe verbruiker de kabel zelden kan verkorten, moet men de diameter verhogen om verbranden van kabels te voorkomen. Welke diameter men bij welke stroom dient te gebruiken wordt verderop uitgelegd. Uiteraard mag niets U ervan weerhouden om voor een kabel met grotere diameter te kiezen, zeker wanneer het (in de auto) gaat om lange kabels, dit om een mogelijke voltagedaling te voorkomen. Behalve de voltagedaling in de kabel is er ook nog de voltagedaling bij de verbindingen. In vele gevallen zijn de stekkers gecorrodeerd of gewoonweg vuil, waardoor de stekkerverbinding niet meer zo goed geleidt. Het reinigen (proper schuren) van de verbindingspunten, als bijvoorbeeld een van de koplampen niet meer zo helder schijnt, kan in vele gevallen wonderen verrichten. KABELDIAMETERS De gebruikelijke kabeldiameters zijn 0.5, 0.75, 1.0, 1.5, 2.5, 4, 6 en 10 mm². Om stevigheidsredenen (trekbelasting) worden aparte kabels van 0.5 en 0.75 zelden of nooit gebruikt, bij langere aparte kabels neemt men best een diameter vanaf 1mm², bij kabelbundels mogen de individuele kabels uiteraard wel dunner zijn. Wat betreft kabeldikte gelden er 2 vuistregels : - bij langdurige belasting : maximaal 5 Ampère stroom per mm² kabel - bij kortstondige belasting : maximaal 10 Ampère stroom per mm² kabel Bij lange kabels neemt men best een iets dikkere kabel, dit om onnodige spanningsdalingen te voorkomen wanneer de maximale belasting van de kabel wordt bereikt. Bij het ombouwen van 6 V naar 12 V kan men de oude kabels hergebruiken op voorwaarde dat deze nog in goede staat verkeren. Aangezien de spanning slechts half zo hoog was in vergelijking met 12 V, en het vermogen van de verbruikers vergelijkbaar is, zijn de kabels nu zelfs voor het dubbele van de stroomsterkte geschikt, dus geen reden om ze te vervangen. Typisch gebruik van kabeldiktes bij 12 V : < 2.5 A mm² < 20 A 4.0 mm² < 7.5 A 1.5 mm² < 40 A 6.0 mm² < 15 A 2.5 mm² > 40 A mm²

3 LET OP : Met kabeldikte wordt de oppervlakte bedoeld van de geleider die erin zit. Deze wordt uitgedrukt in mm² (of Carré of qmm). Berekenen wat de diameter van de geleider moet zijn bij een bepaalde mm² is vrij eenvoudig. Uitgaande van ronde kabels is de oppervlakte van een cirkel gelijk is aan : straal * straal * Pi = mm², hieruit leiden we af dat : 2 * vierkantswortel(mm²/ Pi) = diameter. Onderstaande diktes zijn al voorgerekend en dan ook gemakkelijk te controleren met een schuifmaat : Carré Geleiderdiameter in mm Carré Geleiderdiameter in mm mm² afgerond op 0.05 mm² afgerond op KABELKLEUREN Om de individuele kabels eenvoudiger uit elkaar te kunnen houden wordt er een kleurensysteem gebruikt. Afhankelijk van het land van herkomst en de leeftijd van het voertuig kunnen deze kleuren verschillen. De kleuren zoals hieronder beschreven (DIN specificaties) zouden nochtans in elk Duits voertuig dat na de tweede wereldoorlog werd gebouwd moeten voorkomen. Een aantal kabels zijn tweekleurig. De eerste kleur (basiskleur) dient voor de verklaring van het gebruik, de tweede kleur (identificatiekleur) wordt gebruikt voor de identificatie van de specifieke kabel (bv. Richtingaanwijzer links/rechts). De identificatiekleur is gewoonlijk in (draaiende) lijnvorm of in ringen op de kabel aangebracht. De meest gebruikte kleuren (met hun afkortingen) en typische toepassingen zijn : bruin (br) kabels verbonden aan de massa, klem 31 rood (ro) kabels van batterij naar startmotor, alternator, contactslot en alle verbruikers die direct aan klem 30 verbonden zijn geel (ge) kabels voor dimlicht wit (wi) kabels voor grootlicht blauw (bl) kabels voor controle- en signaallichten groen (gr) kabels van bobijn naar onderbrekers grijs (gs) kabels voor achterlichten, afbakeningslichten en kentekenplaatverlichting lila (li) een typische identificatiekleur zwart (zw) ontsteking algemeen en alle verbruikers die direct aan klem 15 verbonden zijn Voor het verlichtingssysteem zijn de belangrijkste kabels in de hoofdboom als volgt gekleurd (de eerste kleur is de basiskleur) : (gs/zw) standlichten links (gs/ro) standlichten rechts (ge) dimlicht links (ge/zw) dimlicht rechts (wi) grootlicht links (wi/zw) grootlicht rechts (zw/wi) pinkers links (zw/gr) pinkers rechts

4 VERBRUIKERS Het overgrote deel van de verbruikers in de auto zijn ontegensprekelijk gloeilampen. Typisch gebruik van autolampen : < 2 W dashboardverlichting, instrumentenverlichting, controlelichtjes 4-10 W standlichten, achterlichten W remlichten, pinkers, mistlampen, achteruitrijlichten W dimlichten W grootlichten W miststralers, verstralers, off-road stralers,... KLEMMENCODERING Om de verbinding te vergemakkelijken zijn de meeste verbruikers en schakelaars voorzien van een code. In sommige verbindingsschema's wordt ook gebruik gemaakt van deze codering. De benaming van de specifieke verbindingen wordt gespecificeerd in DIN De tabel hieronder geeft een overzicht uit deze DIN norm, van de belangrijkste verbindingen die je in een VW Kever aantreft b 49 49a a 53b 53c 53e a 56b 57 57a 57L 57R Bobijn (Laagspanning) Bobijn (Hoogspanning) Geschakelde Plus (Contact / Ontsteking) Constante Plus (Batterij) Massa Geschakelde Massa Pinkdoos Ingang Pinkdoos Uitgang Startmotor stuurstroom Ruitenwissermotor Snelheid 1 Ruitenwissermotor Plus Ingang Ruitenwissermotor Snelheid 2 Ruitensproeierpomp Ruitenwissermotor Nulstandrelais Remlicht Koplamp Grootlicht Dimlicht Standlicht Parkeerlicht Parkeerlicht Links Parkeerlicht Rechts 58 58a 58b 58c 58d 58L 58R 61 83a 83b A B- B+ D- D+ DF L/R BL RF Achterlichten, Afbakeningslichten Instrumentenverlichting (dimbaar) Instrumentenverlichting (dimbaar) Instrumentenverlichting (dimbaar) Instrumentenverlichting (dimbaar) Achterlichten, Afbakeningslichten, Links Achterlichten, Afbakeningslichten, Rechts Generator / Laadstroom Controle Mistlicht, Voor Mistlicht, Achter Relais Sturing (Spoel, Massa) Relais Sturing (Spoel, Stuurstroom) Relais Schakeling Uitgang (NO) Relais Schakeling Uitgang (NC) Alternator/Regulator Batterij Min Alternator/Regulator Batterij Plus Alternator/Regulator Dynamo Min Alternator/Regulator Dynamo Plus Alternator/Regulator Dynamo Field Richtingaanwijzercircuit Links/Rechts Richtingaanwijzerlicht Achteruitrijlicht X Geschakelde Plus (VW), wordt onderbroken tijdens het starten

5 SCHAKELAARS Men vindt overal schakelaars in de auto en dit in verscheidene versies, het principe is nochtans altijd hetzelfde : verbindingen tussen inkomende en uitgaande kabels tot stand te brengen of te onderbreken. Sommige schakelaars zijn bedieningselementen (licht, gevarenlichten, ruitenwisser enz...), sommige dienen voor het comfort (deurcontactschakelaar), nog andere worden voor controle- (oliedruk) of voor signaaldoeleinden (remlichtschakelaar) gebruikt. Men onderscheidt schakelaars en druktoetsen (openend/sluitend), wisselschakelaars en schakelaars op verscheidene niveaus. Een druktoets is een niet-blijvende schakelaar, die na het indrukken weer in de uitgangspositie terugspringt. Afhankelijk van hun manier van activering zijn er verschillende symbolen voor de verschillende schakelaars (druktoetsen worden voorzien van een zwarte driehoek). Elektrisch geactiveerde schakelaars worden ook relais genoemd. In tegenstelling tot gewone aan/uit schakelaars hebben de bedieningsschakelaars in de auto (contactslot, licht, gevarenlichten, ruitenwisser enz.) een complexer binnenwerk, waardoor verscheidene contacten gelijktijdig kunnen worden geschakeld. Er zijn ook schakelaars met meer dan één functie. Deze laatste hebben als kenmerk dat het schakelstaafje onderbrekingen vertoont; welke contacten worden geschakeld is te herkennen aan de plaatsing van deze contanten in een bepaalde sectie van het schakelstaafje. Een mooi voorbeeld van een dergelijke schakelaar is deze van de ruitenwissers (verschillende snelheden en eventueel intervalschakeling).

6 RELAIS In feite volstaat slechts één enkel relais om de totale auto-electriciteit volgens de wettelijke voorschriften tot stand te brengen, namelijk de pinkdoos. Alle andere relais schakelen of hoge vermogens of genereren impulsen die voor meer comfort moeten zorgen (bv. intervalrelais voor de ruitenwissers). Een buggy bezit gewoonlijk minstens 2 relais : de pinkdoos en een wissel-relais voor dimlichten en grootlichten. Algemeen kan men een onderscheid maken tussen normale relais (schakel-/vermogensrelais), waarmee het schakelcontact direct gestuurd wordt, en speciale relais (pinkdoos, relais voor ruitenwisserintervalomschakeling), die een intern signaal genereren, waarlangs het schakelcontact wordt gestuurd. Hieronder een overzicht van de normale relais. Net zoals het geval is bij gewone schakelaars zijn er openende en sluitende relais evenals wisselende relais. Bij een sluitend contactrelais wordt de elektrische kring tussen krachtbron en lading gesloten, terwijl het openend relais de elektrische kring onderbreekt en de lading uitschakelt (met een dergelijk openend relais kan men bv. het X-contact bij oudere Kevers uitrusten). Het wisselend relais schakelt de elektrische stroom van de ene lading naar de andere. Waar worden er relais gebruikt? Relais worden overal ingezet waar er een hoge lading/stroom geschakeld moet worden. Om volgende redenen wordt in deze gevallen geen gebruik gemaakt van een normale schakelaar : Enerzijds vereist de hoge stroom zeer dikke kabels van en naar de schakelaar en anderzijds verkorten de hoge electrische stromen de levensduur van een schakelaar wezenlijk (na een tijdje gaan schakelaars inbranden en kunnen ze blijven plakken ). Als men een relais gebruikt volstaan dunne kabels (0,75 mm volstaat voor 150 ma stuurstroom) als stuurlijnen van de schakelaar naar het relais. De dikkere kabels lopen dan van de batterij of van de zekeringendoos naar de schakelingang (gewoonlijk klem 30) van het relais, en vanuit de schakeluitgang (gewoonlijk klem 87) direct naar de lading. De sturingsuitgang (klem 85) wordt gewoonlijk aan de massa gekoppeld, terwijl de sturingsingang (klem 86) via een schakelaar spanning krijgt, waardoor het relais schakelt bij ingeschakelde spanning (plus-gestuurd). Indien niet anders mogelijk, kan ook de sturingsingang constant voorzien worden van spanning en de sturingsuitgang via een schakelaar verbonden wordt met de massa (min-gestuurd). Sluitende contactrelais worden het vaakst gebruikt, openende relais zijn soms moeilijk te vinden. Om onduidelijkheid aangaande de interne bedrading van het relais te voorkomen staat op de buitenzijde van de meeste relais een schakelschema gedrukt. Er zijn ook relais, die twee schakeluitgangen hebben, deze kan men bijvoorbeeld gebruiken bij de aansluiting van extra verstralers.

7 DE THEORIE IN PRAKTIJK Het aansluiten van een koplamp. (In dit voorbeeld gaan we uit van een Bilux 60/55 W (grootlicht/dimlicht) lamp en een 5 W standlicht lamp in een 12 V systeem.) Voor de stroomtoevoer hebben we dus 3 kabels nodig : Stroom = Vermogen / Spanning I = P / U A = W / V Grootlicht : A = W / V dus A = 60 / 12 dus 5 A Dimlicht : A = W / V dus A = 55 / 12 dus 4.58 A Standlicht : A = W / V dus A = 5 / 12 dus 0.42 A - bij langdurige belasting : maximaal 5 Ampère stroom per mm² kabel Grootlicht : 5 A dus mm² = 5 / 5 dus 1 mm² Dimlicht : 4.58 A dus mm² = 4.58 / 5 dus 0.92 mm² Standlicht : 0.42 A dus mm² = 0.42 / 5 dus 0.08 mm² Merk op dat in deze berekening een 1 mm² kabel voor zowel grootlicht als dimlicht aan het maximum zit bij een langdurige belasting, daarom zullen we hier 2 keer opteren voor een 1.5 mm² kabel zoals trouwens ook in een VW Kever kabelboom gebruikt wordt. Voor het standlicht volstaat een dunne 0.5 of 0.75 mm² kabel. Ook voor het afzekeren zitten hier zowel grootlicht als dimlicht aan het maximum van een 5 A zekering. Om het mogelijke vermogensverlies in de kabel op te vangen zullen we grootlicht en dimlicht dus elk afzekeren met een 7.5 A zekering. Deze volstaan zeker voor het gevraagde vermogen en zullen ook doorsmelten vooraleer de 1.5 mm² kabel het begeeft. En zal onze koplamp nu branden? Het antwoord op deze vraag is NEE. Naast de stroomtoevoer heeft elke verbruiker immers ook nog een massa nodig. In een gewone auto zou de koplamp wel branden omdat een gewone auto een metalen carrosserie heeft die de massa geleidt tot aan de koplamp. Een buggy heeft echter een polyester body, en polyester is geen electrische geleider. Daarom zullen we elke gebruiker die niet direct verbonden is met het chassis moeten voorzien van een massa-kabel. In het geval van onze koplamp kunnen we een verzamelmassakabel gebruiken. Deze moet dan wel voldoende dik zijn om de stroom van de 3 lampen op te vangen. Dus 5 A A A = 10 A. 10 A / 5 (langdurige belasting) = 2 mm². We nemen voor de massa naar de koplamp dus best een kabel van 2.5 mm² Het aansluiten van een claxon. (In dit voorbeeld gaan we uit van een claxon op luchtdruk met een compressor van 200 W in een 12 V systeem.) Stroom = Vermogen / Spanning I = P / U A = W / V Claxon : A = W / V dus A = 200 / 12 dus A - bij kortstondige belasting : maximaal 10 Ampère stroom per mm² kabel Claxon : A dus mm² = / 10 dus 1.67 mm² In dit geval volstaat dus een 2.5 mm² kabel en een 20 A zekering.

8 Het aansluiten van een ruitenwissermotor. Aan een ruitenwissermotor met 2 snelheden zitten de volgende 5 aansluitingen : 31 Massa / 53 Motor snelheid 1 / 53a Contact PLUS (= 15) 53b Motor snelheid 2 / 53e Terug naar nulstand functie 1 : Oplossing met een ruitenwisserschakelaar (bv. Kever ruitenwisserschakelaar) : De 0/1/2 Kever ruitenwisserschakelaar is technisch bekeken eigenlijk een schakelaar met 3 standen. In stand 2 legt hij de 53a aan de 53b waardoor we de hoge wissersnelheid bekomen. In stand 1 legt hij de 53a aan de 53 waardoor we de lage wissersnelheid bekomen. In stand 0 legt hij de 53a via de 53e aan de 53 waardoor de wissers zich in lage snelheid terug naar hun nulstand begeven. (zie schema links onderaan) 2 : Oplossing met 2 relais en 1 gewone 0/1/2 schakelaar (bv Kever lichtschakelaar) : Een gewone 0/1/2 schakelaar zoals de Kever lichtschakelaar schakelt niets in stand 0. Om de terug naar nulstand te laten functioneren maken we daarom gebruik van twee relais van het type NG (Normaal Gesloten). Staat de schakelaar in stand 0 dan zullen de twee relais dus gesloten zijn waardoor de 53a via de 53e en het gesloten rechter relais aan de 53 komt te liggen en de wissers zich in lage snelheid terug naar hun nulstand begeven. Staat de schakelaar in stand 1 dan trekt het rechter relais open waardoor de terug naar nulstand functie gedeactiveerd wordt en wordt de stroom via het gesloten linker relais aan de 53 gelegd waardoor we de lage wissersnelheid bekomen. Staat de schakelaar in stand 2 dan trekt het linker relais ook open waardoor stand 1 gedeactiveerd wordt en wordt de stroom aan de 53b gelegd waardoor we de hoge wissersnelheid bekomen. (zie schema rechts onderaan)

9 Zelf nieuw bekabelen. Is je oude bekabeling aan vervanging toe, dan zijn er verschillende mogelijkheden. - Je kan een VW Kever kabelboom kopen, maar die kost behoorlijk wat geld, en is eigenlijk niet gemaakt voor een buggy. Je zit dan met een overschot aan kabels (bv voor de binnenverlichting) en een aantal andere kabels moeten mogelijk ingekort of verlengd worden. - Je kan een standaard kant-en-klare kabelboom kopen voor een buggy of kitcar, maar deze bevatten doorgaans enkel de meest elementaire circuits, en kosten vaak veel te veel voor wat je ervoor terugkrijgt. - Je kan zelf een nieuwe kabelboom maken met allemaal losse draden in de officiële kabelkleuren, maar kabels in al deze kleuren zijn moeilijk te vinden, en wat zeldzaam is, is vaak duur. Bovendien zit je dan met een hoop losse kabels en dat wordt al vlug een warboel. - Of je maakt er zelf eentje op basis van multikabels. Een handige basis is het gebruik van 7 * 1.5 mm multikabel. Deze kabel is per lopende meter te koop in de betere auto-shops (wordt ondermeer gebruikt voor het bedraden van aanhangwagens), en bevat kleuren wit, zwart, rood, geel, groen, blauw en bruin. De meest logische manier voor het gebruik van de kleuren is dan de volgende : 2 * Vooraan 2 * Achteraan (wi) Standlicht (wi) Achterlicht (gr) Dimlicht (gr) Mistlicht (bl) Grootlicht (bl) Achteruitrijlicht (ge) Richtingaanwijzer (ge) Richtingaanwijzer (ro) (ro) Remlicht (zw) (zw) Nummerplaatverlichting (br) Massa (br) Massa Vergeet niet om overal voldoende massakabel naar toe te trekken. Zelf gebruik ik vooraan de bruine voor de massa van de Pinker en neem ik de rode en de zwarte samen (krimpkous) als verzamelde massa voor de koplamp. Achteraan gebruik ik de bruine voor de massa van de Nummerplaatverlichting en trek ik een extra bruine 2.5 mm² kabel als verzamelde massa voor de overige lampen. Voor het aansluiten van de instrumenten en de controlelichtjes kan je gebruik maken van een 7 * 0.75 mm multikabel. (ook verkrijgbaar in de betere auto-shops). De meest logische manier voor het gebruik van de kleuren is dan de volgende : Achteraan (wi) Olietemperatuurmeter (gr) Toerenteller (bl) Achteruitrijlichtcontact (ge) Oliedrukmeter (ro) Alternator (zw) Oliecontact (br) Massa

10

11

12 AUTOLAMPEN / FITTINGEN

13 SCHAKELINGEN IN DETAIL

14

15

16

17

18 EXTRA S AANSLUITEN

19

20

21 GESTABILISEERDE 6V MINI-TRANSFO/VOEDING

22 VOORBEELDEN VAN GEBOMBINEERDE SCHAKELINGEN

23