Elektryka nie lubi ciągnika. Skąd awarie instalacji w ciągnikach rolniczych?

Mało kto dziś pamięta, ale kiedyś ciągniki obywały się bez prądu. I działały, choć jak się domyślacie, zazwyczaj w dzień. Zelektryfikowanie ciągników i maszyn rolniczych odbywało się stopniowo. Dziś wiele maszyn to jeżdżące komputery z funkcją orki, ale mimo rozwoju techniki awarie elektryki ciągle się zdarzają i potrafią być bardzo upierdliwe. Jakie są ich przyczyny?

Pierwsze ciągniki rolnicze nie posiadały elektryki, bo nie musiały. Wyjątkiem były maszyny wyposażone w silniki benzynowe, które z racji konstrukcji musiały mieć trochę okablowania, cewek itp., jednak nie będziemy dziś się do nich odnosić – pozostając przy tych napędzanych jedynym słusznym paliwem – dieslem.

Elektryfikacja ciągników przyszła w erze masowego stosowania do nich rozruszników tuż po II wojnie światowej, a jak wiadomo, do tego potrzebny był akumulator. Ten, w formie jaką znamy do dziś, był masowo stosowany od pięćdziesięciu lat w samochodach elektrycznych produkowanych na przełomie XIX i XX w. czy łodziach podwodnych z okresu I wojny. Jednak początki instalacji elektrycznych w ciągnikach wcale nie były takie proste.

Dlaczego napięcie 6 Volt to ślepa uliczka?

Tak dla przypomnienia: podstawowa jednostka bloku baterii stosowana od ponad stu lat składa się z trzech komór, z których sumarycznie uzyskujemy napięcie 6 Voltów. Takie to napięcie przyjęto za standard stosowany w instalacjach ciągników. Wymusiło to zastosowanie sześciowoltowych żarówek i rozruszników, co dość szybko okazało się błędem. Dlaczego?

Z powodu zbyt wielkiego amperażu, jaki przepływał przez kable zasilające rozrusznik. Okazał się on dość kłopotliwy, powodując szybkie wypalanie się połączeń i styków w układzie elektrycznym. Wprowadzenie nowego standardu napięcia 12 Volt spowodowało obniżenie o połowę ilości natężenia prądu w układzie, co zaowocowało rozwiązaniem problemu, choć jak się okazuje w praktyce, bardzo teoretycznie. Jednak napięcie 12V się przyjęło i tak zostało do dziś.

Elektryczne problemy. Winne powietrze?

Mimo wszystko problem wypalania styków i połączeń elektrycznych pozostał z nami do dziś. Jak się okazuje w praktyce, jest on jednym z głównych powodów powstawania awarii w maszynach. Są one niesłychanie upierdliwe do wykrycia z tytułu rozbudowania całych instalacji elektrycznych. Producenci zdają sobie z tego sprawę, dlatego dążą do ograniczania wszelkich fizycznych połączeń przewodów w ciągnikach (nawet o 30%, jak w modelu New Holland T7.300).

Problemów z elektryką w ciągnikach jest kilka, więc pokrótce teraz im się przyjrzymy i omówimy przyczyny ich powstawania:

– Wypalanie. Związane jest bezpośrednio z natężeniem prądu przepływającego przez złącze. Dopóki powierzchnia jego styku jest stabilnie dociśnięta, problemów nie ma. Jednak gdy pojawi się choć drobny luz w połączeniu, problem postępuje lawinowo. Przedstawię to obrazowo: gdy połączenie jest niewystarczające do prawidłowego przepływu prądu, wytwarza się duży opór elektryczny i wraz z nim ciepło. Czynniki te powodują przyspieszoną korozję miejsca połączenia, a ta jeszcze bardziej zamyka drogę przepływającym elektronom. Punkt łączenia się nadpala, aż do całkowitego przerwania przepływu prądu.

– Utlenianie. To zjawisko chemiczne, które występuje na powierzchni niemal wszystkich metali (poza złotem). Szczególnie dotkliwe jest w przypadku miedzi, z której wykonuje się przewody i połączenia elektryczne. Utleniona powierzchnia styku połączenia zakłóca swobodny przepływ elektronów, zwiększając opór elektryczny. Za utlenianie odpowiadają kontakt z powietrzem oraz wilgoć.

– Drgania. Silnik diesla w czasie pracy emituje różnej częstotliwości drgania. Większość z nich nie jest przez nas odczuwalna, co nie znaczy, że przenoszone na konstrukcję nie są przez nią odczuwalne. Pewnie sami zauważyliście rezultaty działania drgań i ich kumulacji. Samoodkręcające się śruby czy nakrętki są właśnie przykładem skutku nakładających się na siebie różnych częstotliwości drgań. Ich negatywny wpływ na połączenia elektryczne w maszynie jest podobny jak w przypadku każdego połączenia. Długotrwałe drżenie powoduje także uszkodzenia przewodów i elementów lutowanych. Dlatego zaawansowana elektronika w ciągniku ukryta jest w hermetycznych pojemnikach i tam zawieszona na gumowych amortyzatorach tłumiących drgania.

– Zwierzęta. Choć połączenia i przewody elektryczne nie są jadalne, dziwnym trafem przyciągają wszelkiego rodzaju szkodniki: kuny, łasice, szczury, myszy. Zwierzęta te podgryzając przewody elektryczne, powodują zaniki przepływu napięcia i nieraz całkowitą przerwę w obwodzie. Szkody przez nie poczynione są niezmiernie trudne do zlokalizowania i diagnozy.

– Głupota. Niestety należy ona do dość częstych przyczyn problemów z elektryką w maszynach rolniczych. Niefachowe naprawy wiązek elektrycznych, bagatelizowanie kwestii ich izolacji, elektryczne spawanie maszyny (zjawisko prądów błądzących), dziwne przeróbki czy obejścia, brak wymiany uszkodzonego wyłącznika masy czy uszkodzone klemy i przewody akumulatorów to tylko niektóre przykłady przyczyn uszkodzeń zależnych od użytkownika. Mogą się one mścić okrutnie na nas samych, dlatego zlecajmy je lepiej serwisom i dobrym fachowcom.

Ciągnik, kombajn i coraz częściej inne maszyny rolnicze komunikujące się przez złącza z centralną jednostka sterująca ich pracą, to niezmiernie skomplikowane urządzenia. Także pod względem elektrycznym, bo “po kablach” przesyłane jest dziś w nich nie tylko napięcie, ale także dane sygnałowe protokołów bitów w coraz bardziej rozbudowanych magistralach CAN.

Czyni to z ciągników i kombajnów coraz bardziej skomputeryzowane maszyny, których podstawowym narzędziem serwisowania nie jest młotek i klucz nr 17 – jak kiedyś, tylko cyfrowy multimetr. Ale o elektronice i jej problemach w ciągnikach i maszynach to już innym razem.