Oblibeny trope v postapokalyptickych dilech je shaneni autobaterky deset a vice let po kolapsu civilizace, aby slo zprovoznit nejake auto.
Nejdrive si probereme, proc to je nesmysl, dale jak roztlacit auto bez baterky a nakonec i jak dosahnout schopnosti startu bez tlaceni, nebo pouziti kliky.
Nepouzivany oloveny akumulator se postupne samovybiji a sulfatuje. Po deseti letech bude naprosto k nicemu i kdyby byl celou dobu ve skladu. Vybity akumulator ma navic vetsinu kyseliny sirove z elektrolytu vazane v deskach, takze v mrazech zmrzne, cimz se dale poskozuje. Jedina vyjimka jsou fungl nove jeste nenalite akumulatory, pokud je naleznete (a pokud naleznete kyselinu sirovou a pripadne predestilujete vodu na jeji naredeni na 40%). Bezne se v obchodech a na benzinkach prodavaji akumulatory nalite a casto takzvane bezudrzbove (tedy nalite bez oteviratelnych clanku). Akumulatory zapomenute v autech na tom budou jeste mnohem hur, protoze ridici jednotky a dalsi vybava modernich aut maji staly odber. Jiz par mesicu po apokalypse ma tedy smysl otevirat jen Trabanty, Wartburgy a podobne stara auta.
Zkusme se tedy podivat, cim by slo takovy nesehnatelny akumulator nahradit.
Lithiove clanky jsou schopne udrzet naboj (stale pouzivam clanky 18650 vymontovane z mrtveho notebooka v roce 2002), ale typicky jsou zapojene v nejakem zarizeni s battery manegementem, ktery nepocita s tim, ze by se nepouzivalo roky, takze postupne clanky vybije a znici. Pokud clanek da 3C, je na start auta s odberem 200A sehnat 200Ah clanku (3x 66Ah do serie, aby to dalo zhruba 12V). Specialni modelarske clanky zvladnou i mnohem vetsi proudy, ale k tem se za takovych podminek pravdepodobne clovek nedostane. Po startu ovsem hrozi prebiti a destrukce clanku.
Dalsi clanky, ktere vydrzi desitky let jsou NiFe/NiCd. Nicmene ty jsou pomerne drahe a tezke, takze je pouzivaji jen drahy (dost mozna i z historickych duvodu) a par lidi, kteri vedi, proc je chteji. Napeti je stejne, jako u nabijeci tuzkove baterky. Staci tedy zapojit 10 clanku do serie a mame 12V. Tyto clanky potrebuji cyklovat – pravidelne vybijet a nabijet – jinak prestanou byt schopne davat dostatecne proudy. Takze na provoz auta jsou potreba minimalne dve sady s minimalni kapacitou odhadem 220Ah (to samozrejme zalezi na velikosti motoru auta, Trabantu 601 staci 100Ah (overeno autorem), ale to je maly 600cm^3 dvoutakt). Dve takove sady zaberou v beznem kombiku cely kufr a budou vazit tak 300kg, nicmene pouzitelne to je a clanky jsou velmi odolne. Jejich sehnatelnost v nouzovych podminkach je diskutabilni, ale hodi se o nich vedet. Elektrolytem je hydoxid draselny, nebo v nouzi sodny. A elektrolyt se nesmi vylit, kdyz jsou clanky nabite, jinak mohou zacit horet. Take se hodi upozornit, ze po pokusu o naliti kyseliny (urcene pro oloveny akumulator) do techto akumulatoru, do kterych patri louh, dojde k vyvinu velkeho mnozstvi tepla a nasledny stav akumulatoru vas bude patrne zajimat o mnoho mene, nez stav poleptaneho a popaleneho obliceje a oci, kam vam to vsechno nalevacim otvorem vychrstne.
Jeste je vhodne zminit existenci superkondenzatoru, ale bezne levne superkondenzatory maji prilis velky vnitrni odpor na to, aby neco takoveho dokazaly, takze ziskani vhodnych komponent dekady po apokalypse je opet otazka velkeho stesti.
Roztlaceni
Dostatecne stara naftova auta bez ridici jednotky – tedy vyrobena odhadem pred rokem 1990 – staci roztlacit. Jen je nutne nejdrive najit, kde je elektroventil nafty, nebo spise pripojit vstup vstrikovacich cerpadel do nadoby s cistou naftou, do ktere nekolik dekad nekondenzovala voda.
U benzinovych aut to je slozitejsi, protoze zapalovaci civka bude potrebovat odhadem 2 az 4 ampery (jak rozezrane jsou ridici jednotky ruznych aut netusim) ziskatelne napriklad ze solarniho panelu. Jakmile se chytne alternator, nebo dynamo (ano, bavime se o tak starych autech), je vyhrano.
Cim novejsi auto, tim vetsi je sance, ze pri provozu bez palubniho akumulatoru znici napetove spicky ridici jednotku, protoze regulatory alternatoru spolehaji ve filtraci vyrobeneho napeti prave na tu baterku, kterou nemate. Naopak takovy Trabant 601 pojede bez baterky zcela bez uprav (overeno autorem). V pripade zniceni ridici jednotky benzinoveho motoru muzete vyrabovat z ruznych opustenych aut tolik zapalovacich civek, kolik ma vami vybrane auto valcu a spinat (a hlavne rozpinat – jiska vznikne pri rozepnuti) je s napevno nastavenym predstihem za pomoci mechanickych kontaktu, jak se to delalo v autech drive. Pohon kontaktu muzete odvodit od vackove hridele, nebo od klikove hridele – zapal v horni uvrati na konci vyfukoveho cyklu se bezne pouziva u dvouvyvodovych civek a zjevne to zadne problemy nedela. Nahrazeni ridici jednotky kontakty samozrejme snizi vykon, zvysi spotrebu a zvysi emise, ale to vam bude po apokalypse asi dost jedno a jeste vetsi vliv na uvedene parametry bude mit patrne kvalita dostupneho paliva.
Kde tedy vzit tech 12V pro provoz ridicich jednotek a zapalovani? Temer kazdy rucni nastroj se spalovacim motorem (sekacka, motorova pila, krovinorer, kango) a temer kazda mala elektrocentrala maji zapalovani na magneto a startuji se trhnutim za snuru zcela bez potreby akumulatoru, Na hridel motoru pak staci pripojit alternator (nebo dynamo) z nejakeho auta a vytocit ho do otacek, dokud se nechyti buzeni.
Magnetizace alternatoru
A tim jsme se dostali k dalsi technicke komplikaci. Bezne alternatory a dynama v sobe nemaji magnety, ale maji vinuty rotor, aby slo proudem buzeni regulovat vystupni napeti. Pri pocatecnim nabuzeni se pocita s proudem z akumulatoru, ale neni to nutne, protoze ocel rotoru zustava castecne zmagnetovana. Rozhodne lze takovy generator nechat, aby se sam nabudil po dvou, nebo trech tydnech. Jestli se to povede po deseti letech netusim. Pokud se to nepovede, potrebujeme tedy dynamo jednou roztocit a nabudit externim zdrojem energie.
Tim jsme problem “jak ziskat elektrinu” prevedli na uplne jiny problem “jak ziskat elektrinu”. Vyhoda je, ze nyni te elektriny potrebujeme mnohem mene, coz dava dalsi moznosti.
Moznosti reseni jsou v zasade tri elektricke a jedna mechanicka:
Krome dynama roztocit jeste stejnosmerny elektromotor s permanentnimi magnety (napriklad motor vetraku chladice, nebo topeni z auta) a z nej ziskat napeti potrebne pro nabuzeni. Poznate ho tak, ze pritahuje kusy oceli.
Nebo pouzit maly solarni panel (je celkem jedno na jake napeti).
Pripadne sestavit provizorni baterii s horsimi parametry, nez vybite tuzkove baterky, ktere jste vyndali z dalkoveho ovladace a zahodili. Kombinaci dvou kovu lze ziskat neco, jako Voltuv sloup, jako elektrolyt muzete pouzit ocet, stavu stoviku nebo treba platky jablka. Jen se nesnazte udelat stovky vrstev, pro ziskani napeti na jednorazove nabuzeni generatoru bude patrne stacit nekolik az nekolik malo desitek vrstev dvou ruznych kovu.
Pote odpojite puvodni regulator a pripojte pres nejakou autozarovku (pro omezeni proudu) vystup alternatoru (tlusty sroub) na jeho budici civku.
Jak tato tri elektricka reseni funguji? I velmi maly budici proud z provizorni baterie, vytvori nejake magneticke pole. Jakmile toto pole naindukuje ve statoru napeti alespon 1.4V*, projde proud sestici diod a zkrz vasi zarovku do buzeni a tim zvysi budici proud, ktery zvysi magneticke pole, ktere nasledne zvysi naindukovane napeti … cimz vznikne pozitivni zpetna vazba, ktera nabudi alternator. Narust napeti muze v tento okamzik znicit diody, takze doporucuji zvysovat otacky pomalu a jakmile ze zarovka rozsviti, ihned ji urhnout z vyvodu alternatoru. Pristi start uz muzete provest s regulatorem (kde toto nebezpeci nehrozi), protoze jadro rotoru uz je predmagnetizovane.
Povede-li se znicit cast diod, lze tento alternator s regulatorem porad pouzit ke kultivovanemu nabuzeni druheho alternatoru s regulatorem. Pokud odesly vsechny, bude je potreba vymenit za diody z jineho alternatoru. Vnitrni zapojeni usmernovace najdete pod nazvem Three-phase bridge rectifier uncontrolled. Typicky jsou tri a tri diody zalisovane v kusu chladiciho plechu – z toho je tedy zrejme, ze polovina diod ma na vnejsim pouzdre katodu a druha polovina anodu i kdyz vypadaji stejne.
*) Pokud najdete a vyvedete stred vinuti, staci trojcestne usmernene napeti (Three-phase, half-wave circuit) s vyuzitim poloviny diod alternatoru, ktere ma ubytek 0.7V. Dynamo tento ubytek nema, ale to byste potrebovali auto spise ze sedmdesatych let. Takzvane “dynamo” z bicyklu je typicky alternator a jeho vystupni napeti je potreba usmernit, jinak s nim nic nenabudite.
Mechanicka moznost reseni vam prijde vhod pokud mate bliz k mechanice, nez k elektrice. Melo by stacit alternator rozebrat a rotor namagnetovat magnetem z reproduktoru, nebo harddisku. Rotor autoalternatoru se sklada ze dvou rad trojuhelniku proti sobe. Magnetujte bud jen jednu radu (vsechny trojuhelniky stejnym polem magnetu), nebo i druhou radu, ale opacnym polem. Pri pouziti magnetu z harddisku je nutne vedet, ze ma oba poly vedle sebe na stejne strane, takze je potreba primagnetovat vzdy jen polovinu magnetu (vyzkousejte si, kde na nem drzi spendlik, podlozka nebo maticka).
Elektrocentrala
Pokud budete mit to stesti, ze naleznete elektrocentralu, muzete cely ukol zvladnout i bez vymysleni, jak mechanicky spojit motor z motorove pily s autoalternatorem (ja bych jako prvni zkusil remenici z auta a klinovy remen). Nicmene centrala produkuje 220, nebo 230V stridavych. Zdroje pro domaci elektroniku byvaji bud na 5V (USB), nebo na 17-20V (notebooky), ale nekdy se najdou i k tomuto ucelu vhodne 12 az 15V zdroje. Dale lze pouzit interni zdroj z pocitace (u dnes bezneho ATX spojte zeleny drat s cernym, aby nabehl, 30 let stary AT nabehne sam, zluty, nebo oranzovy* drat ma proti cernemu 12V), nebo muzete pouzit 12V transformator a usmernovac (v tomto pripade staci ctyrcestny – mustkovy, ktery je dokonce nakreslen i na ceske wikipedii). Usmernovac najdete typicky jako ctyrnozickovou soucastku v kazdem modernim zdroji hned za privodnim kabelem (nebo za civkami odruseni). Ten vykuchany z autoalternatoru lze take pouzit (jednu ze 3 fazi nezapojite).
EDIT: Na ATX zdrojich – tedy zdrojich novejsich nez cca rok vyroby 2000 je na oranzovem dratu 3.3V proti zemi. Na nekterych zdrojich z 80. let 20. stoleti je oranzova pouzita misto zlute na 12V.
Start
Vykon takovychto reseni samozrejme nebude dostatecny k provozu starteru, takze auto bude stale potreba roztlacit. Obavam se, ze nema smysl se pokouset o start s nicim mensim, nez 12V/200A, coz repezentuje 3-5 alternatoru paralelne a 2.4kW vykonu spalovaciho motoru.
Pokud pouzijete centralu, bude te potrebovat vhodny transformator, ktery bude mit odhadem 30 kg (prurez stredniho sloupku 50 cm^2; pokud by se jednalo o orientovane plechy – tedy C-jadro – byl by hadam zhruba o 30% mensi).
Takto velky transformator budete mozna muset navinout – jadra stejnych rozmeru jdou skladat vedle sebe, stejne transformatory lze zapojovat paralelne, nebo seriove, vykon jadra zjistite, jako P=sqrt(S), kde vykon P je ve W (respektive ve VA, ale to zde nehraje roli) a prurez S v cm^2. Pocet zavitu na 1 Volt n1V=45/S, prurez opet zadavame v cm^2. Vzorce plati pro beznou frekvenci 50Hz. Vetsi problem bude sehnat vhodne usmernovaci diody. Bud ze svarecky, nebo zapojit paralelne diody vykuchane z nekolika alternatoru.
Vhodny zdroj transformatoru jsou mikrovlnne trouby. Zde je ale potreba upozornit na dve dulezite veci. Tento transformator originalne vytvari napeti okolo 2500V, ktere vas velmi pravdepodobne zabije v okamziku dotyku. Neverte videim o vypalovani obrazcu do dreva za pomoci transformatoru a startovacich kabelu. Ti lide jsou blazni, kteri nevedi, ceho cini! Pokud vam predesla rada zajistila preziti, dalsi rada zni: “pro trafo zmikrovlnky neplati vyse uvedene vzorce”. Proc? Protoze tato trafa jsou naprosta prasarna a jsou provozovane v presycenem stavu. Na start auta to je jedno (ostatne vydrzi to i provoz v mikrovlnce), ale budete potrebovat zhruba polovicni pocet zavitu na sekundaru. A kam date sekundar? Do prostoru, ktery ziskate vybouranim toho 2500V sekundaru (toho s tencim dratem). To trafo ma zhruba 800W, takze musite zapojit minimalne tri do serie, nebo paralelne (to se tyka jejich sekundarnich vinuti, primarni jsou vzdy paralelne). A nezapomente, ze sekundary dvou transformatoru lze zapojit do serie bud tak, aby se napeti secetlo (to chcete), nebo odecetlo (v pripade stejnych transformatoru na nulu) a paralelne tak, aby se maximani proud secetl, nebo tak, abyste vytvoril uzasny zkrat (coz vam moc nepomuze).
Historicka reseni
Nesezenete-li centralu a veliky transformator, ani NiCd clanky, nabizi historie dalsi dve oscedcena reseni. Kliku, nebo startovaci motor.
Dnesni auta uz nejsou uzpusobena na startovani klikou, takze si budete muset vyrobit vhodny pripravek a nejak ho pridelat na hridel motoru (pravdepodoben na remenici). Pri startovani auta klikou je potreba, aby motor po startu kliku vyhodil a nezlamala vam ruce. Volnobezka se shani spatne (Trabantu a Wartburgu uz moc neni a volnobezka z bicyklu patrne nezvladne potrebne otacky, ani moment). Je tedy potreba vhodne tvarovat napojeni kliky, aby se klika oprela pouze tocite-li motorem na spravnou stranu (tu zjistite potlacenim auta se zarazenou rychlosti), ale aby se nemela o co oprit pri toceni opacnym smerem (respektive ve stavu, kdy se motor toci rychleji, nez klika). Tento tvar se da vyrezat z kusu trubky, ale jeho pridelani na nejakou remenici na motoru bude patrne vyzadovat zprovozneni svarecky, nebo stesti pri hledani vhodneho kusu materialu (patrne nejake priruby na trubku).
Soucasti ruznych stroju (napriklad buldozeru) byval drive startovaci motor – jednalo se o maly dvoutaktni motor, ktery se nastartoval rucne a potom byl s jeho pomoci nastartovan hlavni motor. Takovato uprava uz bude vyzadovat vybavenou provizorni zamecnickou dilnu. Mezi startovacim motorem a hlavnim motorem musi byt prevodovka do pomala (do sily). Ta ale za jizdy roztoci startovaci motor na prilis vysoke otacky (dvoutaktni motor se bez dodavky maziva rozpusteneho v palivu navic zadre). Je tedy potreba vymyslet nejaky zpusob, jak startovaci motor po startu hlavniho motoru odpojit. Napriklad za pomoci prevodovky z dalsiho auta, kde pujde vyradit rychlost. Pro tyto prestavby budou vyhodne vozy s motorem ulozenym podel, kde je mozne montovat dalsi dily na klikovou hridel motoru s tim, ze budou trcet dopredu a nebudou prekazet prednim kolum a rizeni, jako u vozu s pricne ulozenym motorem.
Ve zkratce
– Na start auta 200A/2.5kW, 220Ah NiFe/NiCd akumulatory, nebo 15m^2 idealne nasmerovanych a nasvicenych 12V solarnich panelu. Napeti panelu naprazdne byva 21V, coz asi neprezije ridici jednotka auta a typicke panely maji bohuzel spise 24, nebo 48V.
– Na roztlaceni auta budou pravdepodobne stacit 2-4A/24-48W. 2-4Ah NiFe/NiCd akumulatory, nebo 0.3m^2 12V idealne nasmerovanych a nasvicenych 12V solarnich panelu. Male panely se vyrabi i 12V, ale problem s napetim naprazdno okolo 21V a potencialnim znicenim ridici jednotky zustava.
– Na nabuzeni alternatoru bude stacit cokoliv, co dokaze vyvolat napeti ve statoru 1.4V. Napeti je zavisle na proudu buzenim (velikosti a napeti provizorniho zdroje, kterym budite) a na otackach, takze se nebojte pridat plyn. V aute takovy alternator toci i 2x vic, nez spalovaci motor, coz je klidne 12000 otacek za minutu (bezne dynamo snese cca 6000 otacek).
Jeste je vhodne zminit, ze pripadnou motorovou pilu, nebo centralu budete mozna startovat nekolik hodin, protoze s modernimi bioprisadami do paliv se palivovy system zanese a nejakou dobu trva, nez se procisti. Vycisteni karburatoru je rozhodne druha moznost, ale zatim s ni nemam osobni zkusenost (od te doby, co jsem startoval generator hodinu a ctvrt, ukladam stroje s palivem bez bioslozky, ale to nelze u nalezeneho motoru ocekavat). Start motoru lze usnadnit zahratim oleje v karteru (u ctyrtaktu) a predehratim vzduchu vstupujiciho do sani (napriklad ho nechat projit lesenarskou trubkou, ktere je v ohnisti – v normalnich podminkach byste pouzili fen, nebo horkovzdusnou pistoli).
Dulezite upozorneni
Vetsina veci popsanych v tomto navodu ma bud velkou sanci poskodit elektroniku aut vyrobenych po roce 1980, nebo je nelegalni provozovat takto upravene auto na verejne komunikaci, pripadne oboji. Navody jsou urceny pouze pro krizove situace, kdy vam toto vsechno bude zcela uplne jedno.
Autor nema naprosto zadne zkusenosti s provozem, opravami, rizenim, ani tlacenim aut vybavenych automatickou prevodovkou, ale slysel, ze se tlacenim pry mohou poskodit.
A nakonec snad jen poprat hodne stesti a abyste tyto znalosti nikdy opravdu nepotrebovali.
DOPLNENI:
Vyroba bodovky ze dvou transformatoru od mikrovlnky. To je presne to zapojeni, ktere by bylo potreba: video.
Komentare