een draai van de moer

elders kreeg ik een uitstekende discussie over hoe alternatoren werken met meerdere batterijbanken en isolatoren. Het is niet helemaal ingewikkeld, maar er zijn veel woorden voor nodig om uit te leggen en te begrijpen. Na het zoeken van het internet naar goede illustraties en het vinden van Geen, Ik eindigde zweepslagen op mijn eigen, en wilde opruimen mijn reactie daarna, uitbreiden op, en maken het een beetje makkelijker te lezen.

the very silly TL;Dr samenvatting met meerdere batterijbanken op verschillende staten van lading is dat uw auto elektrische systeem is zeer socialistisch. “Van elk (alternator) volgens zijn vermogen, aan elk (batterij) volgens zijn behoeften.”Dit is waar met kleine tweaks of uw isolator is een relais of een diode, ook.

Wat gebeurt er precies als een dynamo twee batterijen laadt?

hoe reageert de dynamo-regelaar in een situatie waarin u een hulpbatterij hebt aangesloten op uw startaccu met een isolator ertussen? Laten we aannemen dat de startaccu volledig opgeladen is (12,7 v) en de aux-batterij half opgeladen is(12,0 v)

van mijn begrip, zou de regelaar een spanning van iets tussen de twee zien, laten we zeggen 12,3 v en doorgaan met een hoge spanning in plaats van druppelen het opladen om schade te voorkomen.

is mijn begrip volledig verkeerd?

…

laten we zeggen dat de startaccu 95% is en de huisbatterij 50%. Om de stroom naar de huisaccu te krijgen, zou het door de startaccu moeten gaan. En aangezien de startaccu nog steeds een lagere capaciteit heeft dan de alternator geeft, hoe kan het dan niets opnemen?

deze vraag kwam eigenlijk naar voren omdat ik de ventilatieopening van de kachel dagenlang op de laagste stand liet staan en het me niet realiseerde. Meestal toont het dashboard de laadnaald lichtjes getipt naar ‘lading’ wanneer ik rijd. Deze keer, met de startaccu half leeg, het was het uitvoeren van veel meer stroom. Wat me opviel was, het laadde ook mijn huisaccu veel sneller ook.

na een kleine discussie kreeg ik wat meer goede informatie van de originele poster. Hij heeft een 88 Econoline met een fabrieksaccu-isolatierelais en dynamo, dus ik kon illustraties maken die op zijn minst redelijk specifiek waren voor een bepaald voertuig.

ik wilde eerst een paar illustraties pakken om het wat logischer te maken, maar nadat ik het internet had doorzocht om te zien of iemand al de juiste Illustraties had, deed niemand dat. Geen wonder dat niemand meestal begrijpt hoe dit spul werkt. Je kunt de hele dag illustraties van batterijspanning vinden tijdens het opladen of ontladen, maar ik heb nooit een grafiek van spanning gevonden (op een specifiek laadniveau), omdat het verandert afhankelijk van hoeveel stroom je op dat moment inbrengt of uittrekt, wat je nodig hebt om dit te begrijpen.

ik heb genoeg gejaagd om er zeker van te zijn dat mijn informatie juist is, en heb op een avond mijn eigen illustraties gemaakt na het werk.

Hoe werkt elk onderdeel van het systeem op zichzelf?

voordat dit zinvol is, moet je kunnen zien hoe elk stuk werkt onder verschillende elektrische belastingen, maar er zijn veel variabelen die dingen veranderen. Deze illustraties zijn niet * nauwkeurig * per zeggen om een bepaalde setup, maar ze zijn “ongeveer goed” voor de voorraad 2G alternator en startaccu krijg je in een E-150 van rond 1987-1994 of zo, en hopelijk net goed genoeg om het concept uit te leggen.

Alternator

de meeste grafieken voor deze tonen de maximale uitgangsstroom die u kunt krijgen afhankelijk van de alternator of het motortoerental, wat ons niet echt helpt. Wat u echt moet zien is wat uw dynamo zal doen op een vaste kruissnelheid als u de belasting op het verhogen.

bij kruissnelheid kunt u zien dat de spanningsuitgang van uw dynamo meestal vlak is tot ergens rond zijn nominale uitgangsvermogen, en ergens daarna, als u er meer belasting op legt, daalt de spanning die het kan uitstoten. Voor het vlakke deel van de grafiek draait de spanningsregelaar het veld omhoog in de dynamo om de spanning omhoog te houden. Zodra het veld op volle sterkte is, is dat alles wat je hebt, en de spanning daalt snel daarna als je de vraag naar stroom verhoogt.

dit verandert naarmate uw motortoerental verandert. Bij stationair draaien, waarbij de anternator slechts ongeveer 2.000 toeren per minuut draait (meestal ongeveer 3x cranksnelheid), beweegt het afsnijpunt een stuk verder naar links. Op cruise, de meeste Fords zal de alternator draaien ergens van 4.000-6.000 RPM, en dit is waarschijnlijk vrij representatief voor dat. Als je de motor sneller draait, duwt het de cut-off verder naar rechts, maar niet zo veel; je komt op een punt waar alle weerstand in de componenten in principe wint over het draaien van de alternator sneller. De meeste Ford alternatoren zijn goed voor ongeveer 16.000-18.000 RPM voordat dingen beginnen te breken.

deze curve is niet accuraat of gebaseerd op echte testgegevens, omdat ik die helaas niet heb en niet kon vinden. Deze is gebaseerd op informatie voor afzonderlijk opgewekte alternatoren die beschikbaar zijn in technische teksten, en aangepast met het toevoegen van het gedrag dat geschikt is voor het hebben van een spanningsregelaar. Dus ja, ik weet zeker dat dit is hoe de curve eruit ziet, maar tegelijkertijd, Nee, Ik ben niet zeker van een enkel exact getal op deze grafiek, omdat ik het heb aangepast door oogbal. Wil iemand een alternator testbank maken zodat we echte nummers kunnen krijgen?

startaccu

de volgende stap is wat uw startaccu doet op verschillende huidige niveaus.

dit was het moeilijke deel om te vinden, en ik eindigde het extraheren van deze informatie uit een aantal echt goede batterij grafieken samengesteld door een boot man voor Home Power magazine. Deze batterijgrafieken zijn op zijn minst gebaseerd op iemands experimentele gegevens, dus ze zijn iets nauwkeuriger dan de alternatorgrafiek hierboven. Om deze grafiek te krijgen, nam ik in wezen de grafiek op de laatste pagina van het gekoppelde document, en nam de waarden op een “slice” bij een specifieke laadtoestand (90% voor deze eerste curve), vervolgens aangepast voor de batterijgrootte.

alles op die curve hierboven verandert met zowel hoe groot uw batterij is, en hoe ontladen het is, dus ik heb er een gemaakt voor elk van de verschillende situaties waar we naar moeten kijken om te begrijpen hoe isolatoren en meerdere batterijbanken samenwerken. Voor deze eerste is het aannemen van ongeveer een 75Ah loodzuur batterij (in principe de groep 65 batterij in een Econoline).

als u links van nul aan de onderkant kijkt, is dat ontladingsstroom, waarbij uw batterij stroom levert. Aan de rechterkant is laadstroom, waarbij de stroom in uw batterij wordt gezet. Wat je ruwweg uit deze grafiek kunt lezen is de spanning. Deze grafiek heeft ongeveer de juiste spanningsnummers voor uw startaccu wordt 90% opgeladen, wat vrij normaal is voor gewoon het hebben van een busje dat zit voor een tijdje.

het minst accurate deel van deze grafieken ligt rond de 0 stroom. Het gedrag van de loodzuurbatterij is zeer ” vaag “op dit gebied, en de spanning hangt van een heleboel andere dingen af, dus besteed niet veel aandacht aan de lijn die de laagste” opladen “en” ontladen ” stromen verbindt; het betekent daar niet veel.

het eenvoudigste systeem: een alternator, een startaccu

lage belasting

laten we nu eens kijken naar de eerste en eenvoudigste combinatie, alleen uw alternator en uw startaccu. Direct nadat je je busje hebt opgestart, gaat de dynamo omhoog naar 14-14, 5 V of zo. De brandstofpomp en elektronica van uw bestelwagen nemen misschien 30A om te draaien, dus uw systeem zal waarschijnlijk rond 14.2 V – Je moet “raden” eerst om dit uit te zoeken, en dan terug te gaan en dingen optellen om te zien of uw gok was ongeveer goed.

wat belangrijk is om te zien is dat uw accu en dynamo aan elkaar zijn gekoppeld, zodat ze ** op hetzelfde voltage moeten zitten. Bij 14,2 V kan uw alternator ongeveer 42A blussen, en uw batterij “wil” ongeveer 7A aan lading, dus 14,2 V zou goed zijn als de rest van uw systeem op dat moment ongeveer 35A eist. Vrij dichtbij, maar misschien niet helemaal een goede gok zoals we kunnen doen, omdat de stromen niet helemaal uit balans – uw auto en batterij willen 37A samen, en de dynamo wil 42A blussen, dus we zijn een beetje uit.

ik kan een stap overslaan en zeggen dat 14.3 V te hoog is, dus laten we halverwege proberen bij 14.25 V. Bij die spanning wil de startaccu 7.5 A, en de bestelwagen wil nog steeds 30A draaien, en de alternator wil 35A doven. dat is behoorlijk verdomd dichtbij – binnen een paar ampère – dus noem ik 14.25 het antwoord. Het is waarschijnlijk een beetje te precies gezien hoe opgetuigd de kaarten zijn.

gemiddelde belasting

met die eenvoudige combinatie van een dynamo/een batterij, laten we de koplampen aanslurpen en de ventilator laag zetten; nu zeggen we dat we onze belasting van de bestelwagen hebben verhoogd tot 50A. laten we raden 14,1 V voor de systeemspanning. Kijkend naar de batterijgrafiek, zal de batterijladingstroom waarschijnlijk dalen tot meer 6,5 A bij dat voltage, dus je totale belasting is nu ongeveer 56,5 A. je alternatorgrafiek zegt dat het ongeveer 56A uitzet bij dat voltage, dus onze gok was goed! 56A uit de dynamo zal splitsen in ongeveer 50A gaat naar de bestelwagen en 6A gaat naar de batterij.

hoge belasting

OK, tijd om de alternator te overbelasten. Crank de hitte op max (die ventilators trekken ongeveer 20A op max), zet de achterlucht aan, en misschien Verwarmde zetels. Zet de ruitenwissers aan, zet alles aan de gang. Nu hebben we ongeveer 90A vraag in het systeem. Dat is veel meer dan de alternator uit zichzelf kan doen bij boven de 12V, dus als je vertrouwt op de licht fictieve grafiek die ik heb gemaakt, kan je alternator maar ongeveer 11,5 V uitsteken bij die belasting.

batterij te hulp! Het is nog steeds verbonden, en als het eigenlijk op 11.5 V, Het zou echt het blussen van wat sap! Wat er echt gaat gebeuren is dat het systeem zich gaat vestigen op de spanning die de uitgangsstroom van de batterij en de dynamo optellen tot 90A.

kijkend naar de grafiek, dat ziet eruit als ongeveer 12,4 V voor mij. Bij 12,4 V kan uw dynamo nog steeds 83A uitsluizen en uw accu gaat de resterende 7A doven.

het eenvoudige systeem TL;DR

ik koos eerst de eenvoudige situatie omdat deze zinvol moet zijn voordat je kunt begrijpen wat er gebeurt als je een tweede batterijbank met een andere lading erin gooit. In dit eenvoudige voorbeeld heb je al twee dingen die kunnen zetten macht (dynamo en batterij) die moeten “beslissen” hoe de belasting te delen. Het ding is, het is niet echt zo veel een ” beslissing.”Elk ding heeft zijn eigen natuurlijke gedrag dat de grafiek probeert te begrijpen, en het systeem heeft een “natuurlijke wet”, dat is dat de spanning voor alle stukken die we kijken altijd hetzelfde zal zijn (omdat ze direct verbonden zijn). Daarom zullen de dynamo en de batterij de output verhogen of verlagen totdat de spanning tussen hen stabiliseert. Het is een soort fysica balancering.

het toevoegen van een AUX / Huis batterijbank

lage voertuigbelasting, 50% Aux-batterijlading

nu, laten we teruggaan naar het eerste voorbeeld waar u net begonnen bent met de bestelwagen en een redelijke 30A systeembelasting hebt, maar nu voegen we uw huisaccu ‘ s toe. Laten we zeggen dat uw batterijbank 200Ah is, gelijk aan bijna drie van die startaccu ‘ s in grootte – Ik wil dingen een beetje overdrijven, zodat het gemakkelijker is om het effect in de verschillende grafieken te zien. Uw batterijbank is slechts 50% opgeladen wanneer uw isolatorrelais deze aansluit op de dynamo en de startaccu, dus de grafiek ziet er zo uit.

de vorm is echt vergelijkbaar, maar de stromen zijn veel groter (omdat de bank groter is) en de spanningen zijn lager (omdat de bank half ontladen is). Het systeem van je busje wil nog steeds ongeveer 30A om zijn eigen spullen te runnen.

dus nu, met dat isolatorrelais aangesloten, is de wet” alle spanningen zijn hetzelfde ” van toepassing op alle drie de stukken. Om erachter te komen wat het gaat doen, moet ik opnieuw een spanning raden om te starten. Ik kan een gefundeerde gok doen en zeggen dat het systeem misschien op 13,5 V draait, wat erg dichtbij lijkt. Laten we eens kijken, op 13.5 V onze alternator zet ongeveer 76A, en onze vraag is 30A (van de auto elektronica) plus ongeveer 3A (wat de meestal opgeladen kleine batterij wil op dat voltage) en maar liefst 65A dat onze hongerige batterij bank wil op dat voltage. Dat is een totale belasting van 98A, veel meer dan de Dynamo uit blaast, dus ik heb duidelijk verkeerd geraden!

als ik het opnieuw probeer komt het dichterbij – op 13.4V, de belasting is 30A auto, nog steeds ongeveer 3A startbatterij (te kleine verandering om te vertellen van de grafiek), maar tot ongeveer 40A op de batterijbank. De dynamo kan ook nog een paar versterkers uitstoten. Dus de belasting daalt naar 73A, en de dynamo ‘ s capaciteit kruipt tot misschien 77. In principe zijn we er ongeveer; 13.4 V is ongeveer zo nauwkeurig als we kunnen krijgen met deze grafieken.

met dat voorbeeld kun je echt zien hoe de stroom wordt verdeeld tussen de twee batterijbanken. Uw startaccu wil niet veel; het is te vol om veel meer lading te nemen bij dat lage van een spanning, en de spanning is nog steeds te hoog om het helemaal te ontladen. Ondertussen, uw aux batterij bank is hongerig, en het gaat gewoon om stroom in te zuigen tot het daalt de dynamo spanning naar een niveau waar het wordt voldaan. Als de stroom stijgt, daalt de spanning van de alternator, en als de spanning daalt, daalt de “honger” van de aux-batterij, zodat ze elkaar in het midden ontmoeten.

lage voertuigbelasting, 50% Aux-batterijlading

nu, om te zien wat er aan de hand was met uw tuig de andere dag toen uw aux-bank echt down was, hier is een curve voor uw aux-batterij op slechts 20% lading.

Dit is genoeg van een verschil om sap uit je startbatterij te zuigen, net zoals je zag, hoewel nog niet veel.

ik ga eerst 12.7 V raden. Bij 12,7 V blaast je Dynamo ongeveer 82A uit, je startaccu eigenlijk ongeveer 1A. Je busje wil nog steeds 30A draaien, en je aux batterij wil een volle 50A opzuigen! Dat is waarschijnlijk een vrij goede gok op de spanning, we zijn binnen een paar ampère van alles wat optelt. 83A of zo van de dynamo en startbatterij, en 50 van het gaan opladen van de hulpbank.

u kunt zien waar zelfs kleine veranderingen in mijn gissingen over het maken van deze grafieken het moeilijker zou maken om uit uw startbatterij te trekken.

• als uw aux minder dan 20% opgeladen was, zou u zeker een stuk harder trekken uit de startaccu, omdat uw dynamo volledig is uitgeput.
• mijn ” alternator curve “had ook gemakkelijk genereus kunnen zijn voor die alternator boven de 70A, omdat ik dat deel van de curve” met het oog ” heb opgeknapt totdat het er goed uitzag. In tegenstelling tot de batterijen, ik heb geen goede harde gegevens voor die ene, net genoeg basiskennis van hoe het werkt om een grafiek te koken.
• de kleinste toename van de belasting van de bestelwagen zelf zal nu bijna direct uit uw startaccu komen, waarbij de laadstroom van de accu van het huis afneemt. De dynamo is bijna volledig maxed out, dus als je de kachels voor 10A (voor 40A totaal voor de bestelwagen), de spanning daalt een klein beetje naar 12,68 V, uw dynamo produceert nog steeds ongeveer 82A, de startaccu geeft ongeveer 2A, en uw aux laadstroom daalt tot slechts 44A (voor een 84A totale belasting). Klinkt niet als veel, maar de ampèremeters in de Ford dashes zijn eigenlijk echt gevoelig, en je zou zeker zien dat als een zeer merkbaar naald twitch.

aan de andere kant laat dit zien waarom u zich niet te veel zorgen moet maken over een relaisisolator die ervoor zorgt dat uw aux-batterijen uw startaccu “leeglopen” wanneer de auto draait. Je moet je huisbatterijen echt leegzuigen voordat ze zelfs maar stroom uit je startbatterijen trekken, en zelfs dan is het een klein druppeltje.

tegelijkertijd kunt u zien hoe het opladen van de huisaccu ‘ s vanuit een zeer lage lading het snot uit de dynamo werkt. Geen goed deel te goedkoop uit op.

hoe zit het met een diode-isolator?

een diode-isolator verandert dingen, en niet altijd op een goede manier. Het garandeert wel dat uw huisbank geen kosten direct van uw startende bank zal trekken wanneer u actief bent. Echter, zoals je kunt zien uit de voorbeelden hierboven, dat is niet echt een groot risico, zelfs met een eenvoudige Relais.

wat een diode-isolator zeker doet is de vorm van de alternatorcurve veranderen. Diodes hebben een zogenaamde” voorwaartse spanningsdaling ” wanneer ze werken. Dit is in principe een vast spanningsverlies wanneer de stroom stroomt. Ik heb begrepen dat Voor de meeste alternator diodes dit ongeveer 0,9 V.

is om dit te compenseren, is de” spanningsdetector ” draad voor uw spanningsregelaar nog steeds bevestigd aan de startaccu, aan de stroomafwaartse kant van de diode (niet aan de AUX-batterijzijde bevestigen). Als je regulator 14 wil.2V, het gaat het veld op de alternator hoger draaien, totdat de alternator 15.1 V uitblaast. dit zal 14.2 V produceren aan de stroomafwaartse kant van die diode.

dit beïnvloedt de prestaties van de alternator op drie manieren:

• het voegt belasting toe aan de dynamo. Als je 50A produceert, verlies je 45W bij het oversteken van de diode, dus dat is nog eens 45W die de alternator moet uitdoen. Dit betekent dat uw dynamo altijd een beetje warmer zal lopen.
• het reduceert het vermogen van de dynamo waar de regelaar het maximum bereikt. Omdat het extra veldsterkte nodig heeft om de extra 0 te leveren.9V, zal uw regelaar uit de mogelijkheid om toe te voegen extra “kick” bij een lagere uitgangsstroom lopen, zodat u “vallen” het platte deel van de curve eerder.
• u verliest spanning overal boven die vlakke plek voor een bepaalde stroom, zodat uw laadvermogen wanneer de alternator maximaal is uitgeput zeer meetbaar afneemt.

ik heb een andere opgetuigde grafiek gemaakt die dit gedrag laat zien. De totale curve is niet de meest nauwkeurige, maar het verschil in prestaties is vrij on-the-mark.

de oorspronkelijke alternatorcurve is gestippeld. Ik heb de grafiek een beetje groter uitgerekt om de verschillen gemakkelijker te zien. Het is een beetje kronkelend van 14 tot 13V, maar over het algemeen is het ongeveer goed.

zoals je kunt zien, is er niet veel verschil als je een lage belasting hebt. Echter, als je eenmaal je veld hebt bereikt, whoa! Wat een verschil. De dynamo die werd gewaardeerd op 67A zou waarschijnlijk worden beoordeeld op ongeveer 58A nu als je dezelfde criteria gebruikt. Je verliest bijna 5A helemaal door het bereik. Al uw verloren vermogen gaat in de 50W+ of zo dat uw diode aan het eten is.

daarom hou ik van isolatorrelais. Zelfs bij de zeer hoge stromen krijg je het opladen van een 200Ah bank die helemaal leeg is, Ik kan een continu gebruik solenoïde die de stroom aankan voor $40 tops. Ik zou veel liever besteden het extra geld dat je zou betalen voor een diode isolator (ongeveer $35 extra minimum voor deze alternator grootte) in de richting van een veel betere alternator plaats.

dus wat is hier echt aan de hand?

niets in het systeem weet echt hoe de elektriciteit te verdelen, elk stuk heeft zijn eigen prestatiekenmerken, en het systeem “balanceert” op natuurlijke wijze aan de spanning die het beschikbare aanbod (van de alternator) aan de vraag (van de auto-elektronica, en de twee batterijbanken) maakt.

Plus, diode isolatoren zijn de duivel! (Uw kilometerstand kan variëren)