obrót nakrętki

wdałem się w doskonałą dyskusję gdzie indziej na temat tego, jak alternatory działają z wieloma bateriami i izolatorami. To nie jest całkowicie skomplikowane, ale potrzeba wielu słów, aby spróbować wyjaśnić i nadać sens. Po przeszukaniu Internetu w poszukiwaniu dobrych ilustracji i znalezieniu żadnych, skończyło się na tym, że upiększyłem swoje własne i chciałem później oczyścić moją odpowiedź, rozwinąć ją i ułatwić jej czytanie.

bardzo głupie TL;Podsumowanie DR z wieloma bateriami w różnych stanach naładowania jest to, że Twój automatyczny system elektryczny jest bardzo socjalistyczny. “Od każdego (alternatora) w zależności od jego zdolności, do każdego (akumulatora) w zależności od jego potrzeb.”Tak jest w przypadku małych poprawek, niezależnie od tego, czy izolator jest przekaźnikiem, czy diodą.

co dokładnie się dzieje, gdy jeden alternator ładuje dwie baterie?

w sytuacji, gdy do akumulatora rozruchowego podłączony jest dodatkowy akumulator z izolatorem pośrodku, jak reaguje regulator alternatora? Załóżmy, że bateria startowa jest w pełnym naładowaniu (12.7 v), A bateria aux jest w połowie naładowania(12.0 v)

z mojego zrozumienia, regulator zobaczyłby napięcie czegoś pomiędzy tymi dwoma, powiedzmy 12.3 v i nadal umieszczał wysokie napięcie zamiast ściekać ładując go, aby zapobiec uszkodzeniu.

czy moje zrozumienie jest całkowicie wyłączone?

…

powiedzmy, że bateria startowa wynosi 95% , a bateria domowa 50%. Aby prąd dotarł do baterii domowej, musiałby przejść przez baterię startową. A skoro akumulator rozruchowy ma jeszcze mniejszą pojemność niż daje alternator, to w jaki sposób nic nie przyjmuje?

to pytanie rzeczywiście padło, ponieważ zostawiłem odpowietrznik nagrzewnicy samochodowej na najniższym ustawieniu przez kilka dni i nie zdawałem sobie z tego sprawy. Zazwyczaj deska rozdzielcza pokazuje igłę ładującą lekko przechyloną w kierunku “ładowania” podczas jazdy. Tym razem, gdy bateria startowa była w połowie wyczerpana, wyprowadzał znacznie więcej prądu. Zauważyłem, że ładował też mój domowy akumulator znacznie szybciej.

po krótkiej dyskusji otrzymałem trochę więcej dobrych informacji z oryginalnego plakatu. Ma Econoline 88 z fabrycznym przekaźnikiem izolacji akumulatora i alternatorem, więc byłem w stanie przygotować ilustracje, które były przynajmniej w miarę specyficzne dla konkretnego pojazdu.

początkowo chciałem pobrać kilka ilustracji, aby miało to trochę więcej sensu, ale po przeszukaniu Internetu, aby sprawdzić, czy ktoś już ma odpowiednie ilustracje, nikt nie zrobił. Nic dziwnego, że nikt zwykle nie rozumie, jak to działa. Możesz znaleźć ilustracje przez cały dzień napięcia akumulatora podczas ładowania lub rozładowania, ale nigdy nie znalazłem wykresu napięcia (na określonym poziomie naładowania), ponieważ zmienia się w zależności od tego, ile prądu wkładasz lub wyciągasz w tym momencie, co jest potrzebne, aby to zrozumieć.

zrobiłem wystarczająco dużo, aby upewnić się, że moje informacje są prawidłowe, i po prostu zrobiłem własne ilustracje po pracy pewnego wieczoru.

jak każdy element systemu działa sam?

zanim cokolwiek z tego ma sens, musisz być w stanie zobaczyć, jak każdy element działa pod różnymi obciążeniami elektrycznymi, ale istnieje wiele zmiennych, które zmieniają rzeczy. Te ilustracje nie są* dokładne * na słowo do żadnej konkretnej konfiguracji, ale są “w porządku” dla zapasowego alternatora 2G i akumulatora startowego, który dostajesz w E-150 z około 1987-1994 lub tak, i mam nadzieję, że wystarczy wyjaśnić koncepcję.

Alternator

Większość wykresów dla nich pokazuje maksymalny prąd wyjściowy, który można uzyskać w zależności od alternatora lub prędkości obrotowej silnika, co tak naprawdę nie pomaga nam zbytnio. To, co naprawdę musisz zobaczyć, to to, co twój alternator będzie robił przy stałej prędkości przelotowej, gdy zwiększasz na nim obciążenie.

przy prędkości przelotowej widać, że napięcie wyjściowe alternatora jest w większości płaskie do gdzieś wokół jego znamionowej mocy wyjściowej, a gdzieś po tym, gdy zwiększasz obciążenie, napięcie jest w stanie zgasić spada. Dla płaskiej części wykresu regulator napięcia podkręca pole w alternatorze, aby utrzymać napięcie w górę. Gdy pole jest w pełnej mocy, to wszystko, co masz, a napięcie szybko spada po tym, jak zwiększasz zapotrzebowanie na prąd.

zmienia się to wraz ze zmianą prędkości obrotowej silnika. Na biegu jałowym, z anternatorem obracającym się tylko około 2000 obr. / min (zwykle około 3x obroty korby), punkt odcięcia przesuwa się znacznie dalej w lewo. Na cruise, większość Fordów będzie miała alternator obracający się w dowolnym miejscu od 4000-6000 obr. / min, a to chyba całkiem reprezentatywne. Jeśli uruchamiasz silnik szybciej, przesuwa on odciąg dalej w prawo, ale nie aż tak bardzo; docierasz do punktu, w którym cały opór w komponentach w zasadzie wygrywa z szybszym obracaniem alternatora. Większość alternatorów Ford są dobre na około 16,000-18,000 obr / min, zanim wszystko zacznie się łamać.

ta krzywa nie jest dokładna ani oparta na prawdziwych danych testowych, bo niestety nie mam i nie mogłem znaleźć. Ta opiera się na informacjach o oddzielnie wzbudzonych alternatorach dostępnych w tekstach inżynierskich i zmodyfikowanych o dodanie zachowania odpowiedniego do posiadania regulatora napięcia. Tak, jestem pewien, że tak wygląda krzywa, ale jednocześnie nie jestem pewien dokładnej liczby na tym wykresie, ponieważ skorygowałem ją za pomocą gałki ocznej. Ktoś chce się spotkać i zrobić ławkę testową alternatora, żebyśmy mogli uzyskać prawdziwe liczby?

Bateria startowa

następny krok to działanie baterii startowej na różnych poziomach prądu.

to była trudna część do znalezienia, a skończyło się na wyciągnięciu tych informacji z naprawdę dobrych Wykresów baterii przygotowanych przez gościa od łodzi dla magazynu Home Power. Te wykresy baterii są przynajmniej oparte na czyichś eksperymentalnych danych, więc są trochę dokładniejsze niż Wykres alternatora, który mam powyżej. Aby uzyskać ten wykres, wziąłem wykres na ostatniej stronie połączonego dokumentu i wziąłem wartości w jednym “plasterku” w określonym stanie naładowania (90% dla tej pierwszej krzywej), a następnie dostosowałem do rozmiaru baterii.

wszystko na powyższej krzywej zmienia się zarówno z tym, jak duża jest twoja bateria, jak i jak jest rozładowana, więc zrobiłem jedną dla każdej z różnych sytuacji, na które musielibyśmy spojrzeć, aby zrozumieć, jak izolatory i wiele banków baterii współpracują ze sobą. W przypadku tego pierwszego zakłada się, że jest to bateria kwasowo-ołowiowa 75ah (zasadniczo Bateria grupy 65 W Econoline).

jak patrzysz w lewo od zera na dole, to jest prąd rozładowania, z baterią zasilającą. Po prawej stronie znajduje się prąd ładowania, z zasilaniem wprowadzanym do akumulatora. Co można odczytać mniej więcej z tego wykresu jest napięcie. Ten wykres zawiera odpowiednie numery napięć dla akumulatora startowego, który jest naładowany w 90%, co jest całkiem normalne, gdy tylko odpaliłeś Vana, który siedział przez chwilę.

najmniej dokładna część tych wykresów jest w okolicach prądu 0. Zachowanie akumulatora kwasowo-ołowiowego jest bardzo ” rozmyte “w tym obszarze, a napięcie zależy od wielu innych rzeczy, więc nie zwracaj większej uwagi na linię, która łączy najniższe prądy” ładowania “i” rozładowania”; to nie znaczy tam wiele.

najprostszy system: jeden alternator, jeden akumulator rozruchowy

niskie obciążenie

teraz spójrzmy na pierwszą i najprostszą kombinację, tylko alternator i akumulator rozruchowy. Zaraz po odpaleniu Vana, alternator uruchamia się do 14-14, 5 V lub tak. Pompa paliwa i elektronika twojego Vana zużywają około 30A, więc Twój system prawdopodobnie będzie miał około 14,2 V – musisz najpierw” zgadywać”, aby to rozgryźć, a następnie wrócić i dodać rzeczy, aby sprawdzić, czy zgadłeś.

ważne jest, aby zobaczyć, że akumulator i alternator są połączone, więc * muszą * być pod tym samym napięciem. Przy napięciu 14,2 V alternator może zgasić około 42A, a bateria “chce” około 7A wartości naładowania, więc 14,2 V byłoby w porządku, jeśli reszta systemu wymaga około 35A. Całkiem blisko, ale może nie do końca dobrze zgadujemy, bo prądy nie do końca się równoważą-twój samochód i akumulator chcą razem 37A, a alternator chce zgasić 42A, więc trochę odpadamy.

mogę pominąć krok i powiedzieć, że 14,3 V pracuje zbyt wysoko, więc spróbujmy w połowie drogi między 14,25 V. przy tym napięciu bateria startowa chce 7,5 A, A van nadal chce pracować 30A, a alternator chce zgasić 35A.to całkiem cholernie blisko – w ciągu kilku wzmacniaczy – więc nazwałbym 14,25 odpowiedzią. To chyba trochę zbyt precyzyjne, biorąc pod uwagę, jak sfałszowane są wykresy.

średnie obciążenie

teraz z tym prostym zestawem alternatora / jednego akumulatora, włączmy reflektory i włączmy wentylator nisko; teraz powiemy, że zwiększyliśmy nasze obciążenie z Vana do 50A. zgadnijmy, że 14,1 V dla napięcia systemu. Patrząc na wykres akumulatora, prąd ładowania akumulatora prawdopodobnie spadnie do 6,5 A przy tym napięciu, więc całkowite obciążenie wynosi teraz około 56,5 A. Wykres alternatora mówi, że gaśnie około 56A przy tym napięciu, więc nasze przypuszczenie było dobre! 56A wychodząc z alternatora podzieli się na około 50A idąc do furgonetki i 6A idąc do akumulatora.

wysokie obciążenie

ok, czas na przeciążenie alternatora. Podkręć ogrzewanie na max (te dmuchawy ciągną około 20A na max), włącz tylne powietrze i może podgrzewane fotele. Włącz wycieraczki. Teraz mamy około 90A popytu w systemie. To o wiele więcej niż alternator może sam zgasnąć przy powyżej 12V, więc jeśli ufasz nieco fikcyjnej wykresie, który zrobiłem, Twój alternator może zgasić tylko około 11,5 V przy tym obciążeniu.

bateria na ratunek! Nadal jest podłączony, a gdyby tak naprawdę był pod napięciem 11,5 V, to naprawdę wydałoby trochę soku! Co tak naprawdę się stanie, to system osiądzie przy dowolnym napięciu prąd wyjściowy z akumulatora i alternatora do 90A.

patrząc na wykres, wygląda mi to na około 12,4 V. Przy napięciu 12,4 V Twój alternator może jeszcze zgasić 83A, a akumulator zgasi Pozostałe 7A.

prosty System TL;DR

najpierw wybrałem prostą sytuację, ponieważ ta musi mieć sens, zanim zrozumiesz, co się dzieje, gdy dorzucisz drugi bank baterii z innym ładowaniem. W tym prostym przykładzie masz już dwie rzeczy, które mogą zgasić moc (alternator i akumulator), które muszą “zdecydować”, jak podzielić obciążenie. Chodzi o to, że nie jest to tak naprawdę “decyzja”.”Każda rzecz ma swoje naturalne zachowanie, które Wykres stara się zrozumieć, a system ma jedno “prawo naturalne”, które polega na tym, że napięcie dla wszystkich elementów, na które patrzymy, będzie zawsze takie samo (ponieważ są one bezpośrednio połączone). W związku z tym alternator i akumulator zwiększają lub zmniejszają moc wyjściową, dopóki napięcie między nimi nie ustabilizuje się. To trochę jak balans fizyczny.

dodanie akumulatora AUX / House

niskie obciążenie pojazdu, 50% naładowania akumulatora Aux

teraz wróćmy do pierwszego przykładu, w którym właśnie uruchomiłeś vana i masz rozsądne obciążenie systemu 30A, ale teraz dodajemy baterie domowe. Powiedzmy, że Twoja bateria ma 200AH, co odpowiada prawie trzem bateriom startowym w rozmiarze-chcę trochę wyolbrzymić, aby łatwiej było zobaczyć efekt na różnych wykresach. Akumulator jest naładowany tylko w 50%, gdy przekaźnik izolatora podłączy go do alternatora i akumulatora rozruchowego, więc jego wykres wygląda tak.

kształt jest naprawdę podobny, ale prądy są znacznie większe (bo bank jest większy), a napięcia niższe (bo bank jest w połowie rozładowany). System twojego Vana nadal chce, żeby jakieś 30A obsługiwało własne rzeczy.

więc teraz, gdy ten przekaźnik izolatora jest podłączony, prawo “wszystkie napięcia są takie same” dotyczy wszystkich trzech elementów. Aby dowiedzieć się, co to zrobi, muszę odgadnąć napięcie ponownie, aby rozpocząć. Mogę zgadnąć i powiedzieć, że może system będzie działał pod napięciem 13,5 V, co wygląda dość blisko. Zobaczmy, przy 13,5 V nasz alternator wydziela około 76A, a nasze zapotrzebowanie to 30A (z elektroniki samochodu) plus około 3A (to, co w większości naładowany mały akumulator chce przy tym napięciu) i solidne 65A, że nasz głodny bank baterii chce przy tym napięciu. To jest całkowite obciążenie 98A, o wiele więcej niż Alternator gaśnie, więc oczywiście się pomyliłem!

jak spróbuję jeszcze raz to wychodzi bliżej-o 13.4V, obciążenie wynosi 30A samochodu, nadal około 3A baterii startowej (zbyt mała zmiana, aby powiedzieć z wykresu), ale do około 40A na banku baterii. Alternator może zgasić jeszcze tylko kilka wzmacniaczy. Więc obciążenie spada do 73A, a pojemność alternatora skrada się do może 77. 13,4 V jest tak dokładne, jak to tylko możliwe dzięki tym wykresom.

na tym przykładzie można naprawdę zobaczyć, jak moc jest dzielona między dwoma bateriami. Twoja bateria startowa nie chce wiele; jest zbyt pełny, aby wziąć dużo więcej ładunku przy tak niskim napięciu, a napięcie jest nadal zbyt wysokie, aby w ogóle się rozładować. Tymczasem Twój Akumulator aux jest głodny i będzie zasysał prąd, aż spadnie napięcie alternatora do poziomu, w którym jest zadowolony. Gdy prąd rośnie, napięcie alternatora spada, a gdy spada napięcie, spada “głód” akumulatora aux, więc spotykają się w środku.

niskie obciążenie pojazdu, 50% naładowania baterii Aux

teraz, aby zobaczyć, co działo się z Twoją platformą tamtego dnia, kiedy twój bank aux był naprawdę w dół, oto krzywa dla Twojej baterii aux Przy tylko 20% naładowaniu.

to wystarczająca różnica, aby zacząć wysysać sok z baterii startowej, tak jak widziałeś, choć jeszcze niewiele.

najpierw odgadnę 12.7 V. Przy napięciu 12,7 V alternator zgasł około 82A, akumulator startowy zgasł około 1A. Twój van nadal chce działać 30A, a akumulator aux chce ssać pełne 50A! To chyba całkiem dobre przypuszczenie na temat napięcia, jesteśmy w ciągu kilku wzmacniaczy wszystko się sumuje. 83A lub tak z alternatora i akumulatora startowego, a 50 z niego idzie do Ładowania Banku pomocniczego.

widać, gdzie nawet małe zmiany w moich przypuszczeniach na temat tworzenia tych wykresów utrudniłyby rysowanie z baterii startowej.

• jeśli Twoje aux było naładowane mniej niż 20%, zdecydowanie mocniej wyciągniesz z akumulatora startowego, ponieważ twój alternator jest całkowicie wyczerpany.
• moja “krzywa alternatora” mogłaby być równie dobra dla tego alternatora powyżej 70A, ponieważ właśnie przygotowałam tę część krzywej “na oko”, aż spojrzała w prawo. W przeciwieństwie do baterii, nie mam dobrych twardych danych do tego, wystarczy podstawowa wiedza o tym, jak to działa, aby przygotować Wykres.
• najmniejszy wzrost obciążenia z samego samochodu dostawczego będzie teraz prawie prosto z akumulatora startowego, a prąd ładowania akumulatora w domu spadnie. Alternator jest prawie całkowicie wyczerpany, więc jeśli włączysz grzejniki dla 10A (dla całkowitej liczby 40A dla furgonetki), napięcie spadnie nieco do 12,68 V, Twój alternator nadal wytwarza około 82A, bateria startowa zgaśnie około 2A, A prąd ładowania aux spadnie tylko do 44A (dla całkowitego obciążenia 84A). Nie brzmi to zbyt wiele, ale Amperomierze w kreseczkach Forda są naprawdę wrażliwe i na pewno zobaczyłbyś to jako bardzo zauważalne drganie igły.

z drugiej strony, to pokazuje, dlaczego nie powinieneś martwić się zbytnio izolatorem przekaźników, który powoduje, że baterie aux “wyczerpują” baterię startową, gdy samochód jest uruchomiony. Musisz naprawdę spuścić baterie w domu, zanim zaczną wyciągać jakikolwiek prąd z baterii startowych, a nawet wtedy, jest to mały wyciek.

w tym samym czasie możesz zobaczyć, jak ładowanie akumulatorów domowych z naprawdę niskiego ładowania naprawdę działa na smark z alternatora. Nie jest to dobra część do taniej.

a co z izolatorem diodowym?

izolator diodowy zmienia rzeczy i nie zawsze w dobry sposób. Gwarantuje to, że bank domowy nie będzie pobierał opłat bezpośrednio z banku początkowego, gdy biegasz. Jednak, jak widać z powyższych przykładów, nie jest to naprawdę duże ryzyko, nawet przy prostym przekaźniku.

izolator diodowy zdecydowanie zmienia kształt krzywej alternatora. Diody mają tak zwany “spadek napięcia do przodu”, gdy pracują. Jest to w zasadzie stała utrata napięcia, gdy prąd płynie. Rozumiem, że dla większości diod alternatora jest to około 0,9 V.

aby to skompensować, przewód “wykrywający napięcie” do regulatora napięcia jest nadal przymocowany na akumulatorze startowym, po stronie dolnej Diody (nie należy podłączać po stronie akumulatora aux). Jeśli twój regulator chce 14.2V, to podkręci pole na alternatorze wyżej, dopóki alternator nie zgaśnie 15,1 V. to wytworzy 14,2 V po stronie dolnej tej diody.

wpływa to na wydajność alternatora na trzy sposoby:

• zwiększa obciążenie alternatora. Jeśli produkujesz 50A, tracisz 45W przez diodę, więc to kolejne 45W alternator musi zgasić. Oznacza to, że Twój alternator będzie zawsze działał nieco cieplej.
• redukuje moc wyjściową alternatora w miejscu, w którym regulator osiąga maksimum. Ponieważ potrzebuje dodatkowej siły pola, aby dostarczyć dodatkowe 0.9V, Twój regulator zabraknie możliwości dodania dodatkowego ” kopnięcia “przy niższym prądzie wyjściowym, więc wcześniej” spadniesz ” z płaskiej części krzywej.
• tracisz napięcie wszędzie powyżej tego płaskiego miejsca dla danego prądu, więc wydajność ładowania, gdy alternator jest wyczerpany, zmniejsza się bardzo znacząco.

zrobiłem kolejny sfałszowany wykres, który pokazuje to zachowanie. Ogólna krzywa nie jest najdokładniejsza, ale różnica w wydajności jest dość wysoka.

oryginalna krzywa alternatora jest przerywana. Rozciągnąłem Wykres trochę wyżej, aby różnice były łatwiejsze do zauważenia. Jest trochę skrzywiony od 14 do 13V, ale ogólnie jest ok.

jak widać, nie ma dużej różnicy, gdy masz niskie obciążenie. Jednak, gdy już osiągniesz maksimum, whoa! Co za różnica. Alternator, który był oceniany na 67A, prawdopodobnie byłby oceniany na około 58A teraz, jeśli zastosowałbyś te same kryteria. Tracisz prawie 5A przez całą drogę. Cała Twoja utracona moc idzie do 50W+ lub tak, że dioda je.

dlatego lubię przekaźniki izolacyjne. Nawet przy bardzo wysokich prądach dostajesz doładowanie banku 200AH, który jest osuszony w dół, mogę uzyskać ciągły solenoid, który poradzi sobie z prądem za 40 USD. Wolałbym wydać dodatkowe pieniądze, które zapłaciłbyś za izolator diodowy (około $ 35 dodatkowe minimum dla tego rozmiaru alternatora) w kierunku znacznie lepszego alternatora.

co tu się tak naprawdę dzieje?

nic w systemie tak naprawdę nie wie, jak dystrybuować energię elektryczną, każdy element ma po prostu własną charakterystykę wydajności, a system będzie “równoważyć” naturalnie do każdego napięcia, które sprawia, że dostępne zasilanie (z alternatora) zaspokaja zapotrzebowanie (z elektroniki samochodowej i dwóch akumulatorów).

poza tym izolatory diodowe to diabeł! (Twój przebieg może się różnić)