uma volta da Porca

entrei em uma excelente discussão em outros lugares sobre como alternadores trabalham com vários bancos de bateria e isoladores. Não é completamente complicado, mas são precisas muitas palavras para tentar explicar e fazer sentido. Depois de vasculhar a internet por boas ilustrações e não encontrar nenhuma, acabei por criar a minha própria, e queria limpar a minha resposta depois, expandir-me sobre ela, e torná-la um pouco mais fácil de ler.

a TL muito tola;DR resumo com vários bancos de baterias em diferentes estados de carga é que o seu sistema elétrico automático é muito socialista. “De cada (alternador) de acordo com a sua capacidade, para cada (bateria) de acordo com as suas necessidades.”Isso é verdade com pequenos ajustes se seu isolador é um relé ou um diodo, também.O que acontece exactamente quando um alternador carrega duas baterias?

numa situação em que tem uma bateria auxiliar ligada à sua bateria inicial com um isolador no meio, como reage o regulador do alternador? Suponhamos que a bateria de partida está em plena carga (12,7 v) e a bateria auxiliar está em meia carga(12,0 v)

do meu entendimento, o regulador veria uma tensão de algo entre os dois, digamos 12,3 v e continuar a colocar uma alta tensão em vez de carregar trickle para evitar danos.O meu entendimento está completamente errado?

…

digamos que a bateria de partida é 95% e a bateria da casa é 50%. Para que a corrente chegue à bateria da casa, terá de passar pela bateria de partida. E uma vez que a bateria de partida ainda é uma capacidade menor do que o alternador dá, como é que ele não aceita nada?Esta questão surgiu porque deixei o aquecedor do carro no ambiente mais baixo durante dias e não me dei conta. Normalmente, o painel mostra a agulha de carregamento ligeiramente inclinada para “carga” quando estou a conduzir. Desta vez, com a bateria de partida meio esgotada, ele estava ultrapassando muito mais corrente. O que reparei foi que também carregou a bateria da minha casa muito mais depressa.

depois de uma pequena discussão, Eu recebi um pouco mais de boa informação do poster original. Ele tem uma Econoline 88 com um relé de isolamento de bateria e alternador de fábrica, então eu fui capaz de cozinhar ilustrações que eram pelo menos razoavelmente específicas para um determinado veículo.

originalmente eu queria pegar um par de ilustrações para fazer um pouco mais de sentido, mas depois de vasculhar a internet para ver se alguém já tinha as ilustrações certas, ninguém tinha. Não admira que ninguém entenda como isto funciona. Você pode encontrar ilustrações, todo o dia, a tensão da bateria durante a carga ou descarga, mas eu nunca encontrei um gráfico de tensão (em um nível específico de carga) como alterações dependendo da quantidade de corrente que você está colocando ou retirando naquele exato momento, que é o que você precisa entender isso.Fiz caça suficiente para ter a certeza de que a minha informação estava certa, e apenas fiz as minhas próprias ilustrações depois do trabalho, uma noite.Como funciona Cada peça do sistema por si só?

antes que tudo isso faça sentido, você precisa ser capaz de ver como cada peça age sob diferentes cargas elétricas, mas há um monte de variáveis que mudam as coisas. Estas ilustrações não são * precisas * por dizer para qualquer configuração em particular, mas eles são “sobre certo” para o alternador stock 2G e iniciar bateria que você começa em um e-150 de cerca de 1987-1994 ou assim, e esperamos apenas bom o suficiente para explicar o conceito.

Alternador

a maioria dos gráficos para aqueles mostram a corrente máxima de saída que você pode obter dependendo do alternador ou da velocidade do motor, o que realmente não nos ajuda muito. O que você realmente precisa ver é o que seu alternador vai fazer em uma velocidade de cruzeiro fixa como você aumenta a carga sobre ele.

na velocidade de cruzeiro, você pode ver que a saída de tensão do seu alternador é maioritariamente plana até algum lugar em torno da sua saída nominal, e em algum lugar depois disso, à medida que você coloca mais carga sobre ele, a tensão que ele é capaz de colocar para fora gotas. Para a parte plana do gráfico, o regulador de tensão está a rodar o campo para cima no alternador para manter a tensão para cima. Uma vez que o campo esteja em plena força, é tudo o que você tem, e a voltagem cai rapidamente depois disso, à medida que você aumenta a demanda por corrente.

isto muda à medida que a velocidade do motor muda. No idle, com o anternator girando apenas cerca de 2.000 RPM (geralmente cerca de 3x velocidade de manivela), o ponto de corte se move muito mais para a esquerda. No cruise, a maioria dos Fords terá o alternador girando em qualquer lugar de 4.000-6.000 RPM, e este é provavelmente bastante representativo disso. Se você está executando o motor mais rápido, ele empurra o corte mais para a direita, mas não tanto; você chega a um ponto em que toda a resistência nos componentes basicamente ganha sobre girar o alternador mais rápido. A maioria dos alternadores Ford são bons para cerca de 16.000-18.000 RPM antes que as coisas comecem a quebrar.

esta curva não é precisa ou baseada em dados de teste reais, porque infelizmente eu não tenho nenhum e não consegui encontrar nenhum. Este é baseado em informações para alternadores excitados separadamente disponíveis em textos de engenharia, e modificado com a adição no comportamento apropriado para ter um regulador de tensão. Por isso, sim, tenho a certeza que é assim que a curva se parece, mas ao mesmo tempo, não, não estou confiante de um único número exacto neste gráfico, uma vez que o ajustei por olho. Alguém quer juntar-se e fazer um banco de testes alternador para conseguirmos números verdadeiros?

iniciar a bateria

seguir é o que a sua bateria inicial faz a diferentes níveis actuais.

esta foi a parte difícil de encontrar, e acabei por extrair esta informação de algumas pilhas muito boas colocadas juntas por um tipo de barco para a Home Power magazine. Estes gráficos de bateria são baseados nos dados experimentais de alguém, então eles são um pouco mais precisos do que o grafo alternador que tenho acima. Para obter este gráfico, essencialmente eu tirei o gráfico na última página do documento vinculado, e tomou os valores em uma “fatia” em um estado específico de carga (90% para a primeira curva), ajustado para o tamanho da bateria.

tudo o que está naquela curva acima muda tanto com o tamanho da sua bateria como com a sua descarga, por isso fiz uma para cada uma das diferentes situações em que precisaríamos de olhar para entender como os isoladores e vários bancos de baterias trabalham em conjunto. Para este primeiro, ele está assumindo sobre uma bateria de ácido de chumbo 75Ah (basicamente a bateria do grupo 65 em uma Econolina).À medida que olhas para a esquerda de zero no fundo, isso é Corrente de descarga, com a tua bateria a fornecer energia. À direita está a corrente de carga, com a energia a ser colocada na sua bateria. O que você pode ler mais ou menos deste gráfico é a voltagem. Este gráfico tem sobre os números de voltagem certos para a sua bateria de partida sendo 90% carregado, o que é bastante normal para apenas ter acendido uma van que está sat por um pouco de tempo.

a parte menos precisa destas cartas está em torno de 0 actual. O comportamento da bateria de ácido de chumbo é muito ” fuzzy “nesta área, e a voltagem depende de muitas outras coisas, então não preste muita atenção à linha que conecta a mais baixa” carga “e” descarga ” correntes; não significa muito lá.

the simplest system: One alternator, one starting battery

Low Load

Now, let’s look at the first and simplest combination, just your alternator and your starting battery. Logo depois de ligares a carrinha, o alternador sobe para 14-14.5 V. mais ou menos. A bomba de combustível e eletrônica da sua van estão levando talvez 30A para correr, então o seu sistema provavelmente será em torno de 14.2 V – você tem que” adivinhar ” primeiro para descobrir isso, e, em seguida, voltar e somar as coisas para ver se o seu palpite estava mais ou menos certo.

o que é importante para ver é que a sua bateria e o alternador estão ligados, por isso têm de estar na mesma tensão. Em 14.2 V, seu alternador pode colocar para fora cerca de 42A, e sua bateria “quer” cerca de 7A valor de carga, então 14.2 V seria certo se o resto do seu sistema está exigindo cerca de 35A direita então. Muito perto, mas talvez não um bom palpite como podemos fazer, porque as correntes não se equilibram bem – o seu carro e bateria querem 37A juntos, e o alternador quer colocar 42A, então estamos um pouco fora.

posso saltar um passo e dizer que 14,3 V funciona muito alto, então vamos tentar a meio caminho entre 14.25 V. nessa tensão, a bateria de início quer 7,5 A, EA van ainda quer 30A para correr, eo alternador quer colocar 35A. isso é muito perto – dentro de um par de amps – então eu chamaria 14.25 a resposta. Provavelmente é um pouco Preciso demais, considerando o quão manipulados são os gráficos.

carga média

agora com essa simples combinação alternador / bateria, vamos ligar os faróis e ligar a ventoinha em baixo; agora vamos dizer que aumentamos a nossa carga da van para 50A. vamos adivinhar 14.1 V para a tensão do sistema. Olhando para o gráfico da bateria, a corrente de carga da bateria provavelmente vai cair para mais de 6,5 A nessa voltagem, então sua carga total é agora cerca de 56,5 A. seu gráfico alternador diz que está colocando cerca de 56A nessa voltagem, então o nosso palpite foi bom! 56A a sair do alternador vai dividir-se em cerca de 50A indo para a van e 6A indo para a bateria.Muito bem, tempo para sobrecarregar o alternador. Aumente o calor no max( esses ventiladores puxam cerca de 20A no max), ligue o ar traseiro, e talvez bancos aquecidos. Liga os Limpa Pára-brisas, põe tudo a andar. Agora temos cerca de 90A de demanda no sistema. Isso é muito mais do que o alternador pode colocar por si só acima de 12V, então se você confiar no gráfico ligeiramente ficcional que eu fiz, o seu alternador só pode colocar cerca de 11.5 V a essa carga.Bateria em Socorro! Ainda está ligado, e se estivesse mesmo a 11,5 V, estaria mesmo a pôr sumo! O que realmente vai acontecer é que o sistema vai assentar em qualquer tensão que a corrente de saída da bateria e do alternador somar até 90A.

olhando para a carta, que parece cerca de 12,4 V para mim. Em 12.4 V, O alternador ainda pode rodar 83A, e sua bateria vai colocar o restante 7A.

o sistema simples TL;Dr.

eu escolhi a situação simples primeiro porque este tem que fazer sentido antes que você possa entender o que acontece quando você joga em um segundo banco de bateria com uma carga diferente. Neste exemplo simples você já tem duas coisas que podem desligar a energia (alternador e bateria) que têm que “decidir” como compartilhar a carga. A questão é que não é bem uma decisão.”Cada coisa tem seu próprio comportamento natural que o gráfico tenta fazer sentido, e o sistema tem uma “lei natural”, que é que a voltagem para todas as peças que estamos olhando sempre será a mesma (porque eles estão diretamente conectados). Assim, o alternador e a bateria irão aumentar ou diminuir a saída até que a tensão estabilize entre eles. É um acto de equilíbrio físico.

adicionando um banco de baterias AUX/House

baixa carga de veículos, 50% carga de baterias Aux

agora, vamos voltar ao primeiro exemplo onde você acabou de iniciar a van e tem uma carga razoável de 30A sistema, mas agora nós adicionamos em suas baterias de casa. Digamos que o seu banco de baterias é de 200Ah, o equivalente a quase três dessas baterias iniciais em tamanho-EU quero exagerar um pouco as coisas para que seja mais fácil ver o efeito nos diferentes gráficos. O seu banco de baterias está apenas 50% carregado quando o relé do isolador o liga ao alternador e a iniciar a bateria, por isso o seu gráfico parece-se com isto.

A forma é muito semelhante, mas as correntes são muito maiores (porque o banco é maior) e as tensões são menores (porque o banco é a metade descarregada). O sistema da tua carrinha ainda quer cerca de 30A para gerir as suas próprias coisas.Então agora, com o relé isolador ligado, a lei” todas as tensões são as mesmas ” aplica-se a todas as três peças. Para descobrir o que vai fazer, tenho de adivinhar uma voltagem para começar. Posso fazer um palpite e dizer que talvez o sistema funcione a 13,5 V, o que parece muito perto. Vejamos, a 13,5 V o nosso alternador emite cerca de 76A, e a nossa procura é de 30A (da electrónica do carro) mais cerca de 3A (o que a bateria pequena mais carregada quer nessa voltagem) e uma enorme 65A que o nosso banco de baterias faminto quer nessa voltagem. É uma carga total de 98A, muito mais do que o alternador está a apagar, por isso obviamente adivinhei mal!Se tentar de novo, sai mais perto-aos 13 anos.4V, a carga é de 30A carro, ainda cerca de 3A bateria de partida (uma mudança muito pequena para dizer a partir do gráfico), mas para baixo para cerca de 40A no banco de bateria. O alternador também pode colocar mais alguns amplificadores. Então a carga desce para 73A, e a capacidade do alternador sobe para talvez 77. Basicamente, estamos quase lá; 13.4 V é o mais preciso que podemos obter com estes gráficos.

com esse exemplo, você pode realmente ver como a energia é dividida entre os dois bancos de baterias. A tua bateria de partida não quer muito.; está muito cheio para ter muito mais carga a essa baixa de voltagem, e a voltagem ainda é muito alta para descarregar. Entretanto, o teu banco de baterias aux está com fome, e vai sugar a corrente até baixar a voltagem do alternador para um nível onde está a ser satisfeito. À medida que a corrente sobe, a voltagem do alternador cai, e à medida que a voltagem cai, a “fome” da bateria auxiliar cai, então eles se encontram no meio.

Load load, 50% Aux battery charge

Now, to see what was going with your rig the other day when your aux bank was really down, here’s a curve for your aux battery at only 20% charge.

isto é suficiente de uma diferença para começar a sugar suco de sua bateria inicial, assim como você viu, embora não muito ainda.Vou adivinhar 12.7 V primeiro. Em 12.7 V, O alternador está a lançar cerca de 82A, a bateria de arranque está a lançar cerca de 1A. A tua carrinha ainda quer 30A a funcionar, e a tua bateria auxiliar quer sugar uma 50A completa! Deve ser um bom palpite sobre a voltagem, estamos dentro de alguns amplificadores de tudo. Cerca de 83A a partir do alternador e iniciar bateria, e 50 Dele indo para recarregar o Banco Auxiliar.

você pode ver onde mesmo pequenas mudanças em minhas suposições sobre fazer esses gráficos faria com que fosse mais difícil a partir de sua bateria inicial.Se a sua auxiliar tivesse menos de 20% de carga esquerda, você definitivamente puxaria muito mais da bateria inicial, uma vez que o seu alternador está completamente esgotado.

My ” alternator curve “could easily have been generous for that alternator over 70A, too, since I just cooked up that part of the curve” by eye ” until it looked right. Ao contrário das baterias, eu não tenho bons dados duros para aquele, apenas o suficiente conhecimento básico de como ele funciona para cozinhar um gráfico.

o menor aumento de carga da própria carrinha vai sair quase directamente da sua bateria inicial agora, com a corrente de carga da bateria da casa a diminuir. O alternador está quase completamente esgotado, então se você desligar os aquecedores para 10A (para um total de 40A para a van), a tensão cai um pouquinho para 12,68 V, seu alternador ainda produz cerca de 82A, a bateria de partida coloca para fora cerca de 2A, e sua corrente de carga auxiliar cai para apenas 44A (para uma carga total de 84A). Não parece muito, mas os ammetros nas erupções do Ford são realmente muito sensíveis, e você definitivamente veria isso como um muito perceptível twitch.

por outro lado, isto mostra por que você não deve se preocupar muito com um isolador relé fazendo com que suas baterias aux “drenem” sua bateria de início quando o carro está funcionando. Tens mesmo de drenar as baterias da tua casa antes que comecem a tirar qualquer corrente das tuas baterias iniciais, e mesmo assim, é um pequeno truque.

ao mesmo tempo, você pode ver como recarregar as baterias da casa a partir de uma carga realmente baixa realmente funciona o ranho fora do alternador. Não é uma boa parte para ser barato.E um isolador de díodos?

um isolador de díodos muda as coisas, e nem sempre de uma forma boa. Garante que o banco da sua casa não vai cobrar directamente do seu banco inicial quando estiver a correr. No entanto, como você pode ver pelos exemplos acima, isso não é realmente um grande risco, mesmo com um relé simples.

o que um isolador de díodos definitivamente faz é mudar a forma da curva alternadora. Os díodos têm o que é chamado de “queda de voltagem para a frente” quando estão funcionando. Esta é basicamente uma perda de tensão fixa sempre que a corrente está fluindo. Eu entendo para a maioria dos díodos alternadores isso é cerca de 0,9 V.

para compensar isso, o fio” sensor de tensão ” para o seu regulador de tensão ainda está ligado na bateria de partida, no lado a jusante do diodo (Não Anexar no lado da bateria aux em vez disso). Se o regulador quiser 14.2V, ele vai rodar o campo no alternador mais alto, até que o alternador está colocando para fora 15.1 V. Isso vai produzir 14.2 V no lado a jusante do díodo.

isto afecta o desempenho do alternador de três formas:

• adiciona carga ao alternador. Se você está produzindo 50A, você está perdendo 45W cruzando o diodo, então isso é outro 45W que o alternador tem que colocar para fora. Isto significa que o alternador vai sempre correr um pouco mais quente.
• reduz a saída do alternador onde o regulador mapeia para fora. Porque é preciso mais força de campo para fornecer mais 0.9V, seu regulador correrá fora da capacidade de adicionar “kick” extra em uma corrente de saída mais baixa, assim que você “cair” a parte plana da curva mais cedo.Perde-se tensão por toda a parte acima do ponto plano para uma dada corrente, pelo que o seu desempenho de carga quando o alternador é atingido pelo máximo diminui de forma muito mensurável.

eu fiz outro gráfico manipulado que mostra este comportamento. A curva geral não é a mais precisa, mas a diferença no desempenho é bastante on-the-mark.Ouch!Ouch!

a curva alternadora original é pontilhada. Estiquei o gráfico um pouco mais alto para tornar as diferenças mais fáceis de ver. É um pouco irregular de 14 a 13V, mas no geral é mais ou menos certo.Como você pode ver, não há muita diferença quando você tem uma carga baixa. No entanto, uma vez esgotado o seu campo, whoa! Que diferença. O alternador que foi avaliado em 67A provavelmente seria avaliado em cerca de 58A agora se você usou os mesmos critérios. Perde-se quase 5-A ao longo do alcance. Todo o seu poder perdido vai para o 50W+ ou assim que o seu diodo está comendo.É por isso que gosto de relés isoladores. Mesmo com as correntes muito altas que você recebe recarregando um banco de 200Ah que está drenado para baixo, eu posso obter um solenóide de serviço contínuo que vai lidar com a corrente por US $ 40 no máximo. Eu preferia gastar o dinheiro extra que você pagaria por um isolador de díodos (cerca de $35 extra mínimo para este tamanho alternador) para um alternador muito melhor em vez disso.O que se passa aqui?

Nada no sistema realmente sabe como distribuir a eletricidade, cada peça tem suas próprias características de desempenho, e o sistema de “equilibrar” o, naturalmente, para qualquer que seja a tensão faz com que a oferta disponível (a partir do alternador) atender a demanda (da eletrônica do carro, e os dois bancos de baterias).

mais, os isoladores de díodos são o diabo! (A sua quilometragem pode variar)