Okay, es hat ein bisschen gedauert, bis ich eine bessere Antwort erhalten habe. Mach dich bereit, es ist eine riesige Textwand. Es ist nicht ganz kompliziert, aber es braucht viele Worte, um zu versuchen und zu erklären und Sinn zu machen.
Ich wollte mir ein paar Illustrationen schnappen, um es ein wenig sinnvoller zu machen, aber ich verbrachte die meiste Zeit damit, das Internet zu durchsuchen, um zu sehen, ob jemand bereits die richtigen Illustrationen hatte, und niemand tat es. Kein Wunder, dass normalerweise niemand versteht, wie dieses Zeug funktioniert. Ich habe genug gejagt, um sicherzustellen, dass meine Informationen richtig sind, und habe nach der Arbeit einfach meine eigenen Illustrationen erstellt. Wenn ich später in dieser Woche eine Chance bekomme, kann ich das vielleicht woanders viel schöner aufschreiben und als Referenz anbieten.
Bevor dies sinnvoll ist, müssen Sie in der Lage sein zu sehen, wie sich jedes Stück unter verschiedenen elektrischen Lasten verhält, aber es gibt viele Variablen, die die Dinge ändern. Diese Abbildungen sind nicht genau auf ein bestimmtes Setup bezogen, aber sie sind „ungefähr richtig“ für die serienmäßige Lichtmaschine und die Starterbatterie, die Sie in einem E-150 Ihres Jahres erhalten, und hoffentlich gerade gut genug, um das Konzept zu erklären.
Zunächst einmal die Lichtmaschine. Die meisten Diagramme für diese zeigen den maximalen Ausgangsstrom, den Sie je nach Lichtmaschine oder Motordrehzahl erhalten können, was uns nicht wirklich hilft. Was Sie wirklich sehen müssen, ist, was Ihre Lichtmaschine bei einer festen Reisegeschwindigkeit tut, wenn Sie die Last erhöhen. Bei Reisegeschwindigkeit können Sie sehen, dass die Ausgangsspannung Ihrer Lichtmaschine bis zu ihrer Nennleistung meist flach ist, und irgendwo danach, wenn Sie sie stärker belasten, sinkt die Spannung, die sie abgeben kann. Für den flachen Teil des Diagramms kurbelt der Spannungsregler das Feld in der Lichtmaschine an, um die Spannung hochzuhalten. Sobald das Feld seine volle Stärke erreicht hat, ist das alles, was Sie haben, und die Spannung fällt danach schnell ab, wenn Sie den Strombedarf erhöhen.
Als nächstes folgt, was Ihre Starterbatterie bei verschiedenen Stromstärken tut. Dies war der schwierige Teil zu finden, und am Ende extrahierte ich diese Informationen aus einigen wirklich guten Batterietabellen, die von einem Bootsmann für das Home Power Magazine zusammengestellt wurden. Alles auf dieser ersten Kurve, die ich verlinke, ändert sich sowohl mit der Größe Ihrer Batterie als auch mit der Entladung, also habe ich eine für jede der verschiedenen Situationen erstellt, die wir uns ansehen müssen, um zu verstehen, wie Ihr Isolator funktioniert. Für diese erste geht es um eine 75Ah Blei-Säure-Batterie (im Grunde die Gruppe 65 Batterie in Ihrem Econoline). Wenn Sie links von Null auf die Unterseite schauen, ist das Entladestrom, wobei Ihre Batterie Strom liefert, und rechts ist Ladestrom, wobei Strom in Ihre Batterie eingespeist wird. Was Sie grob aus dieser Tabelle ablesen können, ist die Spannung. Diese Tabelle enthält ungefähr die richtigen Spannungszahlen, damit Ihre Batterie zu 90% geladen ist, was ziemlich normal ist, wenn Sie nur einen Van angezündet haben, der eine Weile gesessen hat.
Schauen wir uns nun die erste und einfachste Kombination an, nur Ihre Lichtmaschine und Ihre Starterbatterie. Gleich nachdem Sie Ihren Van angezündet haben, startet der Generator auf 14-14,5 V oder so. Die Kraftstoffpumpe und die Elektronik Ihres Lieferwagens benötigen wahrscheinlich 30 A, sodass Ihr System wahrscheinlich bei etwa 14,2 V liegt – Sie müssen zuerst „raten“, um dies herauszufinden, und dann zurückgehen und die Dinge addieren, um zu sehen, ob Ihre Vermutung war ungefähr richtig. Wichtig zu sehen ist, dass Batterie und Lichtmaschine miteinander verbunden sind, also müssen sie die gleiche Spannung haben. Bei 14,2 V kann Ihre Lichtmaschine etwa 45 A abgeben, und Ihre Batterie „will“ etwa 8 A Ladung, also ist 14,2 V richtig, wenn der Rest Ihres Systems gerade etwa 37 A verlangt.
Jetzt mit dieser einfachen Combo, lassen Sie uns Kurbel auf die Scheinwerfer und schalten Sie den Lüfter auf niedrig, so jetzt sind wir unsere Last erhöht von, sagen wir, 37A bis 50A. Bei 50A Ausgang Ihre Lichtmaschine ist bei etwa 14,1 V, aber Ihre Batterie will immer noch etwas Ladung, auch – aber Blick auf die Batterie-Diagramm, der Ladestrom der Batterie wird wahrscheinlich auf mehr wie 6A fallen. So, jetzt Ihre Lichtmaschine löscht 14,1 V 50A an das Auto und 6A an die Batterie zu liefern.
Okay, Zeit, die Lichtmaschine zu überlasten. Kurbeln Sie die Hitze auf max (diese Gebläse ziehen etwa 20A auf max), schalten Sie die hintere Luft und vielleicht beheizte Sitze oder etwas. Schalten Sie die Scheibenwischer ein, bringen Sie alles in Gang. Jetzt haben wir ungefähr 90 % der Nachfrage im System. Das ist viel mehr, als die Lichtmaschine bei über 12 V von selbst löschen kann, und wenn Sie der leicht fiktiven Tabelle vertrauen, die ich erstellt habe, kann Ihre Lichtmaschine bei dieser Last nur etwa 11,5 V löschen. Batterie zur Rettung! Es ist immer noch angeschlossen, und wenn es tatsächlich bei 11,5 V wäre, würde es wirklich etwas Saft abgeben! Was wirklich passieren wird, ist, dass sich das System bei jeder Spannung einpendelt, bei der sich der Ausgangsstrom von der Batterie und der Lichtmaschine auf 90 A summiert. Wenn ich mir die Tabelle ansehe, sieht das für mich nach etwa 12,5 V aus. Bei 12,5 V kann Ihre Lichtmaschine immer noch 85 A abgeben, und Ihre Batterie wird die restlichen 5 A abgeben.
Ich habe zuerst die einfache Situation ausgewählt, da diese sinnvoll sein muss, bevor Sie verstehen können, was passiert, wenn Sie eine zweite Batteriebank mit einer anderen Ladung einwerfen. In diesem einfachen Beispiel haben Sie bereits zwei Dinge, die Strom erzeugen können (Lichtmaschine und Batterie), die „entscheiden“ müssen, wie die Last geteilt werden soll. Die Sache ist, es ist nicht wirklich so sehr eine „Entscheidung.“ Jedes Ding hat sein eigenes natürliches Verhalten, das das Diagramm zu verstehen versucht, und das System hat ein „Naturgesetz“, das besagt, dass die Spannung für alle Teile, die wir betrachten, immer gleich ist (weil sie direkt verbunden sind). Daher erhöhen oder verringern die Lichtmaschine und die Batterie die Leistung, bis sich die Spannung zwischen ihnen stabilisiert. Es ist ein bisschen ein physikalischer Balanceakt.
Kehren wir nun zum ersten Beispiel zurück, in dem Sie gerade den Van gestartet haben und eine angemessene 30A-Systemlast haben, aber jetzt fügen wir Ihre Hausbatterien hinzu. Nehmen wir an, Ihre Batteriebank ist 200 AH groß, was fast drei dieser Startbatterien entspricht – ich möchte die Dinge ein wenig übertreiben, damit es einfacher ist, den Effekt in den verschiedenen Diagrammen zu sehen. Ihre batterie bank ist nur 50% aufgeladen, wenn ihre isolator relais verbindet es mit der lichtmaschine und ausgangs batterie, so seine diagramm sieht aus wie diese. Die Form ist wirklich ähnlich, aber die Ströme sind viel größer (weil die Bank größer ist) und die Spannungen sind niedriger (weil die Bank halb entladen ist). Das System Ihres Lieferwagens möchte immer noch, dass 30A seine eigenen Sachen laufen lässt.
Nun, da das Relais angeschlossen ist, gilt das Gesetz „Alle Spannungen sind gleich“ für alle drei Teile. Um herauszufinden, was es tun wird, muss ich erneut eine Spannung erraten, um zu beginnen. Ich kann eine fundierte Vermutung anstellen und sagen, dass das System vielleicht mit 13,5 V läuft, was ziemlich nah aussieht. Mal sehen, um 13.5V unsere Lichtmaschine gibt ungefähr 75A aus, und unsere Nachfrage beträgt 30A (von der Elektronik des Autos) plus ungefähr 3A (was die meist geladene kleine Batterie bei dieser Spannung will) und satte 60A, die unsere hungrige Batteriebank bei dieser Spannung will. Das ist eine Gesamtlast von 93A, mehr als die Lichtmaschine ausgibt, also habe ich offensichtlich falsch geraten. Wenn ich es erneut versuche, kommt es näher – Bei 13,4 V ist die Last 30A Auto, immer noch etwa 3A Starterbatterie (zu klein, um eine Änderung zu sagen), aber bis zu etwa 40A auf der Batteriebank. Die Lichtmaschine kann nur noch ein paar Ampere abgeben, zu. Die Last sinkt also auf 73A und die Kapazität des Generators steigt auf vielleicht 76-77. Was wirklich passieren wird, wird nur zwischen diesen beiden Spannungen liegen, aber unsere Diagramme sind nicht gut genug, um verrückt genau zu sein.
Mit diesem Beispiel können Sie nun wirklich sehen, wie die Leistung zwischen den beiden Batteriebänken aufgeteilt wird. Ihre Starterbatterie will nicht viel, weil sie zu voll ist, um bei dieser niedrigen Spannung viel mehr aufzunehmen, und die Spannung ist immer noch zu hoch, um sie zu entladen. Ihre Aux-Batteriebank saugt nur Strom an, bis sie die Spannung der Lichtmaschine auf ein Niveau senkt, auf dem sie zufrieden ist.
Um nun zu sehen, was neulich mit Ihrem Rig los war, als Ihre Aux-Bank wirklich ausgefallen war, finden Sie hier eine Kurve für Ihren Aux-Akku mit nur 20% Ladung. Dies ist genug Unterschied, um Saft aus Ihrer Starterbatterie zu saugen, genau wie Sie es gesehen haben. Ich werde zuerst 12,7 V erraten. Bei 12,7 V, ihre lichtmaschine ist putting out über 81A, ihre starten batterie ist tatsächlich putting out über 1A. Ihr van will immer noch 30A laufen, und Ihre Aux-Batterie will eine volle 50A saugen! Das ist wahrscheinlich eine ziemlich gute Vermutung über die Spannung, wir sind innerhalb von ein paar Ampere von allem, was sich summiert. 82A oder so von der Lichtmaschine und Startbatterie, und 50 davon gehen in das Aufladen der Hilfsbank.
Sie können sehen, wo selbst kleine Änderungen in meinen Vermutungen, diese Diagramme zu erstellen, es schwieriger machen würden, Ihre Starterbatterie zu verwenden. Wenn Ihr Aux weniger als 20% Ladung übrig hätte, würden Sie definitiv viel härter aus der Starterbatterie ziehen, da Ihre Lichtmaschine vollständig ausgereizt ist. Meine „Generatorkurve“ hätte auch für diese Lichtmaschine über 70A leicht großzügig sein können, da ich diesen Teil der Kurve „mit dem Auge“ gerade gekocht habe, bis er richtig aussah. Im Gegensatz zu den Batterien habe ich keine guten harten Daten dafür, gerade genug Grundkenntnisse darüber, wie es funktioniert, um ein Diagramm zu erstellen.
TL;DA nichts im System wirklich weiß, wie man den Strom verteilt, hat jedes Stück nur seine eigenen Leistungsmerkmale, und das System wird auf natürliche Weise „ausbalancieren“, um die verfügbare Spannung (von der Lichtmaschine) zu decken die Nachfrage (von der Autoelektronik und den beiden Batteriebänken).