D’accord, j’ai pris un peu de temps pour taper une meilleure réponse. Préparez-vous, c’est un mur de texte géant. Ce n’est pas complètement compliqué, mais il faut beaucoup de mots pour essayer d’expliquer et de donner un sens.
Je voulais prendre quelques illustrations pour que cela ait un peu plus de sens, mais j’ai passé la plupart de mon temps à parcourir Internet pour voir si quelqu’un avait déjà les bonnes illustrations, et personne ne l’a fait. Pas étonnant que personne ne comprenne généralement comment cela fonctionne. J’ai fait assez de chasse pour m’assurer que mes informations sont correctes, et j’ai juste fait mes propres illustrations après le travail. Si j’en ai l’occasion plus tard cette semaine, peut-être que je pourrai l’écrire beaucoup plus gentiment ailleurs, et l’offrir comme référence.
Avant que tout cela ait du sens, vous devez pouvoir voir comment chaque pièce agit sous différentes charges électriques, mais il y a beaucoup de variables qui changent les choses. Ces illustrations ne sont pas précises par rapport à une configuration particulière, mais elles sont « à peu près correctes » pour l’alternateur d’origine et la batterie de démarrage que vous obtenez dans un E-150 votre année, et j’espère juste assez bonnes pour expliquer le concept.
Tout d’abord, l’alternateur. La plupart des graphiques pour ceux-ci montrent le courant de sortie maximum que vous pouvez obtenir en fonction du régime de l’alternateur ou du moteur, ce qui ne nous aide pas vraiment beaucoup. Ce que vous devez vraiment voir, c’est ce que votre alternateur fera à une vitesse de croisière fixe lorsque vous augmenterez la charge. À la vitesse de croisière, vous pouvez voir que la sortie de tension de votre alternateur est généralement plate jusqu’à quelque part autour de sa sortie nominale, et quelque part après cela, à mesure que vous y mettez plus de charge, la tension qu’il est capable d’éteindre diminue. Pour la partie plate du graphique, le régulateur de tension lance le champ vers le haut dans l’alternateur pour maintenir la tension vers le haut. Une fois que le champ est à pleine puissance, c’est tout ce que vous avez, et la tension chute rapidement après cela à mesure que vous augmentez la demande de courant.
Voici ce que fait votre batterie de démarrage à différents niveaux de courant. C’était la partie difficile à trouver, et j’ai fini par extraire ces informations de très bons graphiques de batterie mis en place par un gars de bateau pour le magazine Home Power. Tout sur cette première courbe, je lie les changements avec la taille de votre batterie et sa décharge, j’en ai donc créé un pour chacune des différentes situations que nous devrions examiner pour comprendre le fonctionnement de votre isolateur. Pour ce premier, il s’agit d’une batterie au plomb de 75 Ah (essentiellement la batterie du groupe 65 de votre Econoline). Lorsque vous regardez à gauche du zéro en bas, c’est le courant de décharge, avec votre batterie qui fournit de l’énergie, et à droite le courant de charge, avec l’alimentation dans votre batterie. Ce que vous pouvez lire à peu près sur ce graphique, c’est la tension. Ce tableau contient à peu près les bons numéros de tension pour que votre batterie soit chargée à 90%, ce qui est assez normal pour avoir simplement allumé une camionnette qui est restée assise pendant un moment.
Maintenant, regardons la première et la plus simple combinaison, juste votre alternateur et votre batterie de démarrage. Juste après avoir allumé votre camionnette, l’alternateur démarre jusqu’à 14-14,5 V environ. La pompe à carburant et l’électronique de votre fourgonnette prennent probablement peut-être 30A pour fonctionner, donc votre système sera probablement à environ 14,2V – vous devez d’abord « deviner » pour comprendre cela, puis revenir en arrière et ajouter des choses pour voir si votre supposition était à peu près correcte. Ce qui est important à voir, c’est que votre batterie et votre alternateur sont liés l’un à l’autre, ils doivent donc être à la même tension. À 14,2 V, votre alternateur peut éteindre environ 45 A, et votre batterie « veut » environ 8 A de charge, donc 14,2V est correct si le reste de votre système exige environ 37 A à ce moment-là.
Maintenant, avec ce simple combo, allumons les phares et allumons le ventilateur à faible intensité, alors maintenant nous augmentons notre charge de, disons, 37A à 50A. À la sortie de 50A, votre alternateur est à environ 14,1V, mais votre batterie veut toujours une certaine charge, aussi – mais en regardant le tableau des batteries, le courant de charge de la batterie va probablement descendre à plus de 6A. Alors maintenant, votre alternateur éteint 14,1V pour fournir 50A à la voiture et 6A à la batterie .
D’accord, il est temps de surcharger l’alternateur. Allumez la chaleur sur max (ces ventilateurs tirent environ 20A sur max), allumez l’air arrière et peut-être des sièges chauffants ou quelque chose comme ça. Retournez les essuie-glaces, mettez tout en marche. Maintenant, nous avons environ 90A de demande dans le système. C’est beaucoup plus que ce que l’alternateur peut éteindre lui-même au-dessus de 12V, et si vous faites confiance au graphique légèrement fictif que j’ai fait, votre alternateur ne peut éteindre qu’environ 11,5V à cette charge. Batterie à la rescousse! Il est toujours connecté, et s’il était réellement à 11,5 V, il en sortirait vraiment du jus! Ce qui va vraiment se passer, c’est que le système va s’installer à quelque tension que ce soit, le courant de sortie de la batterie et de l’alternateur totalise 90A. En regardant le graphique, cela ressemble à environ 12,5V pour moi. À 12,5 V, votre alternateur peut toujours tourner à 85A, et votre batterie va éteindre les 5A restants.
J’ai d’abord choisi la situation simple car celle-ci doit avoir un sens avant que vous puissiez comprendre ce qui se passe lorsque vous jetez un deuxième groupe de batteries avec une charge différente. Dans cet exemple simple, vous avez déjà deux choses qui peuvent éteindre l’alimentation (alternateur et batterie) qui doivent « décider » comment partager la charge. Le fait est que ce n’est pas vraiment une « décision ». »Chaque chose a son propre comportement naturel que le graphique essaie de donner un sens, et le système a une « loi naturelle », c’est-à-dire que la tension de toutes les pièces que nous examinons sera toujours la même (car elles sont directement connectées). Par conséquent, l’alternateur et la batterie augmenteront ou diminueront la sortie jusqu’à ce que la tension se stabilise entre eux. C’est un peu un exercice d’équilibre physique.
Maintenant, revenons au premier exemple où vous venez de démarrer la camionnette et avez une charge système raisonnable de 30A, mais maintenant nous ajoutons des batteries dans votre maison. Disons que votre batterie est de 200Ah, ce qui équivaut à près de trois de ces batteries de démarrage – je veux exagérer un peu les choses pour qu’il soit plus facile de voir l’effet dans les différents graphiques. Votre batterie n’est chargée qu’à 50% lorsque votre relais d’isolateur le connecte à l’alternateur et à la batterie de démarrage, de sorte que son tableau ressemble à ceci. La forme est vraiment similaire, mais les courants sont beaucoup plus grands (parce que la banque est plus grande) et les tensions sont plus faibles (parce que la banque est à moitié déchargée). Le système de votre fourgonnette veut toujours environ 30A pour faire fonctionner ses propres affaires.
Alors maintenant, avec ce relais connecté, la loi « toutes les tensions sont les mêmes » s’applique aux trois pièces. Pour comprendre ce que ça va faire, je dois deviner à nouveau une tension pour démarrer. Je peux faire une supposition éclairée et dire que le système fonctionnera peut-être à 13,5 V, ce qui semble assez proche. Voyons voir, à 13 heures.5V notre alternateur éteint environ 75A, et notre demande est de 30A (de l’électronique de la voiture) plus environ 3A (ce que la petite batterie principalement chargée veut à cette tension) et un énorme 60A que notre banque de batteries affamées veut à cette tension. C’est une charge totale de 93A, plus que ce que l’alternateur éteint, donc je me suis évidemment trompé. Si j’essaie à nouveau, il se rapproche – À 13,4V, la charge est de 30A, toujours environ 3A de batterie de démarrage (un changement trop petit pour le dire), mais jusqu’à environ 40A sur le banc de batteries. L’alternateur peut également éteindre quelques amplis de plus. Ainsi, la charge descend à 73A et la capacité de l’alternateur monte peut-être à 76-77. En gros, nous en sommes là; ce qui va vraiment se passer sera juste entre ces deux tensions, mais nos graphiques ne sont pas assez bons pour être d’une précision folle.
Maintenant, avec cet exemple, vous pouvez vraiment voir comment la puissance est partagée entre les deux batteries. Votre batterie de démarrage ne veut pas grand-chose, car elle est trop pleine pour en prendre beaucoup plus à une tension aussi basse, et la tension est encore trop élevée pour qu’elle se décharge. Votre batterie auxiliaire va simplement aspirer du courant jusqu’à ce qu’elle baisse la tension de l’alternateur à un niveau où elle est satisfaite.
Maintenant, pour voir ce qui se passait avec votre plate-forme l’autre jour lorsque votre banque auxiliaire était vraiment en panne, voici une courbe pour votre batterie auxiliaire à seulement 20% de charge. C’est assez de différence pour commencer à aspirer le jus de votre batterie de démarrage, comme vous l’avez vu. Je vais d’abord deviner 12,7 V. À 12,7 V, votre alternateur éteint environ 81A, votre batterie de démarrage éteint environ 1A. Votre fourgon veut toujours 30A pour fonctionner, et votre batterie auxiliaire veut aspirer un plein 50A! C’est probablement une assez bonne estimation de la tension, nous sommes à quelques ampères de tout ce qui s’additionne. 82A environ de l’alternateur et de la batterie de démarrage, et 50 de celle-ci entrant dans la recharge de la banque auxiliaire.
Vous pouvez voir où même de petits changements dans mes suppositions sur la création de ces graphiques rendraient le tirage plus difficile de votre batterie de démarrage. Si votre auxiliaire restait moins de 20% de charge, vous tireriez certainement beaucoup plus fort de la batterie de démarrage, car votre alternateur est complètement épuisé. Ma « courbe d’alternateur » aurait facilement pu être généreuse pour cet alternateur de plus de 70A, car je viens de préparer cette partie de la courbe « à l’œil » jusqu’à ce qu’elle ait l’air juste. Contrairement aux piles, je n’ai pas de bonnes données matérielles pour celle-ci, juste assez de connaissances de base sur son fonctionnement pour préparer un graphique.
TL;DR Rien dans le système ne sait vraiment comment distribuer l’électricité, chaque pièce a ses propres caractéristiques de performance, et le système « s’équilibrera » naturellement à la tension qui permet à l’alimentation disponible (de l’alternateur) de répondre à la demande (de l’électronique de la voiture et des deux batteries). banques).