Ok, ci è voluto un po ‘ per digitare una risposta migliore. Preparatevi, è un muro gigante di testo. Non è completamente complicato, ma ci vogliono un sacco di parole per cercare di spiegare e dare un senso.
Volevo prendere un paio di illustrazioni per renderlo un po ‘ più sensato, ma ho passato la maggior parte del mio tempo a mangiare perlustrando Internet per vedere se qualcuno aveva già le illustrazioni giuste e nessuno l’ha fatto. Non c’è da stupirsi che nessuno di solito capisca come funziona questa roba. Ho fatto abbastanza caccia per assicurarsi che le mie informazioni sono giuste, e appena fatto le mie illustrazioni dopo il lavoro. Se ho la possibilità più tardi questa settimana, forse posso scrivere questo molto più bello da qualche altra parte, e offrirlo come riferimento.
Prima che tutto ciò abbia senso, devi essere in grado di vedere come ogni pezzo agisce sotto diversi carichi elettrici, ma ci sono molte variabili che cambiano le cose. Queste illustrazioni non sono accurate per dire a nessuna configurazione particolare, ma sono “giuste” per l’alternatore di serie e la batteria di avviamento che si ottiene in un E-150 il tuo anno, e si spera abbastanza buono per spiegare il concetto.
Prima di tutto, l’alternatore. La maggior parte dei grafici per quelli mostrano la corrente di uscita massima che si può ottenere a seconda della velocità dell’alternatore o del motore, che in realtà non ci aiuta molto. Quello che si ha realmente bisogno di vedere è ciò che il vostro alternatore farà ad una velocità di crociera fissa come si aumenta il carico su di esso. A velocità di crociera, si può vedere la tensione di uscita del vostro alternatore è per lo più piatta fino a qualche parte intorno alla sua potenza nominale, e da qualche parte dopo che, come si mette più carico su di esso, la tensione è in grado di mettere fuori gocce. Per la parte piatta del grafico, il regolatore di tensione sta alzando il campo nell’alternatore per mantenere alta la tensione. Una volta che il campo è a pieno regime, questo è tutto quello che hai, e la tensione scende rapidamente dopo che come si aumenta la domanda di corrente.
Il prossimo è ciò che la batteria di avviamento fa a diversi livelli attuali. Questa è stata la parte più difficile da trovare, e ho finito per estrarre queste informazioni da alcuni grafici di batteria davvero buoni messi insieme da un ragazzo barca per Home Power magazine. Tutto su quella prima curva che collego cambia sia con quanto è grande la tua batteria, sia con quanto è scarica, quindi ne ho fatto uno per ciascuna delle diverse situazioni che dovremmo guardare per capire come funziona il tuo isolatore. Per questo primo, sta assumendo una batteria al piombo da 75Ah (fondamentalmente la batteria del gruppo 65 nella tua Econoline). Mentre guardi a sinistra dello zero sul fondo, questa è la corrente di scarica, con la batteria che fornisce energia, e a destra c’è la corrente di carica, con il potere che viene messo nella batteria. Quello che puoi leggere approssimativamente da questo grafico è la tensione. Questo grafico ha i numeri di tensione giusti per la batteria che è carica al 90%, il che è abbastanza normale per aver sparato su un furgone che è seduto per un po’.
Ora, diamo un’occhiata alla prima e più semplice combinazione, solo l’alternatore e la batteria di partenza. Subito dopo aver acceso il furgone, l’alternatore calcia fino a 14-14, 5 V o giù di lì. La pompa del carburante e l’elettronica del tuo furgone probabilmente stanno prendendo forse 30A per funzionare, quindi il tuo sistema sarà probabilmente intorno a 14.2 V-devi” indovinare ” prima per capirlo, e poi tornare indietro e aggiungere le cose per vedere se la tua ipotesi era giusta. Ciò che è importante vedere è che la batteria e l’alternatore sono legati insieme, quindi devono essere alla stessa tensione. A 14.2 V, l’alternatore può mettere fuori circa 45A ,e la batteria “vuole” circa 8A vale la pena di carica, così 14.2 V è giusto se il resto del sistema è esigente circa 37A proprio allora.
Ora con la semplice combo, andiamo a manovella i fari e si gira la ventola in basso, così adesso siamo sollevati nostro carico, per esempio, 37A a 50A. A 50A di uscita dell’alternatore è a circa 14.1 V, ma la batteria ha ancora voglia qualche tassa, troppo, ma guardando la batteria grafico, la corrente di carica della batteria è probabilmente andando a cadere più come 6A. Così ora il tuo alternatore è di mettere 14.1 V per l’alimentazione 50A per l’auto e 6A per la batteria.
Va bene, è ora di sovraccaricare l’alternatore. Manovella il calore su max (quei ventilatori disegnano circa 20A su max), accendi l’aria posteriore e forse i sedili riscaldati o qualcosa del genere. Capovolgere i tergicristalli, ottenere tutto in corso. Ora abbiamo circa 90A della domanda nel sistema. Questo è molto più di quanto l’alternatore può mettere fuori da solo al di sopra di 12V, e se ti fidi del grafico leggermente fittizio che ho fatto, il tuo alternatore può mettere fuori solo circa 11,5 V a quel carico. Batteria in soccorso! È ancora connesso, e se fosse effettivamente a 11.5 V, sarebbe davvero mettere fuori un po ‘ di succo! Quello che succederà davvero è che il sistema si stabilirà a qualsiasi tensione la corrente di uscita dalla batteria e l’alternatore si sommerà a 90A. Guardando il grafico, a me sembra circa 12.5 V. A 12.5 V, l’alternatore può ancora sfornare 85A, e la batteria sta per mettere fuori il restante 5A.
Ho scelto la situazione semplice prima perché questo deve avere un senso prima di poter capire cosa succede quando si getta in una seconda banca della batteria con una carica diversa. In questo semplice esempio hai già due cose che possono mettere fuori il potere (alternatore e batteria) che devono “decidere” come condividere il carico. Il fatto è, non è davvero tanto una ” decisione.”Ogni cosa ha il proprio comportamento naturale che il grafico cerca di dare un senso, e il sistema ha una “legge naturale”, che è che la tensione per tutti i pezzi che stiamo guardando sarà sempre la stessa (perché sono direttamente collegati). Quindi, l’alternatore e la batteria aumenteranno o diminuiranno l’uscita fino a quando la tensione si stabilizzerà tra di loro. È un po ‘ un atto di equilibrio fisico.
Ora, torniamo al primo esempio in cui hai appena avviato il furgone e hai un carico di sistema 30A ragionevole, ma ora aggiungiamo le batterie della tua casa. Diciamo che la vostra banca della batteria è 200Ah, equivalente a quasi tre di quelle batterie di avviamento in termini di dimensioni-Voglio esagerare un po ‘ le cose in modo che sia più facile vedere l’effetto nei diversi grafici. La banca della batteria è carica solo del 50% quando il relè isolatore lo collega all’alternatore e alla batteria di avviamento, quindi il suo grafico è simile a questo. La forma è molto simile, ma le correnti sono molto più grandi (perché la banca è più grande) e le tensioni sono più basse (perché la banca è dimezzata). Il sistema del tuo furgone vuole ancora circa 30A per gestire le proprie cose.
Così ora, con quel relè collegato, la legge “tutte le tensioni sono uguali” si applica a tutti e tre i pezzi. Per capire cosa farà, devo indovinare di nuovo una tensione per iniziare. Posso fare un’ipotesi istruita e dire che forse il sistema funzionerà a 13.5 V, che sembra piuttosto vicino. Vediamo, alle 13.5V il nostro alternatore emette circa 75A, e la nostra richiesta è 30A (dall’elettronica dell’auto) più circa 3A (ciò che la piccola batteria per lo più carica vuole a quella tensione) e un enorme 60A che la nostra banca di batterie affamata vuole a quella tensione. Questo è un carico totale di 93A, più di quanto l’alternatore sta mettendo fuori, quindi ho ovviamente indovinato male. Se provo di nuovo viene fuori più vicino – A 13.4 V, il carico è 30A auto, ancora circa 3A batteria di avviamento (troppo piccolo un cambiamento per dire), ma fino a circa 40A sulla banca della batteria. L ” alternatore può mettere fuori solo un paio di ampere, pure. Quindi il carico scende a 73A,e la capacità dell’alternatore si insinua fino a 76-77. Fondamentalmente, siamo lì; quello che succederà davvero sarà solo tra queste due tensioni, ma i nostri grafici non sono abbastanza buoni per essere estremamente precisi.
Ora, con questo esempio, puoi davvero vedere come la potenza viene divisa tra i due banchi di batterie. La batteria di partenza non vuole molto, perché è troppo piena per prendere molto di più a quella bassa di una tensione, e la tensione è ancora troppo alta per scaricarla. La tua banca batteria aux sta per aspirare corrente fino a quando non scende la tensione dell’alternatore fino a un livello in cui viene soddisfatta.
Ora, per vedere cosa stava succedendo con il tuo rig l’altro giorno quando la tua banca aux era davvero giù, ecco una curva per la tua batteria aux a solo il 20% di carica. Questo è abbastanza di una differenza per iniziare a succhiare il succo dalla batteria di partenza, proprio come hai visto. Prima indovino 12.7 V. A 12.7 V, l’alternatore sta mettendo fuori circa 81A, la batteria di avvio è in realtà mettendo fuori circa 1A. Il tuo furgone vuole ancora 30A per funzionare, e la batteria aux vuole aspirare un pieno 50A! Probabilmente è una buona ipotesi sulla tensione, siamo a un paio di ampere di tutto ciò che si somma. 82A o giù di lì dall’alternatore e avviare la batteria, e 50 di esso andando in ricarica la banca ausiliaria.
Puoi vedere dove anche piccoli cambiamenti nelle mie ipotesi sul rendere quei grafici renderebbero più difficile disegnare dalla batteria di partenza. Se il vostro aux era inferiore al 20% di carica a sinistra, ci si sarebbe sicuramente tirare molto più difficile dalla batteria di partenza, dal momento che il vostro alternatore è completamente maxed fuori. La mia “curva dell’alternatore” avrebbe potuto facilmente essere generosa anche per quell’alternatore oltre i 70A, dal momento che ho appena cucinato quella parte della curva “a occhio” fino a quando non sembrava giusta. A differenza delle batterie, non ho buoni dati concreti per quello, basta una conoscenza di base di come funziona per cucinare un grafico.
TL;DR Nulla nel sistema sa davvero come distribuire l’elettricità, ogni pezzo ha solo le proprie caratteristiche prestazionali, e il sistema “bilancerà” naturalmente a qualsiasi tensione renda disponibile l’alimentazione (dall’alternatore) soddisfare la domanda (dall’elettronica dell’auto e dai due banchi di batterie).