5.1. Альтернатор
Главный двигатель транспортного средства обычно оснащен стандартным автомобильным генератором переменного тока (альтернатором). Стандартные автомобильные генераторы переменного тока (альтернаторы) имеют встроенный регулятор с температурной компенсацией. Температура измеряется в самом регуляторе. Это подходящая схема для автомобилей, где температура батареи будет примерно такой же как температура регулятора.
Более того, в автомобилях аккумулятор практически всегда будет полностью заряжен. Аккумулятор будет разряжен лишь в незначительной степени во время запуска двигателя. После этого генератор выдает достаточную мощность, даже при неработающем двигателе, достаточную для питания всех потребителей и подзарядки аккумулятора. Поскольку аккумулятор фактически никогда глубоко не разряжается, и в целом имеется достаточно времени для зарядки, фаза поглощения, обсуждаемая в главе 4, является излишней. Альтернатор заряжает током, зависящим от оборотов двигателя, пока не будет достигнуто заданное плавающее напряжение. Затем альтернатор переключается на постоянное напряжение. Как правило, напряжение предварительно устанавливается на уровне 2,33 В/элемент при 20°C, т.е. 14 В для 12 В для систем и 28 В для систем 24 В.
Эта система зарядки отлично работает при соблюдении следующих условий:
- батарея представляет собой автомобильную батарею с плоской пластиной
- аккумулятор почти всегда полностью заряжен
- разница температур между регулятором на генераторе и батареей ограничена
- падение напряжения на кабеле между батареей и генератором пренебрежимо мало (т.е. менее 0,1 В, включая переключатели, изоляторы и т.д.).
Проблемы возникают, как только одно из вышеперечисленных условий перестает выполняться.
В следующих разделах кратко рассматривается практика зарядки аккумуляторов с помощью альтернатора.
Для исчерпывающего обсуждения генераторов переменного тока, регуляторов генератора, изоляторов и другого сопутствующего оборудования, я рекомендую прочитать стандартную работу Найджела Калдера "Руководство по механике и электрике для владельцев лодок", а также посетить сайты компании Ample Power (amplepower.com), Balmar (balmar.net) и Heart Interface. (xantrex.com).
5.2. Когда альтернатор должен заряжать более одной батареи
5.2.1. Введение
Минимально необходимыми на борту являются две батареи: одна для запуска главного двигателя и домашняя (или вспомогательная/ сервисная) батарея.
Для того чтобы двигатель всегда можно было запустить, все дополнительное оборудование (навигационное оборудование, освещение, автопилот, холодильник и т.д.) питается от домашней батареи. Стартерная батарея (иногда 2, для двух двигателей) не должна иметь никакой другой нагрузки, кроме запуска основного двигателя, и никогда не допускайте ее разрядки иначе двигатель невозможно будет запустить. Часто на борту имеется третий аккумулятор - аккумулятор подруливающего устройства, и может быть даже четвертый - аккумулятор электроники (навигации) батарея электроники (навигации).
Батареи отделяются друг от друга с помощью реле, диодных изоляторов или других устройств, которые будут кратко рассмотрены в следующих разделах. В больших системах стартерная батарея часто имеет свой собственный генератор переменного тока. Напряжение аккумуляторов также может быть разным: одни 12 В (стартовый и электронный), другие 24 В (дом и подруливающее устройство)
5.2.2. Проблема
При использовании стандартного автомобильного альтернатора-регулятора для одновременной зарядки нескольких батарей возникают следующие проблемы:
- В некоторых транспортных средствах кабели часто намного длиннее, чем в обычном автомобиле, поэтому падение напряжения между альтернатором и аккумулятором больше, чем обычно (пример: падение напряжения на кабеле длиной 5 метров, сечением 10 мм2 сечение составляет 0,5 В при токе 50 А)
- Диодные батарейные изоляторы вызывают дополнительное падение напряжения: от 0,4 до 0,8 В для кремниевых диодов и от 0,1 до 0,4 В для транзисторов FET, используемых в качестве диодов.
- Генератор переменного тока в моторном отсеке регистрирует температуру окружающей среды 40°C или даже выше, в то время как домашняя батарея, расположенная ниже в отсеке, намного холоднее, например, 20°C. Это приводит к дополнительному пониженному напряжению примерно 0,6 В или даже 1,2 В в системах 12В или в 24 В соответственно.
- Домашняя батарея обычно глубоко разряжена, и ее действительно следует заряжать высоким (абсорбционным) напряжением. Это особенно актуально, когда генератор переменного тока на главном двигателе является единственным единственным источником энергии и работает недолго каждый день, чтобы зарядить батареи
- В отличие от этого, стартерная батарея и часто также батарея подруливающего устройства практически всегда полностью заряжены и не нуждаются в поглощающей зарядке.
