Dynamo og lading av flere batterier

[Ingar]

Dynamoens oppbygging:

En moderne dynamo er egentlig en 3-fase vekselstrømsgenerator. En enkel innretning som består av få komponenter:

• Statorviklinger (rødt på tegningen):
  Ladestrømmen genereres i de 3 fast monterte kabelviklingene, fordelt 120grader i periferien av dynamoen .
• Hovedlikeretter (blått):
  Via B+ terminalen gir den likestrøm for lading av batteriet.
  Statorviklingene avgir vekselstrøm som skifter polaritet flere ganger i sekundet, er polariteten feil blir strømretningen snudd riktig vei av likeretteren.
  Består av 6 dioder (pilsymbol på skjemaet lenger ned), en elektronisk komponent som kun leder strøm i pilretningen.
  Diodene er ofte presset inn i aluminiumsplater for kjøling.
• Anker (gult):
  Strømstyrken gjennom det roterende ankeret bestemmer hvor mye effekt som genereres i statorviklingene.
  Drives rundt av vifteremmen. Jo mer effekt dynamoen avgir, jo tyngre er det for motoren å drive ankeret rundt. Dynamoen omvandler på denne måten motorkraft til ladestrøm.
• Slepebørstene (grønne):
  Ligger an mot sleperingene (brune) på ankerets aksling og gjør det mulig å tilføre strøm til kabelviklingen i ankeret. (Gnistsikre dynamoer, bl.a. brukt av Volvo Penta, har ikke børster, benytter annen metode for magnetisering av anker)
• D+ likeretter:
  For å unngå at batteriet utlades via anker/regulator når motoren er stoppet taes ankerstrømmen ut via 3 ekstra dioder. De andre 3 dioder deles med hovedlikeretteren. Ofte montert på samme kjøleplater som denne.
• Regulatoren (lilla):
  Regulerer strømmen gjennom ankeret slik at spenningen på batteriet er ca 14.4 V for konvensjonelle blybatterier ved romtemperatur.
  Normalt er regulatoren fastmontert på dynamoen.
  Mest vanlig i Europa er "Bosch-type", kobling til børster (DF) og strømforsyning skjer direkte via kontakter når den monteres.
  
  
  
  
  
   

Tilkoblingspunkter på dynamo, alternative betegnelser i parentes:

• D+ (61, Lamp, Ind.) er koblet til batteriets plusspol via ladelampe og tenningsnøkkel.
• B+ er koblet direkte til plusspolen på batteriet, ofte via plusspolen på selvstarter.
• B- er normalt innvendig koblet til gods i dynamoen og videre, via motor gods, til batteri minus med tykk kabel.
• W (aux) er tilkobling til turteller for dieselmotorer, ikke alle dynamoer har dette uttaket.

 

Skjema:

Bakgrunnsfarger er tilsvarende splitt-tegningen først i innlegget, ledningsforbindelse markert med sort sirkel.

De blå feltene er likeretteren. Pil-komponentene er dioder, slipper gjennom strøm kun i pilens retning. Disse kan ryke om man bryter forbindelsen mellom batteri og dynamo mens den lader.




Ladeforløp:

• Tenning slås på og det går strøm fra batteriets plusspol, via ladelampe, til D+. Derfra via anker og regulator til batteriets minuspol. Strømmen får lampen til å lyse. (Regulatoren vil slippe strømmen gjennom seg)
• Motor startes og ankeret begynner å rotere. Strømmen gjennom ladelampen gjør at dynamoen genererer litt effekt i statoren. Denne føres tilbake til ankeret via likeretteren for D+ uttaket. Hvilket fører til at mer effekt genereres i statoren. Effekten ut av dynamoen blir altså selvforsterkende og på kort tid vil spenningen på D+ nærme seg batterispenningen. Ladelampen vil slukke siden den har tilnærmet samme spenning på begge sider.
• Regulatoren vil slå av ankerstrømmen når spenningen på D+/B+ er ca 14.4V. Batterispenningen vil gradvis synke og regulatoren slår på ankerstrømmen igjen. Av/på periodene gjentar seg kontinuerlig.
• Når batteriet er ladet opp vil på-perioden reduseres, avhengig av hvor mye forbruk man har i båten mens man kjører og som dynamoen må forsyne direkte.
  Systemet fungerer fordi spenningen på batteriet ikke synker/stiger momentant når ladestrøm slåes av og på, samt at det er litt "slark" i regulatorens respons.

Forbindelsen mellom dynamo og batteri må ikke brytes mens dynamoen lader, det vil sannsynligvis føre til defekt likeretter.
Kablene mellom batteriet og og B+/B- på dynamoen må være dimensjonert slik at det ikke oppstår spenningsfall av betydning. Best utnyttelse av kraftige dynamoer får man ved å bruke regulator som kompenserer for tap ved at den registrerer spenningen på selve batteriet, ikke D+ på dynamoen.
 

---

 

Lade flere batteribanker:
Forskjellige løsninger eksisterer for å sørge for å lade forbruk og startbank når motoren går og samtidig som startbatteriet ikke kan utlades når motoren stoppes.

Kommentar til tegningene:
I de senere år har det blitt mer vanlig med kraftkrevende utstyr som blir benyttet umiddelbart etter oppstart av motor, side-propeller og vinsjer. Da bør disse være tilkoblet startbanken, og lading skje direkte til denne, ikke til forbruk som på tegningene. Forbruk forbindes så via VSR etc.
Samme om man har utstyr ombord som motoren trenger under drift, typisk elektriske pumper for drivstoff og kjølevæske.
 

• Beste løsning for de fleste, spenningsstyrt skille-rele:
  
  
  
  Slår inn og kobler sammen batteribankene  når banken som lades er over en viss spenning, ca 13.6V.
  Enkel oppkobling, kun en kraftig kabel til pluss på hver av batteribankene, samt én til minus som tjener som referanse for elektronikken i releet. Kan også brukes på utenbordsmotorer med ladespole.
  
  
  
  
  Obs: Vanlig VSR sjekker spenningen kun på den éne batteribanken, disse MÅ kobles slik at de sjekker spenningen på den banken som er tilkoblet dynamo, vanligvis start. Ellers vil releet aldri slå inn.
  Det har også kommet et DVSR (dual), dette føler spenningen på begge banker og det spiller da ingen rolle hvilken bank som blir ladet.
  VSR har noe strømtrekk i passiv tilstand, australske BEP oppgir ca 20ma.
  Kina-kopier har dukket opp (Biltema) og fått positiv omtale på forumet, men originalen BEP koster så lite at man neppe bør spare her. Rundt kr 800.

 

• Dårligste løsning, manuell velger:
  Dessverre også den vanligste løsningen. En bryter man må huske å betjene hver gang motoren startes og stoppes. Kan ødelegge dynamoens likeretter hvis den betjenes mens motoren går.
  
  
   
• Skilledioder: Ladestrømmen fra dynamoen passerer gjennom en diode på vei til batteribankene, én diode pr. bank. Diodene fungerer som en enveisventiler og strøm kan derfor ikke passere fra startbatteri til forbruksbank og visa versa. Har normalt uttak for kun 2 banker.
  Dioder har "innebygget" spenningsfall på 0.7V og det kreves derfor dynamo med regulator som føler spenning direkte på batteriet, hvis ikke vil ladespenningen bli 0.7V for lav, noe som fører til vesentlig forlenget ladeforløp.
  Store kjøleribber indikerer at man har skilledioder, dette fordi tapet over diodene forsvinner i varme som må avledes. Effekttap er minst (W) = 0.7 * ladestrøm, kan komme opp i det dobbelte ved høy strøm.
  
   
• Elektronisk relé: Samme funksjon som skilledioder, men mindre tap. (Tapet øker med ladestrøm.) Dyrt og med mye elektronikk.
  Utseende minner om skilledioder, men har mindre dominerende kjøleribber siden varmetapet er mindre. Har ofte uttak for mer enn 2 banker.
  
  
   
• Dynamostyrt relé:
  Konvensjonelt relé som styres fra ladelampe uttaket på dynamoen, lukket så lenge dynamo lader. Ingen elektronikk som trekker strøm når reléet er passivt, men krever tilkobling til D+ på dynamo.
  
  
  
  Tegningen viser koblingsmåte:
  

 

 

 

 

Vedlikeholdslading:
Om man benytter spenningsstyrt relé for dynamo-lading vil én vedlikeholdslader også kunne lade begge batteribanker. Forutsatt at laderen kobles til samme batteri som dynamoen.
Sjekk at laderen er dobbeltisolert, har galvanisk skille mellom 220v og 12v og at den ikke trekker strøm av betydning fra batteriene om 220V i havna skulle falle ut. Ctek oppgir under 1ah/mnd for deres ladere.
Moderne flerstegs-ladere med gnistbeskyttelse kan ikke lade opp batteri som er fullstendig utladet. Man må først lade litt med en vanlig "dum" lader eller koble oppladet batteri i parallell.

---

Koble batterier med forskjellig kapasitet i parallell:

• Myte 1: Under lading vil det minste batteriet lades opp før det andre og vil bli overladet om det ikke kobles ifra. Man må lade ett og ett batteri av gangen ved hjelp av manuell batterivelger.
• Myte 2: Under utlading vil det minste gå tomt før det andre og vil bli skadet av overutlading..
  
  Tegningen viser opp/utlading av lite og stort batteri i parallell.
  Batteriene er symbolisert ved to vannfylte kar, ett stort og ett lite.
  Volum av kar = kapasitet (AHr) på batteri
  Vanntrykk i bunnen av kar = batterispenning
  Trykk på vann inn = ladespenning
  Avdampning = selvutladning
  
  Som man ser vil begge vannkar, selv om de har forskjellig volum (batterikapasitet), alltid ha samme fyllingsgrad (spenning) under fylling og avtapping (lading og forbruk). Det lille karet vil tappes jevnt med det store, det er fysisk umulig at det ene går tomt før det andre. Eller motsatt, at det fylles opp (lades) fortere enn det andre.
  For vanlige blybatterier regnes 12.7 volt flytespenning som fullt batteri og 11.7 volt som tomt. (Flytespenning er det man måler etter at ubelastet batteriet har vært i hviletilstand noen timer)
  
  
  NB: Dette gjelder altså parallellkobling. Seriekoblede 12v batterier i 24v anlegg må ha samme kapasitet.
   
• Myte 3: Uten vedlikeholdslading vil de lade seg ut gjennom hverandre slik at de blir ødelagt.
  Dette er en seiglivet myte som jeg gjennom flere praktiske forsøk har vist ikke holder vann. Se bl.a. her og her. En strøm vil flyte mellom batteriene, men den er så liten at den ikke har noen praktisk betydning så lenge båten er jevnlig i bruk. Dog bør ikke batteriene stå parallellkoblet over vinteren uten vedlikeholdslading.

Alle batterier som lades/utlades i parallell må være basert på samme teknologi, AGM. bly-syre etc.

---

Linker:

• Automotive Electricity and Electronics, AC Generator Design Differences
• AutoSystemPro, Regulation| Charging Systems
• Battery University: Charging Lead Acid
• tbbecker.no

 

[Sydvesten]

Her var det mye matnyttig for meg... det skal være sikkert... Passet utmerket for slik strøm amatører...

 

Jeg drømmer også et slikt opplegg i kjelleren på Stauden, der er også to grønnmalte så da må det bli ny pluss kabel på meg også... om jeg skjønner hvordan jeg skal koble dette da.

[Audifil]

Ok, supert Ingar...

 

Men med et slikt rele koblet inn da blir jo forbruk paralell koblet med start etter at en maskin er i gang, da vil man jo bruke begge banker til start på neste maskin. Dette gjør vel egentlig ikke så mye, men hvis forbruk er tappet veldig mye ned vil ikke det da dra ned kapasiteten til startbatteri og dermed gi en svakere kapasitet til neste maskin? Eller vil ladingen av den maskinen som er i gang kompensere nok for dette?

 

Eller er det bare vås jeg driver med:-)

[Ingar]

Neida, ikke noe vås, det er mye man kan lure på ifm dette.

 

Du forutsetter at startbatteriet blir nedtappet fordi forbruket er utladet.

I praksis skjer ikke dette.

Ett fulladet startbatteri har en flytespenning på ca 12.7V.

Dvs at såsnart dynamoen på den motoren som startes først har ladet opp forbruk til 12.7V vil det slutte å flyte strøm fra start til forbruk.

Og kjører man på med 70A eller mer tar dette bare noen sekunder. Utjevningsstrømmen som i dette tidsrummet flyter fra start til forbruk er også med på å lade opp forbruk og forkorter derved tiden ytterligere.

[index]

Ser at jeg kan få lading på begge batteripakkene ved å kople vedlikeholdsladeren til start i stedet for forbruk, da BEP'en vil slå inn og fordele strømmen. Det hadde jeg ikke tenkt på! Flott forslag!!! Men faren er vel at når jeg øker forbruksbanken til 230Ah slik som jeg har planlagt, så vil BEP'en trippe på grunn av at laderen gir kun 30A. Kanskje jeg burde koplet om slik at forbruksbatteriet er koplet direkte, og startbatteriet slår inn vha BEP'en? Men da risikerer jeg kanskje å ikke få nok lading på forbrukssiden når jeg er på tur? Ikke lett dette her...

[index]

Ser at jeg kan få lading på begge batteripakkene ved å kople vedlikeholdsladeren til start i stedet for forbruk, da BEP'en vil slå inn og fordele strømmen.

Noen som har noen tanker rundt dette? Slik det er nå så har jeg kun lading på forbruksbatteriet. Laderen er på 30A, men har kun en utgang. Men det hadde jo vært greit om startbatteriet kunne fått seg en liten knert nå og da også da...

[eysteind]

Har samme koblings som deg, men eg har kun en 15A Mobitronic. Bør eg koble denne direkte på forbruksbatteriene (345ah) eller via startbatteriet(125ah) og BEB releet?

[index]

Har vært i båten i dag, og studert opplegget litt (blant annet). Slik det er hos meg nå, så er BEP releet koplet på motorsiden av hovedstrømbryteren til startbatteriet. Dete er slik produsenten av releet anbefaler det, da releet har et visst egenforbruk som ellers ville ha tappet av startbatteriet.

Så om jeg skal kople via BEP releet så må det i så fall koples om slik at det har strøm også når hovedstrømbryteren er av. Jeg tror imidlertid at laderen på 30A er for svak til denne type kopling, og at BEP releet vil begynne å trippe hvis forbruksbanken er godt nedtappet ved hjemkomst fra tur.

 

Men en lader på 15A ville jeg ikke engang vurdert å kople via releet. Kople den direkte til forbruksbanken du, det er den som trenger det mest. Og hvis startbatteriet trenger lading en gang i blant, så er det nok bedre med en egen lader til denne. Jeg har lurt litt på å kjøpe en liten automatlader på Biltema for lading av startbatteriet i stedet for den heller uintelligente jeg benytter nå. De har en enkel og grei sak til 299,- som er omtalt her tidligere (testet av Ingar blant annet) og som visstnok fungerte helt greit. Må bare vente til den nye Biltema butikken åpner her om et par uker eller så...

[eysteind]

OK, da blir det direkte på forbruksbatteria. Startbatteriet trenger igrunn ikkje lading, Motoren starter på sekundet, og da skal det ikke lange tida før det er fulladet igjen!

[olpi]

"Startbatteriet trenger nesten ikke lading i det hele tatt, en start av motoren tar ikke mer enn 2-5Ah."

 

Ikke alltid en sannhet.

 

Når man har ankervinsj og baugthruster er disse normalt koblet til startbatteri. Å kopble det til forbruk vil være lite lurt. Etter oppstart skal man av og til først vinsje inn og deretter bruke thruster. I f.eks mye vind og trange forhold kan det hende thruster må brukes ganke mye. Da er et alfa omega at dynamo kan etterfylle startbatteriet raskt. Hvis ikke merker man raskt at thrusteren kapasietet blir mye dårligere.

Det er derfor etter min mening viktig man kobler slik at startbatteriet også kan få mye strøm fra dynamo. I båten jeg kjøpte nå hadde de koblet en lite fillerelè som skulle fungere som et skillerele`. Det fungerte svært dårlig.

Redigert 11.Februar.2006 av OLPI (see edit history)

[Ingar]

så er BEP releet koplet på motorsiden av hovedstrømbryteren til startbatteriet. Dete er slik produsenten av releet anbefaler det, da releet har et visst egenforbruk som ellers ville ha tappet av startbatteriet.

BEP ønsker ikke å gjøre det mer komplisert for sine kunder en nødvendig.

Iom at så godt som alle motorer i utgangspunktet er koblet slik at dynamoen lader startbatterier er det enkleste å beholde det slik.

Men tar man seg bryet med å trekke en ny kable fra dynamoen til forbruk er det best, da kan man sikkert oppgradere dimensjonen på kabelen samtidig.

Man slipper å belaste relé'et samt at risikoen for "oscillering" fjernes.

Strømforbruket til BEP (20ma) kan man så godt som se bort fra, iallfall hvis man har vedlikeholdlading når båten ligger stille i lengre perioder.

Det er lite å vinne på å koble vedlikeholdsladeren til forbruk alene, er start oppladet går det så godt som null strøm den veien.

[index]

Riktig nok, men man risikerer vel at startbatteriet ikke får lading i det hele tatt om man starter opp med en godt uttappet forbruksbank? Og det å ikke få start når man ligger i uthavn er ikke alltid like kjekt...

[Krapyl]

Et av poengene med BEP'en er jo at startbatteriet isoleres fra forbruk i det øyeblikk motoren stoppes. Kommer du til uthavnen med oppladet startbatteri, så sørger BEP for at det ikke tappes ned.

Når jeg lader med landstrømsladeren, kan det gå en stund før startbatteriet legges inn, men med generatoren på motoren kommer det tvert.

[index]

Kommer du til uthavnen med oppladet startbatteri, så sørger BEP for at det ikke tappes ned.

Jovisst, men det tappes jo litt ved hver start da. Og hvis du så har en times gange til neste havn, og forbruksbanken er så nedtappet at BEP'en ikke slår inn på denne tiden, hva da? Og etter en uke eller to med ny havn hver dag, og korte avstander mellom dem?

 

Mulig det er meg som er litt overforsiktig her da, men å ikke få start frister ikke noe videre. Jeg var mer avslappet til dette i den forrige båten, da den hadde sveiv i reserve i tilfelle det var tomt for strøm...

 

Jeg har imidlertid tenkt å øke størrelsen på forbruksbanken i løpet av sesongen, og da kommer jeg nok ikke utenom å kople det på denne måten. Da vil jeg også flytte BEP'en fra motorrommet og opp til koplingsskapet, slik at jeg får mer kontroll på den. Slik motoren bråker så hører jeg ikke om den tripper uansett med dagens løsning....

[Ingar]

BEP slår inn ved 13.7V, dit går det temmelig raskt, som Krapyl sier slår det inn momentant.

Der er videre opp til 14.4 som tar tid.

Og skal du til neste havn bør du lade forbruk til godt over 13.7V før du legger til.

[Skipper Worse]

Med 2X105Ah batterier har den båten aldri hatt problemer med strøm, Index. Den gikk aldri tom eller lav overhodet i de ti årene jeg hadde den, uansett bruk eller ikke-bruk. Korte turer til badeplassen og tilbake? No problem. Ferietur og overnattinger? No problem. Så det er nok ikke noe å bekymre seg for!

[index]

OK. Tar poenget med at det sikkert ikke tar så lang tid før ladingen er oppe i 13,7 volt. Kanskje jeg burde vurdere en ny dynamo også i samme slengen? Den som er nå gir bare 36A etter hva jeg har lest meg til...

[Krapyl]

Jo, det går sikkert å konstruere en situasjon hvor det går galt, men det skal mye til.

Som jeg sier til meg selv, himmelen kan falle i hodet på meg, så det gjelder å være forsiktig.

Det skal mye til for at BEP'en ikke slår inn på en times gange. Har jeg ligget en dag eller to, slår den inn etter få minutter.

Du kan få en BEP med panel slik at du kan tvangstyre den. Jeg valgte den automatiske fordi jeg ville ha et batterisystem fritt for brytere å passe på. Jeg vil ha det slik jeg har det hjemme. Skru på lys og skru på radio uten å rote med hovedbrytere.

[index]

Med 2X105Ah batterier har den båten aldri hatt problemer med strøm, Index. Den gikk aldri tom eller lav overhodet i de ti årene jeg hadde den, uansett bruk eller ikke-bruk.

Merkelig! I sommer holdt strømmen kun til drift av kjøleskapet i et halvt til ett døgn, alt etter hvor langt vi hadde gått i mellomtiden. Og da var termostaten skrudd ned helt til 1 for å begrense forbruket mest mulig! Har våknet mer enn en morgen av en tikkende termostat sist sommer for å si det sånn.. rene alarmen den der .

 

Derfor har jeg skiftet ut skillereleet med et BEP rele, da ladestrømmen til batteri lå på 13,6 volt. Samt montert landstrømslader. Nå skal det riktignok sies at den nye dynamoen du hadde fått tak i var mindre enn den originale, så dette kan ha spilt inn. Men slik den var i sommer, så ble det rett og slett lite strøm av det. Mulig den originale dynamoen var kompensert for skillediode, og den nye ikke var det??

[Skipper Worse]

Snodig. Vi (dvs. jeg ... ) brukte kjøleskapet flittig... Kanskje en ny og bedre dynamo hadde gjort susen, ja.

[Krapyl]

Merkelig! I sommer holdt strømmen kun til drift av kjøleskapet i et halvt til ett døgn,

Ja, absolutt merkelig.

Var jeg deg ville jeg finmålt litt. Dette kan ikke stemme.

Jeg har kjøleboks (Danfosskompressor) og den surrer og går hele tida. (Av/på i henhold til hvordan jeg har satt termostaten). I seilbåt.

Ikkeno problem.

[index]

Kan nok være en ide med en tur i dynamobutikken ja.. Men nå skal det også sies at BEP'en ble montert først i høst, etter at det var slutt på overnattingene for sesongen. Så det er godt mulig at situasjonen er radikalt bedret allerede... Får vel prøve et par helger først før jeg kjøper nye batterier og dynamo!

[index]

Jeg har kjøleboks (Danfosskompressor) og den surrer og går hele tida.

Nå er riktignok kjøleskapet type Supercool da, men det er oppgitt til et forbruk på max 1,5Ah i økonomistilling. Og når jeg stiller termostaten på 1 så burde den bruke enda mindre (tilsvarer temp. på 10-12 grader). Det kan jo være at batteriet er i dårlig form, men etter mine utregninger så er ett batteri på 105Ah i minste laget uansett for et slikt forbruk. Tenkte derfor å skifte dette ut med 2x 110Ah, slik at jeg kan ha kjøling i 2 til 3 døgn. Stort annet er der ikke til å bruke strøm til egentlig... Bortsett fra en liten TV da, men den blir heller skjelden brukt!

[Krapyl]

Nå er jo kjøleboksen litt mer effektiv enn kjøleskapet, men ikke så mye at det betyr noe i denne diskusjonen. Danfos'en sparker inn på ca 4A, og faller tilbake til 2A. Jeg hakke gjort noen diger vitenskapelig greie på det, men jeg anslår at dutycycle ligger rundt 1:20 for å holde temperaturen på 5-6 grader. Med 2 x 125 Ah. I seilbåt hvor motoren blir litt brukt.

Jeg tror vel at du ikke kommer helt opp på ladekurven.

Nå har jeg riktignok 70A generator, så det skal ikke kjøres så lenge før meteret viser "full tank".

[Jawik]

Hei

Ingar har her laget en bra oversikt og jeg ser at dere snakker om lav Ah. Det jeg undres på er hvorfor kan en ikke bar montere dynamo nummer 2 og nummer 3 dersom en har behov for mye strøm - og det har vell de fleste av oss. Også selfølgelig at man har plass nok nede. Ingar nevner ikke noe om dette i sitt innlegg, men jeg mener jeg har hørt og lest et sted at dette er mulig. Lader en forbruksbateri i havn forstyrrer en de fleste dersom en må gi litt på motoren. Lading på tomgang burde redusere ubehaget.

 

Hva sier INGAR til dette mon tro ?