Vem levererar strömmen?

[CarpeVentum3 0]

Min båt har 12V/115A generator och 240Ah batteribank. Mitt ankarspel drar 90A och bogpropellern 200A. När jag kör spelet eller bogisen: varifrån kommer strömmen (om båtmotorn går)?

[forgus31 139]

Ingen aning i det enskilda fallet men troligast är att man nyttjar startbatteriet som är tänkt för stora strömmar och samtidigt får man ström från generatorn. Bogisen tar ju mer än generatorn ger med väldigt korta perioder men ankarspelet klarar generatorn av. Men även där är 90A inte så mycket om det är t.ex 1 minut för att få upp ankaret så blir det bara 1,5Ah om nu motorn skulle vara avstängd. Ett batteri för start eller bogprop behöver alltså inte ha så stor kapacitet i Ah men ska klara stora strömmar. En batteribank med flertal förbruknngsbatterier klarar också av detta så sitter de lättare till än startbatteriet kan strömmen mycket väl komma från husbatterierna.

Ibland sätter man ett litet startbatteri vid stora strömförbrukare. Ankarspelet i fören kan ju ta ström från samma batteri och man slipper långa jättetjocka kablar så det är ett smart drag. Det kan ju sitta alldeles intill bogis och förspel. Laddningen till detta batteri räcker mer än väl med vanlig 2,5kvmm.

 

[guestsson 487]

Frågan går inte så enkelt att svara på, men ett sätt att se saken är att batteribanken måste släppa till all ström generatorn inte förmår lämna.

Varför undrar du?

[CarpeVentum3 0]

Jag undrar därför att jag är nyfiken och vill gärna veta hur saker och ting funkar.

Jag vet inte om jag tror på ditt sätt att se det, alltså att först ger generatorn vad den kan/behöver ge och sedan fyller batteriet upp med resten, i fallet med bogisen skulle det bli 200-115 dvs 85A.

Ett annat sätt att se det är att generatorns regulator känner ju av batteriets laddningstillstånd, så om batteriet är fulladdat skulle det inte bli mycket ström från generatorn. Då skulle praktiskt taget all ström tas från batteriet även när jag kör ankarspelet. Fast frågan är ju hur regulatorn reagerar när jag tar ut mycket ström från ett fulladdat batteri. Förmodligen är det här nyckeln till att förstå det hela ligger!

Så min ursprungliga fråga kan omformuleras enligt: hur reagerar laddningsrulatorn när man tar ut mycket ström från ett fulladdat batteri?

[robert99 64]

Jag tror helt enkelt att när du tar ut mycket ström, dvs många ampere ur batteribanken, sjunker polspänningen kraftigt. Det känner laddregulatorn av och vill höja den till kanske 14 volt, varför generatorn ger allt vad den har kapacitet för. Är det så, någon annan kan detta bättre för jag bara gissar,  så kommer strömmen från batteribanken till ankarspelet och bogpropellern, men den fylls på samtidigt från generatorn i förhållande till generators kapacitet och hur spänningen sjunker. Men frågan har ingen praktisk betydelse så egentligen förstår jag inte problemet.

[forgus31 139]

Generatorn är på bilar och båtar är normalt spänningsreglerade vilket passar blybatterier, de tar vad de behöver och fulla tar de nästan ingen laddström, typiskt 0,5A för ett 80Ah fritidsbatt vid 14,5V.  Generatorn jobbar fullt för att ge c:a 14,5V, normalt går alltså generatorn i tomme.

Fullt batteri orkar ändå inte hålla uppe spänningen mer än nån sekund. Regulatorn ser till att generatorn ger allt den klarar=115A ifall det behövs, förutsatt att motorvarvet är lite högre än tomgång. Beror på remskivorna dvs utväxlingen.

Ankarspelet kommer då att drivas av generatorn och lite ström kan ladda samtidigt, spänning c:a 14,5V på batteriet. Minus spänningsfall i laddkabeln om det inte finns senseledning till generatorn från batteriet. Generatorn behöver ändå inte ansträngas helt som synes.

Bogprop. tar så mycket att generatorns strömbegränsning maximerar till 115A och resten skjuts till från batteriet/batterierna. I detta fall sjunker spänningen, 12V eller så.

Utan motor igång får batteriet ge vad det klarar. Bra då om det är gott om ström, kraftig bank eller ett startbatteri gå på ett ut. Litet startbatteri klarar 200A också. Räcker med 60Ah startbatteri eller så.

Hoppsan inlägget försvann. Turligt nog spaarat med Ctrl-C, bara att klistra in igen.

Såg då att Robert redan gett rätt svar men klistrar ändå in min text.

[guestsson 487]

@CarpeVentum3

Jag vet inte om jag tror på ditt sätt att se det, alltså att först ger generatorn vad den kan/behöver ge och sedan fyller batteriet upp med resten, i fallet med bogisen skulle det bli 200-115 dvs 85

Det är nog inte så mycket val annat än att tro. Mitt svar att i det fall generatorn inte räcker så måste resten levereras av batteribanken, är inte precis gripet ur luften.

Det följer av naturlagarna, fysikens allmänna kontinuiteslag, i detta fall uttryckt i Kirchhoffs strömlag. 

[Gäst sdk780]

Nej det är ju ett faktum helt enkelt! Egentligen lite märklig fråga :-) men OK, frågar man inte så får man inget veta.

[Gäst sdk780]

Vad baserar Dig dig på att 2,5 mm² är tillräckligt? Det är allt för klent om man skall ladda ett extrabatteri ett stycke undan generatorn. Bästa sättet idag att ladda ett extrabatteri som t ex sitter i fören långt ifrån generator är t ex en ctek D250S DUAL, den matas med 12 volt och laddar som en vanlig helautomatisk 230 volts laddare och kan sättas vid extrabatteriet och matas med förhållandevis klena kablar direkt från huvudbatteribank/generator.

[forgus31 139]

Batteriet kommer alltid vara fullt då det nyttjas korta stunder. Laddströmmen till fullt batteri är låg.

 

Ett problem i sammanhanget är avsäkringen av den klena ledaren så din variant med Cetec löser det snyggt. Strömmen kan ju annars bli stor i den klena ledaren om bogbatteriet kopplas direkt på batteribanken. Skulle då behövas en strömbegränsning, t.ex en kraftig strålastarlampa.

 

 

[Hasse_O 28]

Om du tex har en bogpropeller i fören på båten och batteribanken och generatorn med motor i aktern så uppstår ett regält spänningsfall fram till bogpropellern när denna körs. Det krävs långa och mycket tjocka kablar (typ 90mm2) för att förlusterna skall bli låga eller för att få tillräcklig effekt i bogpropellern. Generatorn lär nog ge vad den orkar i detta fall och batterierna resten. Men risken är ändå att du inte får ut full effekt på bogpropellern.

Bättre då med en förlig batteribank nära bogpropellern, då blir strömstyrkan till förbrukaren mycket bättre och man kan även välja en inte fullt så tjock dimension på kablarna. Generator kommer även då att ladda i princip vad den förmår men effekten till bogpropellern blir bättre.

Naturligtvis är det bra att ha motorn igång och högförbrukren kopplad till ett batteri som laddas av generatorn samtidigt som den levererar till förbrukaren, men det mesta kommer ändå att tas från batteriet. Dock tror jag att den största vinsten ligger i att det du slippar ta från batteriet blir kvar i batteriet, detta är bra eftersom det tar längre tid att ladda i än att ta ut samma strömmängd ur ett batteri, och därmed bättre verkningsgrad på din tillgänliga laddeffekt.

Generatorn lämnar 60-120 A som max ( ca 800 - 1500W) vanligtvis betydligt mindre

En bogpropeller drar 4000-7000W kontinuerligt under drift (ca 300 - 600A)

[Flipperskeppare 40]

Som svar på trådskaparens fråga kan en liknelse med en pump och ett vattentorn vara lämplig. Pumpen motsvarar generatorn som hela tiden pumpar upp vatten till vattentornet. Om det sen uppstår en stor förbrukning, t ex när alla ska duscha samtidigt på morgonen, så kommer uttaget ur tornet bli större än vad pumpen hinner pumpa upp med följd att nivån sjunker. Efter ett tag, när alla duschat klart, kommer nivån åter börja stiga och när det är fullt stängs pumpen av. I generatorfallet stängs inte generatorn av, men eftersom det är samma nivå på spänning i ett fullt batteri som generatorn levererar så kommer ingen ny ström föras in i batteriet. 

Problemet med CTEC Dual är att den kostar skjortan utan att jag egentligen kan se nyttan i det här fallet. Bättre då att koppla ihop batterierna med en kabel och acceptera att utjämningen mellan batterierna kanske tar en stund. Det är inga stora mängder Ah som ska flyttas mellan batterierna. En bogpropeller som används 10 sekunder förbrukar mindre än en Ah.

3000 W / 360 = 8 Wh = 0,7 Ah

Just en bogpropeller används extremt korta tider så jag kan tänka mig att det kan funka med två batterier sammankoppade med 2,5 mm2 kabel där kabeln är säkrad med 16 A. Vore intressant att testa ifall strömrusningen i kabeln blir så stor att säkringen hinner lösa ut.

Bättre är annars kanske att använda en något grövre kabel och säkring, t ex 10 mm2 / 35 A eller 16 mm2 / 50 A.

Om man är orolig för att batteriet hos bogpropellern blir snedbelastat så är det bara att byta plats på dom en gång per år. Min batteribank består av tre identiska batterier, varav ett sitter hos bogpropellern, sammankopplat med en 25 mm2 kabel. Det funkar utmärkt.

[bhemac 2 859]

Om man sätter tångamperemetern på sladden från generatorn och slår på invertern med kaffebryggaren (50A) så händer det först ingenting. Sen stiger strömmen på några sekunder till nästan 50A. Generatorns regulator reagerar helt enkelt inte direkt.

Mitt ankarspel (900W) har ett eget batteri, detta laddas via egen solpanel på 25W. Ankarspelet brukar ta 30-50A och tar då in 20m kätting/min. Det innebär att det åtgår drygt 1 Ah inkl Peukert vid en normal ankring. Att fälla ankaret tar betydligt mindre så 2Ah räcker till mer än väl för ankare ner/upp. En 25W solpanel ger i snitt 10Ah/dag under sommaren så solen räcker till för 5 ankringar, sen räcker batteriet för ytterligare 20 ankringar utan att vi tar ut för mycket ur det. Jag har även en 6mm2 från motor till ankarspelsbatteriet, normalt frånkopplad och har aldrig behövts. Men med tanke på hur lite laddning som behövs så är 6mm2 mer än tillräckligt. Skulle man försöka ta ut 30A via kabeln så blir spänningsfallet ca 1,3V. Helt acceptabelt om förliga batteriet skull ha tagit slut, jag har ändå tillräckligt med spänning från motor/husbatterierna. En normal laddning från motorn på 5-10A ger fortfarande bra laddning, 13,6V räcker för att ladda batteriet till 80-90%. Spänningsfallet i kabeln är ju beroende på strömmen vilket är praktiskt i detta fallet.

Hade jag inte haft solpanelen så hade jag ändå haft solcellsregulatorn och matat den via en 10A DC/DC omvandlare för en hundralapp.

[CarpeVentum3 0]

Det är nåt som inte stämmer här! Om man tar ut mycket ström ur ett batteri, sjunker polspänningen -JA! Det kommer generatorn att känna av -JA! Då kommer den att ge allt den har kapacitet för -NEJ -inte nödvändigtvis.

Om generatorn kan ge 115A och det behövs 90A landar ditt, och andras, resonnemang i att generatorn ger allt som behövs och batteriet ger ingenting. Men om inte batteriet behöver ge nånting kommer inte polspänningen att sjunka, och då kommer inte generatorn att reagera som du tror.

Jag tor inte att lösningen är så enkel som att först ger generatorn allt, sedan fyller batteriet upp med resten om det behövs.

 

 

[CarpeVentum3 0]

Guestsson, du får det nu att låta så enkelt, så jag förstår inte varför du i ditt första svar till mig skrev att frågan går inte enkelt att svara på.

Men jag tror du har rätt: frågan går inte så enkelt att svara på. Läs mitt svar till robert99 så tror jag du inser svagheten i ditt resonnemanget.

Synd ingen av oss är elektroingenjörer, för då skulle vi nog kunna lista ut det hela. Personligen tror jag att även i fallet med endast ankarspelet kommer både generator och batteri att bidraga, med fördelning enligt vedertagna fysikaliska lagar, där tyvärr Kirchhoffs strömlag inte ensamt räcker för att ge svar på frågan.

[bhemac 2 859]

Något standard svar finns inte, det finns flera faktorer som påverkar, batteriernas laddningstillstånd, ålder, kondition och storlek. Generatorns och laddningsregulatorns statistik. Men i princip är det batteriet som börjar leverera, sen kommer generatorn in, mer eller mindre.

[CarpeVentum3 0]

hej igen

ni som tror att först ger generatorn allt den kan/behöver ge, sedan fyller batteriet upp om det behövs. Här kommer ytterligare några helt amatörmässiga tankar, helt avsedda för er:

I min båt har jag sammanlagd 10 m (plus + minus) kabel från batteri till ankarspel/bogprop. Kabelarea 90 kvadratmm. Ankarspelet drar 90 A maxbelastad (även när båtmotorn inte går, förstås). Det måste innebära mycket grovt förenklat att resistansen för kabel plus ankarspelmotor vid den belastningen är ca 12/ 90, dvs ca 0,13 ohm varav kabeln svarar för 0.0173x10/90 =försumbart. Här är jag dock osäker; vg rätta mig om jag har fel.

OK, nu startar vi båtmotorn och lägger den på ett varv där generatorn har förutsättningar att ladda allt den orkar. Batteriet är fulladdad, så det drar ingen ström att tala om.

NU börjar vi köra ankarspelet. Det innebär att vi nästan kortsluter batteriet med 0,13 ohm.

Vad ni påstår är att batteriet i det läget lutar sig lugnt tillbaka med armarna i kors och låter generatorn sköta hela strömförsörjningen till ankarspelet, via batteriets poler. Coolt, sa batteriet!

Kanske är det följande mera troligt: vid låga/måttliga ankarspelsbelastningar sjunker inte polspänningen särskilt mycket, varför generatorn inte ser något skäl att mosa fram ström att tala om. Då kommer i stället batteriet att få leverera. I takt med att belastningen på ankarspelet ökar kommer spånningsfallet over polerna att öka pga allt högre ström genom batteriet,  och då kommer generatorn att se en större spänningsdifferens mot dess ca 14 -14,5 V, och då kommer den också att vilja vara med och spela.

Då har vi alltså kommit till att det är batteriet som börjar att ge ström, och att vid ökande belastning kommer generatorn att i allt högre grad hjälpa till. Fast jag skulle inte bli förvånad om det alltid är batteriet som mosar fram mest ström. Detta är alltså en förklaring helt motsatt den ni presenterar.

Fan, finns det inte en elektroingenjör där ute som kan bemöda sig att klämma fram rätt svar.

[guestsson 487]

@CarpeVentum3







Förlåt om jag verkade dryg.



Att:

Ström generator + ström från batteri - ström till förbrukare = 0 råder det ingen tvekan om och denna ekvation gäller vid varje tidpunkt, t.ex. även när motorn är avstängd och om batteriet laddas dvs ström från batteri antar ett negativt värde.



Men fördelningen mellan vad som i varje ögonblick levereras till/från batteri resp. från generatorn är mycket komplicerat. Det krävs mängder av info om sådant som batteriets laddningstillstånd, batteriets och generatorns/laddningsreguatorns karaktäristik, ledningsresistanser, generatorvarvtal, temperatur  .....



Därför går din fråga inte så enkelt att svara på. 

[toaen 510]

Har frågan egentligen så stor betydelse. Mer än akademisk. Svaret finns ju i princip i tråden.

Det finns ett klassiskt uttyck som vår leverantör av dataloggrar anväde sig av i reklamen. Att mäta är att vet

Om jag var intreserad av att veta exakt hur strömmen flyter i de olika ledningarna och apparatena skulle jag kopplat in en datalogger och mätt i ett flertal punkter - både ström och spänning. Och dessutom under olika laddningsförhållande. 

Nu är jag ju mer parktier än teoretiker så fungerar en anläggning tillfredställande så är det helt ok även om jag inte på milliamperen förstår exakt.

När vi just hade startat närradion i Sotenäs, hade nån satt upp ett anslag på studiorutan

Teori - man vet allt, men inget fungerar.

Praktik - allt fungerar, men ingen vet varför.

På denna arbetsplats är teori och praktk förenade.

Inget fungerar och ingen vet varför 

[CarpeVentum3 0]

toaen!

För mig har frågan stor akademisk betydelse. Det tyckte nog Eratosthenes också när han satt och funderade på om jorden var rund eller platt. Fast det fanns nog många som undrade om det hade någon betydelse och inte förstod problemet.

Inga jämförelser i övrigt, förstås

[toaen 510]

Då är det bara för dig  till att börja räkna. Förståelsen för el är ju till övervägande matematik.

[guestsson 487]

Jovisst är det så, det enda som fattas är en karaktäristika för ingående komponenter så att dessa kan modelleras som matematiska funktioner. För linjära nät gäller Ohms lag, men detta är inget linjärt problem och det mesta av den information som behövs för att kunna bestämma de matematiska funktionerna saknas.

En ingenjör är chanslös att lösa detta utan att mäta, vad som behövs är ett orakel.

[CarpeVentum3 0]

Nu tycker jag nog både du och toaen krånglar till det hela. Vad jag sökte var förstås en kvalitativ snarare än kvantitativ förståelse för vad som sker.

Man kan väl säga att inläggen har visat att det finns två praktiskt taget diametralt motsatta uppfattningar, som båda naturligtvis inte kan vara sanna.

För egen del tycker jag att jag har kommit till insikt om problemets lösning - i kvalitativa termer, som sagt - så därmed är jag nöjd och tackar för alla intressanta inlägg.

 

[Gäst Kalman]

Kan inte låta bli att lägga mig i lite och komma med mina synpunkter.

Generatorn, vi förutsätter den har en bra regulator, ger ingen ström om ingen tar emot strömmen i andra änden. Elström skapas och förbrukas i samma ögonblick, det är en energibärare, inte en energikälla så att säga. Energin som kommer ut när man förbrukar elen har man lagt ner i den andra änden, plus förluster som vanligt. Vi bortser från det nu.

Vänta med anklarspelat. Vi tar ett tomt och ett halvfyllt samt ett fyllt batteri. Ingen är sulfaterad, förmågan att ta emot laddningsström är lika.

Det tomma batteriet laddas upp med hög ström, generatorn ger mer, ända upp till sin kapacitet. (Om nu inte själva laddkretsen i sig innehåller en strömbegränsare för batteriets skull) Den som är halvladdat tar emot mindre ström, generatorn jobbar inte lika hårt. Det fulladdade får generatorn med dess regulator att i princip gå på tommen.

Nu tar vi ankarspelat. Generatorn snurrar, batteriet fulladdat. Ankarspelet drar ström. Då går faktiskt ström både från batteriet och generatorn. Hur mycket från vardera är svårt att avgöra. Om batteriet knäar snabbt, sulfaterat och dålig på att ta emot laddning så ger den mindra ström ut efter ett tag och generatorn tar över och ger mera. Om batteriet är knökfyllt så kan den inte ta emot mer laddning. Om då generatorn kan ge det som ankarspelet behöver, ja då ger den mera än i första fallet.

Jag vill sammanfatta det till att om batteriet är fulladdat så kommer det mesta strömmen från generatorn. Om generatorn ger för lite så går batteriet in.

( Att generatorn har högre spänning än batteriets nominella 12V beror på att högre spänningen trycker in strömmen i batteriet. Tänk två vatten kärl med slang mellan dem i botten. Lyft det ena så rinner det över till det andra kärlet. Nivån måste vara högre.).

(Kirchoffs lagar samt Ohms lag gäller även vid dynamiska förlopp för elströmmen i varje enskilt ögonblick, så det går att räkna statiskt på det även om ett förlopp i en krets i sig inte är linjär. Det stockas inte ström i ena änden tråden innan det sprutar i väg i kabeln. Det kan ske med luft och vatten kan bygga upp tryck, man kan inte jämföra el med vatten i alla liknelser så som man gör för övrigt. Det stämmer  bara ibland och man skall se det som en förståelsemodell och inte hur det verkligen är.Det blir kvar luft i en luft slang, vatten i en vattenslang men ingen el blir kvar i sladden)

[forgus31 139]

Nog är det så Kalman.

 

Inget att tillägga.

[toaen 510]

Hur du menar att jag krånglar till det hela har jag svårt att förstå.

Kan du förklara.

När det gäller hur laddning och strömmar fördelar sig har jag en ganska klar uppfattnig.

Bygger man en anläggning som man vet fungerar så är de exakta strömmarna i varje ögonblick mindre viktigt. 

Om jag hade varit intreserad att veta exakt hur strömmar fördelar sig hade jag kopplat upp en datalogger och mätt på strategiska punkter i anläggningen och mätt över tiden under olika driftsförhållande. Att räkna är ganska komplicert då det är så många parametrar att ta med i beräkningarna.

[forgus31 139]

Det går inte att räkna fram hur stora strömmarna är. Fräscht batteri ger mer ström från det.

[2taktochel 3]

Generatorn laddar med den ström den kan ge för aktuellt varvtal ända tills batteriet är fulladdat och uppnått ca 14.2-14.5 . Mer ström för högre varvtal.

Batteriet har som ekvivalent en sk EMK som motvarar 14.2-14.5V när man laddar upp det till max. OBS detta sjunker när det får vila , men då generatorn drar igång igen så laddar den igen upp till max spänning för laddningregulatorn uppnåtts dvs EMK för fulladdat batteri.

Men batteriet har en inre resistans också vilket gör att då man lastar det så sjunker spänningen med ström*inre resistansen. Eftersom dock generatorn är ansluten till polskorna på batteriet märker den det och drar på laddning för spänningen sjunkigt.

Men är det så att man drar ur mer ström än generatorn för tillfället med aktuellt varvtal kan ge så tas det från batteribanken.

Var det begripligt?

Summan av strömmarna i en punkt är 0. Kirchhoffs ena lag. Känns säkert igen av de flesta.

 

 

 

 

[toaen 510]

Jo Forgus31

 Allt går att räkna på, men det kanske inte längre är något för en avdankad linjemontör vars bästa ämne var matematik men som inte räknat på elanläggningar i nån mer avanserad tillämpning sen han läste elbehörighet 1975. Det är inte klokt vad mycket man gömmer bort när man inte använder kunskapen man en gång tillskansat sig.

Vill man veta exakt är det bättre att mäta.

Jag har faktiskt kvar en gammal datalogger som ingen ville använda när jag slutade med elkvallitets mätningar i fält. 6 kanaler. Dessvärre har jag inga prober för mätning på 12 volt. har fundert på att skaffa det. Det hade varit intresant att mäta på solcellspaneler och på hur Maxpoverregulatorn fungerar mer exakt. 

Men som ofta. Mycket snack - men lite verkstad. 

[2taktochel 3]

Bra att ha teorin klart för sig, men räkna kräver att man har alla data för inblandade delar att det ska bli rätt.

Ofta vet man inte exakt vad generatorn ger för aktuellt varvtal och hur bra är batteriet och vilken inre resistans det aktuella batteriet har.

Tångampermetrar för likström borde kunna ge snabbt svar om man önskar veta,,