Batteria auto scollegata con motore acceso

[grigione]

Salve,sono nuovo del forum e non so se questa è la sezione più adatta per il mio primo post.

Ho un dubbio riguardo il cosiddetto "load dump".In particolare,vorrei sapere quale è la spiegazione fisica per cui si verifica una sovratensione di breve durata da parte dell'alternatore nel caso in cui viene scollegata la batteria quando il motore è acceso.Se non erro la batteria e l'alternatore sono collegati in parallelo,quindi quando si stacca la batteria il regolatore di carica "sente" comunque la tensione in uscita dall'alternatore,come mai si verifica questa sovratensione?C'è qualcuno che può spiegare passo passo questo strano fenomeno eventualmente anche tramite qualche disegno?

Grazie

Ciao

[dallas]

Ci provo. La batteria è come un grosso condensatore, il carico che hai è determinato dalle utenze elettriche accese e dalla carica della batteria. Nel momento in cui stacchi il polo, è inevitabile che la tensione aumenti (fino alla "reazione" del regolatore che riporta in quadro il tutto) perchè una parte del carico (e la grossa capacità della batteria che livella eventuali picchi in questo caso viene meno) viene tolta bruscamente. Non si può pensare che l'alternatore riesca a "prevedere" la cosa o a regolarsi in tempo zero, verrà prodotto uno spike di tensione che potrebbe anche essere parecchio elevato se la corrente di carica in quel momento è elevata. Io non la staccherei per nulla....

[grigione]

Ci provo. La batteria è come un grosso condensatore, il carico che hai è determinato dalle utenze elettriche accese e dalla carica della batteria. Nel momento in cui stacchi il polo, è inevitabile che la tensione aumenti (fino alla "reazione" del regolatore che riporta in quadro il tutto) perchè una parte del carico (e la grossa capacità della batteria che livella eventuali picchi in questo caso viene meno) viene tolta bruscamente. Non si può pensare che l'alternatore riesca a "prevedere" la cosa o a regolarsi in tempo zero, verrà prodotto uno spike di tensione che potrebbe anche essere parecchio elevato se la corrente di carica in quel momento è elevata. Io non la staccherei per nulla....

quello che non capisco è come mai la tensione aumenta?se stacco la batteria dal regolatore quest'ultimo che tensione rileva sulla linea di alimentazione?

[elmad]

quello che non capisco è come mai la tensione aumenta?se stacco la batteria dal regolatore quest'ultimo che tensione rileva sulla linea di alimentazione?

E' un fenomeno comune a tutti i dispostivi elettrici, non dipende dal regolatore. Dipende dall'induttanza nei circuiti. Hai mai notato una scintilla in un interruttore quando stacchi un dispositivo, per esempio spegni una lampadina? Quella scintilla è dovuta ad una sovratensione dovuta all'interruzione di un passaggio di corrente. E' la componente induttiva del circuito che la genera.

Si può descrivere l'induttanza come un fenomeno che si oppone alla variazione di corrente. E' descritta dall'equazione v(t) = L*i'(t) . Quindi ai capi di un componente la tensione è uguale ad il valore dell'induttanza L per la derivata della corrente che l'attraversa. Nel momento in cui interrompi un collegamento la corrente passa "instantaneamente" da un dato valore a 0. La derivata di questo passaggio brusco è un valore molto grande, che moltiplicato per L dà il valore della tensione che si genera.

Anche senza presenza di induttori, quindi con valori di L molto molto piccoli, un'interruzione brusca può creare una sovratensione molto grande per qualche instante (ad es. qualche micro o milli secondo). Nell'ordine dei kiloVolt per intenderci nei casi di scintille, o meglio, archi elettrici, nell'aria.

Questo in generale, leggevo adesso qui -> Load dump - Wikipedia, the free encyclopedia, che nel caso dell'alternatore, il fenomeno che può creare più danni, perché crea una sovratensione di durata maggiore al tipo di sovratensione che ho descritto, è una sorta di "inerzia" dell'alternatore, che comunque è legata proprio all'induttanza degli avvolgimenti del motore.

[grigione]

E' un fenomeno comune a tutti i dispostivi elettrici, non dipende dal regolatore. Dipende dall'induttanza nei circuiti. Hai mai notato una scintilla in un interruttore quando stacchi un dispositivo, per esempio spegni una lampadina? Quella scintilla è dovuta ad una sovratensione dovuta all'interruzione di un passaggio di corrente. E' la componente induttiva del circuito che la genera.

Si può descrivere l'induttanza come un fenomeno che si oppone alla variazione di corrente. E' descritta dall'equazione v(t) = L*i'(t) . Quindi ai capi di un componente la tensione è uguale ad il valore dell'induttanza L per la derivata della corrente che l'attraversa. Nel momento in cui interrompi un collegamento la corrente passa "instantaneamente" da un dato valore a 0. La derivata di questo passaggio brusco è un valore molto grande, che moltiplicato per L dà il valore della tensione che si genera.

Anche senza presenza di induttori, quindi con valori di L molto molto piccoli, un'interruzione brusca può creare una sovratensione molto grande per qualche instante (ad es. qualche micro o milli secondo). Nell'ordine dei kiloVolt per intenderci nei casi di scintille, o meglio, archi elettrici, nell'aria.

Questo in generale, leggevo adesso qui -> Load dump - Wikipedia, the free encyclopedia, che nel caso dell'alternatore, il fenomeno che può creare più danni, perché crea una sovratensione di durata maggiore al tipo di sovratensione che ho descritto, è una sorta di "inerzia" dell'alternatore, che comunque è legata proprio all'induttanza degli avvolgimenti del motore.

A questo c'ero arrivato,ma il problema è un altro.Essendo l'alternatore in parallelo alla batteria, se si stacca quest'ultima in realtà non apro nessun circuito perchè in parallelo potrebbero esserci altri carichi connessi e quindi non vi dovrebbe esserci una extra corrente di apertura dovuta a fenomeni induttivi.Giusto?

[J-Gian]

A questo c'ero arrivato,ma il problema è un altro.Essendo l'alternatore in parallelo alla batteria, se si stacca quest'ultima in realtà non apro nessun circuito perchè in parallelo potrebbero esserci altri carichi connessi e quindi non vi dovrebbe esserci una extra corrente di apertura dovuta a fenomeni induttivi.Giusto?

Se scolleghi la batteria elimini un ramo in parallelo, ovvero apri proprio un circuito in parallelo.

Quindi vai a modificare l'esigenza di erogazione di corrente da parte dell'alternatore (es. dopo la sconnessione esso deve erogare meno rispetto a quando la batteria stava caricando).

Questa è a tutti gli effetti un variazione di corrente che coinvolge gli avvolgimenti dell'alternatore (assimilabili a degli induttori), ed alla luce della relazione vista in precedenza v(t) = L*[di(t)/dt] si spiega l'incremento di tensione alla sua porta, che andrà a ripercuotersi su tutti gli altri carichi ancora connessi in parallelo.

[grigione]

Se scolleghi la batteria elimini un ramo in parallelo, ovvero apri proprio un circuito in parallelo.

Quindi vai a modificare l'esigenza di erogazione di corrente da parte dell'alternatore (es. dopo la sconnessione esso deve erogare meno rispetto a quando la batteria stava caricando).

Questa è a tutti gli effetti un variazione di corrente che coinvolge gli avvolgimenti dell'alternatore (assimilabili a degli induttori), ed alla luce della relazione vista in precedenza v(t) = L*[di(t)/dt] si spiega l'incremento di tensione alla sua porta, che andrà a ripercuotersi su tutti gli altri carichi ancora connessi in parallelo.

Ok ma allora la stessa cosa succederebbe quando a motore acceso e con batteria collegata si inseriscono altri carichi (tipo i fari),anche in questo caso si avrebbe una variazione di corrente rispetto allo stato iniziale ..o no?

[J-Gian]

Ok ma allora la stessa cosa succederebbe quando a motore acceso e con batteria collegata si inseriscono altri carichi (tipo i fari),anche in questo caso si avrebbe una variazione di corrente rispetto allo stato iniziale ..o no?

Avviene, ma sono grandezze molto diverse in termini di richiesta di corrente

E sono più facili da compensare mediante l'elettronica che le interfaccia con l'impianto di potenza

[grigione]

Avviene, ma sono grandezze molto diverse in termini di richiesta di corrente

E sono più facili da compensare mediante l'elettronica che le interfaccia con l'impianto di potenza

Potresti fare qualche esempio di richieste di corrente nei due casi con e senza batteria e relativa sovratensione..giusto per fare due conti?

[elmad]

Potresti fare qualche esempio di richieste di corrente nei due casi con e senza batteria e relativa sovratensione..giusto per fare due conti?

Non c'è da considerare solo la corrente, ma anche il tipo di disconnessione e quindi durata della disconnessione. La durata è importante perché la derivata è in dt, nel tempo.

Un faro nell'automobile è progettato per essere acceso e spento. Una lampadina H7 ad esempio consuma 55 Watt, a 12V sono 4 Ampere. Per quanto riguarda la batteria bisognerebbe vedere il regolatore di carica come è settato, supponendo che carichi massimo a C/10 per salvaguardare la vita della batteria (non penso proprio), l'assorbimento della batteria potrebbe essere comparabile, 4 o 5 Ampere per una batteria piccola di 45Ah. Anche se penso che sia molto più alta la corrente massima.

La differenza allora qual'è? Il progetto. Se la lampadina fosse azionata con un classico relay, la disconnessione sarebbe istantanea come nel caso di disconnessione della batteria, e quindi, se quella disconnessione fosse pericolosa, il progettista valuterebbe il transiente e la durata del transiente, e quindi progetterebbe una parte di circuito per sopprimere il transiente (di cui conosce l'intensità e la durata). Se invece fosse azionata ad esempio con componenti quali transistor di potenza, il transiente sarebbe diverso, di entità minore, a seconda dei tempi di ON-OFF del transistor. Ed in ogni caso il progettista valuta le azioni da intraprendere.

Nel caso della batteria dell'auto, il suo scollegamento a motore acceso non è nè previsto, nè facile da attuare (i terminali della batteria sono fissati con dei bulloni), quindi probabilmente non è un transiente da valutare in fase di progetto.

Cito l'articolo su wikipedia che ho postato prima:

These spike may peak at as high as 120 V and may take up to 400 ms to decay. This kind of a spike would damage any semiconductor device, e.g. ECUs, that may be connected to the alternator. Special protection devices, such as TVS diodes, varistors which can withstand and ground these spikes may be added to protect such semiconductor devices. Different automotive standards such as ISO 7637-2 and SAE J1113-11 specify the standard shape of the load dump pulse against which automotive electronic components may be designed.

Esistono degli standard che descrivono i tipi di transienti a cui sono sottoposti i dispositivi collegati in auto, spulciando quelli ad esempio si può andare a vedere se è prevista la soppressione di un transiente dovuta alla disconnessione di una batteria in carica ad esempio con una corrente di 15/20 Ampere.

Imho no, ma anche se sì, è per dire che la differenza tra un modo d'uso che crea danni e uno che non ne crea, è se il modo d'uso è previsto nelle specifiche di progetto, e quindi nel "manuale di istruzioni", oppure no.