Laddningsregulatorer

När man laddar ackumulatorer ska den ström och spänning som man laddar med vara anpassad till behovet. Bäst är att använda en laddningsregulator som känner av batteriernas polspänning och ser till att hålla laddströmmen på rätt nivå. För att skydda strömkällan kan en del regulatorer också kontrollera så att uttaget av laddström inte blir för högt. Mellan strömkälla och regulator kan det ofta uppstå ett spänningsfall i kabeln, det får till följd att om regulatorn reglerar efter spänningen på sin utgång kommer batteriet att få en för låg spänning, och blir ej fulladdat, eller så tar laddningen extra lång tid. Detta kan lösas på två sätt:

• Genom att använda en tjockare kabel mellan strömkälla och batteri. Förhoppningsvis är spänningsfallet då försumbart.
• Man drar en tunn ledning mellan regulator och batteri. Regulatorn kan då känna av spänningen på själva batteriet.

Laddningsregulatorer kan delas upp i tre olika typer: serieregulatorer, shuntregulatorer och fältregulatorer. Dessa tre varianter beskriver vi här. Om hur de ska kopplas, deras funktion och användning, samt vilka för- och nackdelar de har.

Serieregulator

En serieregulator kopplas i serie mellan strömkälla och batteri. Den släpper bara igenom den ström som man önskar och har ställt in regulatorn för. Efterhand som batterierna får tillräckligt minskas belastningen på strömkällan. Regulatorn har också en spänningsbegränsning som skyddar batterierna mot överspänning.

Serieregulatorn passar bra till solpaneler med 36 celler eller fler. Ofta används serieregulatorer internt i laddare. Den här typen av laddare fungerar också bra till släpgeneratorer. Men, serieregulatorer ska inte användas till vindgeneratorer. Har man flera olika strömkällor som kan regleras med en serieregulator, klarar en regulator att reglera alla källorna.

Serieregulatorns fördelar:

• Billig.
• Låg värmeutveckling.

Serieregulatorns nackdelar:

• Alltid ett visst spänningsfall över regulatorn.
• Kan ej användas till vindgeneratorer.
• Kan ej användas till solpaneler med 32 eller färre celler.

Shuntregulator

En shuntregulator ansluts parallellt med strömkälla och batteri. Shuntregulatorn belastar strömkällan så mycket att spänningen håller sig på rätt nivå. Över shuntregulatorn blir det aldrig något spänningsfall, men den tar lite ström för egen drift. Shuntregulatorn kan användas till alla typer av strömkällor, under förutsättning att de har någon form av överströmsskydd. Till vindgeneratorer måste man använda en shuntregulator, för vindgeneratorn får aldrig lämnas obelastad. För solpaneler med få celler (32 eller färre) bör man använda en shuntregulator, då denna inte har något spänningsfall. Det går bra att ha en shuntregulator till fleras olika strömkällor.

När batteriet är fulladdat måste regulatorn klara av att belasta strömkällan med dess maxström. Detta kan orsaka värmeutveckling.

Shuntregulatorns fördelar:

• Inget spänningsfall över regulatorn.
• Kan användas till alla typer av strömkällor.

Shuntregulatorns nackdelar:

• Dyr.
• Shuntregulatorn måste klara av att ta all ström från strömkällan och blir därför varm.
• Strömkällan måste tåla, eller ha ett skydd mot överbelastning.

Fältregulator

En fältregulator känner av den spänning som generatorn avger. Om spänningen faller kommer regulatorn att öka inspänningen till fältlindningen, vilket får generatorn att ge ifrån sig en högre spänning. Och vice versa, om spänningen stiger så sänks fältspänningen. Strömmen till fältlindningen är mellan 2 % och 6 % av den ström som generatorn ger.

Där måste finnas tillräckligt med spänning i batterierna för att skapa fältspänningen, annars kommer generatorn aldrig igång och kan ge någon spänning.

Det behövs en grundström till fältlindningen för att generatorn skall kunna börja ladda. Grundströmmen erhåller regulatorn via laddningslampan på kontrollpanelen. När generatorn väl kommer igång att ladda försörjer den också regulatorn (och fältlindningen), och därmed går det inte längre någon ström genom laddningslampan och den slocknar. Detta innebär också att om löaddningslampan eller dess kablar går sönder, så kommer laddningen aldrig igång.

Fältregulatorn kan endast användas till generatorer, och där behövs en regulator per generator.

Fältregulatorns fördelar:

• Låg värmeutveckling.
• En liten regulator kan styra stora generatorströmmar.

Fältregulatorns nackdelar:

• Kan endast användas till generatorer.
• Det behövs en regulator för varje generator.
• Initialt måste det finnas en grundspänning i batterierna för att generatorn skall komma igång.

Flera regulatorer

Om man har en vindgenerator är det vanligt att kombinera olika regulatorer. Typiskt är att använda en shuntregulator tillsammans med en fältregulator. Till vindgeneratorer behöver man alltid ha en shuntregulator för att reglera strömmen, I_V, från vindgeneratorn. Fältregulatorn reglerar strömmen, I_G, från generatorn. Batteriet erhåller strömmen I_B som motsvarar summan av de två strömmarna från vindgenerator och generator, I_B = I_V + I_G.




Ett problem som kan uppstå med denna koppling, då man använder både en shuntregulator och en fältgenerator, är om fältregulatorn ställts in på en högre spänning än shuntregulatorn. Shuntregulatorn känner av när det är för hög spänning på systemet och belastar det för att få ner nivån. Problemet ligger i att shuntregulatorn inte kan urskilja om den höga strömmen kommer från generatorn eller från vindgeneratorn. Om då shuntregulatorn är dimensionerad för vad vindgeneratorn kan ge (som den ju vanligtvis är), kommer shuntregulatorn att bli överbelastad när den får ström från både generatorn och vindgeneratorn.

Det här problemet kan undvikas geom att tillämpa någon av följande lösningar:

• Justera ner spänningen på fältregulatorn, så att generatorn slutar ge ström innan shuntregulatorn börjar gå in och reglera.
• Justera upp spänningen på shuntregulatorn, så att fältregulatorn hinner reglera generatorn innan shuntregulatorn börjar reglera strömmen.
• Sätt en diod mellan shuntregulatorn och batteriet. Då känner shuntregulatorn inte av den spänning som generatorn ger, och reglerar därför inte generatorströmmen. Denna diod måste klara strömmen från vindgeneratorn. Shuntregulatorn måste justeras upp för att kompensera för spänningsfallet (0,7 V) över dioden.
• Sätt en brytare mellan shuntregulatorn och batteriet. När man skall starta motorn slår man ifrån denna brytare, och då känner shuntregulatorn aldrig av strömmen från generatorn. Glömmer man att slå ifrån brytaren blir shuntregulatorn överbelastad.
• Sätt en så stor shuntregulator att den klarar strömmen från både vindgeneratorn och generatorn. Då kan man också ta bort fältregulatorn och låta fältet alltid få full spänning, (om bara generatorn kan tåla det).