Strømmåling - spenning

Spenning

For at strøm skal kunne "renne" i kabler fra et sted til et annet, må det være en forskjell i spenningen, som når høydeforskjell får vann til å renne i en vannledning. Spenning måles i enheten volt. I denne atikkelen skal vi lære deg å måle spenningen på batteriet, på dynamoen og forskjellen dem i mellom. Praktisk bruk av multimeteret er skrevet med uthevet skrift. Vil du ha mer teori, les hele artikkelen.

Av Hans Due

I fritidsbåter og biler ligger som regel spenningen rundt 12 volt, men i motsetning til husstrømmen som har en spenning rundt 220 volt, gir ørsmå utslag i 12-volts spenningen, store utslag i strøm. 12 volts-anlegg i båt og bil er basert på likestrøm, det vil si at strømmen "renner" kun én vei fra minus til pluss, mens for 220 volt vekselstrøm som vi har hjemme, pulserer strømmen fram og tilbake i ledningene. En batterilader gjør om den 220 volts pulserende strømmen til 12 volts likestrøm.

To strømkilder

Det er to strømkilder i båt, dynamo og batteri. Første forutsetning for at vi skal ha tilstrekkelig strøm ombord er at disse kildene er i bra form og at de spiller på samme lag. For å måle dette, bruker vi multimeteret. Vi begynner med å måle batteriets tilstand.
Ikke start motoren, og vær sikker på at det er en god stund siden motoren gikk. Plugg inn den sorte målekabelen i kontakten merket "COM" og den røde i kontakten merket V/. Vri bryteren på panelet til området DCV (likestrømspenning) og til verdien 20 som betyr inntil 20 volt. Stikk den røde målekabelen bort på plusspolen på batteriet, og den sorte til minuspolen. I lesevinduet får du nå verdien for tilstanden på batteriet. Spenningen skal ligge et sted mellom 12,72 volt og 11,7 volt. Er verdien 12,72 volt, er batteriet fulladet, er verdien 11,7 volt eller lavere, er batteriet "flatt".
Nå kan du starte motoren (hvis du da har strøm nok på batteriet). Når motoren går, måler du spenningen på batteripolene nok en gang. Ideelt sett bør spenningen etter 10-15 min. gange være 14,4 volt. Er den ikke det, kan det skyldes at spenningsregulatoren i dynamoen ikke er med på notene eller at batteriet er utladet. For å sjekke det, skal vi måle spenningen på dynamoen. På baksiden av dynamoen er det som regel fire kontakter, og de skal være merket. En kontakt med plusstegn, en med minustegn, og det er disse to vi skal konsentrere oss om. De to andre brukes til å måle turtall (W) og varsling til ladelampa på dashbordet (D+).
Sett den røde målekabelen på plusskontakten og den sorte på minuskontakten på dynamoen. Sannsynligvis vil du få en verdi som ligger en del over det du målte på batteripolene, kanskje et sted mellom 0,5 og 1 volt mer. I de tilfellene hvor spenningsregulatoren ikke måler spenningen på batteripolene, vil sannsynligvis spenningen være 14,4 volt ut fra dynamoen, men ved batteriene er spenningen sunket til et sted mellom 13,4 og 13,8 volt, og mest sannsynligskyldes spenningsfallet for tynne kabler, kombinert med en lang strekning mellom dynamo og batteri. Langt strekk i denne sammenheng regnes alt fra en meter og oppover.

Volt, watt og ampere

Når et batteri lades opp med en dynamo, renner det store mengder strøm i kablene forutsatt att spenningen er høy nok. For det er i realiteten uinteressant hvor mange ampere dynamoen kan levere dersom spenningen ligger mellom 13 volt og 14 volt. Det er først når spenningen på batteripolene kommer over 14 volt at batteriet virkelig begynner "å spise" strøm. Spenning måles i volt, strømstyrke i ampere og effekten av disse to i watt.
Formelen er slik: volt X ampere = watt. Omvendt blir det watt : volt = ampere. Her er et praktisk eksempel fra hjemmet:
Hvor mye strøm renner gjennom en panelovn på 1000 watt? Vi vet at det er 220 volt spenning hjemme. 1000 watt : 220 volt = 4,54 ampere. En 10 ampere sikring klarer altså fint to slike panelovner, pluss tre 60 watt lyspærer. Bruker vi samme regnestykket for 12 volts strøm, kan vi ikke ha mer enn to lyspærer på 60 watt til en 10 ampere sikring. Strømledningene hjemme er ikke så tykke, og til en 10 ampere kurs brukes normalt kabler med et tverrsnitt på 1½ mm². Maksimal strømtilførsel til en hel enebolig er som regel på 63 ampere, og da brukes kabler med et tverrsnitt på 16 mm². Men et spenningsfall på noen få volt i et 220 volts anlegg betyr svært lite, men er helt katastrofalt i et 12 volts anlegg. Derfor må kabeltykkelsen i båt og bil være mye større for å forhindre spenningsfall mest mulig. Minste kabeltverrsnitt i båt er 2,5 mm².
En dynamo i en motor gir normalt strømstyrker fra 35 ampere og opp til 90 ampere. Likevel bruker motorfabrikantene, bilprodusentene og båtbyggerne ofte ikke tykkere kabler enn 6 mm² tverrsnitt fra dynamo til batteri. Resultatet er et betydelig spenningsfall, varmgang i kablene som igjen resulterer i at kobberet og isolasjonen blir sprø etter en stund, og med de vibrasjoner som er i et motormiljø, vil kablene til slutt ryke eller kortslutte, som følge av at isolasjonen smuldres bort.
Hvis du har tynnere kabler enn 16 mm² fra dynamoen til batteriet, riv dem utg montér nye kabler med minimum 16 mm² tykkelse hvis det er kort vei mellom dynamo og batteri, og helst tykkere enn det hvis strekket er langt. Er det to meter eller mer fra dynamo til batteri, bruk 25 mm2 ellereller tykkere kabler.

Lading og spenning

For at man skal kunne utnytte effekten i dynamoen til en tilfredsstillende lading av batteriene, er det helt nødvendig å ha riktig spenning på batteripolene når dynamoen går. En 50 ampere dynamo leverer kanskje bare 25 ampere strøm til batteriet når spenningen er 13,6 volt, bare 30 ampere ved 14 volt, og først opp mot 50 ampere ved 14,4 volt. Et spenningsfall på 0,4 volt kan altså utgjøre rundt 20 ampere forskjell i lading. Det er mye! I testlaboratorium med ideelle forhold, brukte vi 6 mm² kabler på en meters lengde fra dynamo til batteri, og målte et spenningsfall på 0,9 volt, og ladestrømmen fra en 50 ampere dynamo sank til omtrent halv kapasitet. Derfor er det uhyre viktig at laderegulatoren føler spenningen på batteripolene og i tillegg kompenserer for forskjellige temperaturer.
Når batteriet lades opp, skjer det ved en kjemisk prosess, noe som går adskillig tregere dersom det er kaldt og tilsvarende raskere når det er varmt. Hvis det er 20 kuldegrader, må kanskje spenningen på batteripolene være på hele 15,5 volt for å oppnå samme effekt i ladingen som 14,4 volt ved 20 varmegrader.
Det er likevel mulig at vi finner stort spenningsfall mellom dynamo og batteri til tross for tilstrekkelig kabeltykkelse. For å finne ut hvor spenningsfallet mellom dynamo og batteri ligger, slår vi bryteren på multimeteret over fra DCV 20 til DCV 2, stikker den røde målekabelen bort i plusspolen på batteriet, og den sorte bort i plusspolen på dynamoen og noterer oss verdien vi får. Samme prosedyre følger vi for minuspolene på batteri og dynamo. Hvis det er noe galt med en av kablene, vil verdien vi måler for en kabel være høyere enn den andre. Ofte er det slik at kablene går via hovedstrømsbryter og koblingsskinner, og det kan være manglende kontakt her et sted eller et halvveis brudd som er årsak til spenningsfallet i en eller begge kabler. I så fall må vi forflytte målekabelen fra batteriet til kontaktpunkt etter kontaktpunkt i retning mot dynamoen for å finne ut hvor spenningsfallet ligger. Aksepter ikke spenningsfall over 0,2 volt!