Почему генераторы не могут обеспечить полный ток на холостом ходу?

11

Я читал о нагрузочном тестировании и полных генераторах переменного тока в нескольких разных книгах, которые я получил, и один из моментов, которые они сделали, заключался в том, что для проверки максимальной выходной мощности генератора (или близкой к нему) необходимо повысить частоту вращения до примерно 2000 - 2500, поскольку генераторы не могут обеспечить полный ток на холостых оборотах.

Мне кажется, что это несколько противоречит интуиции, так как я думаю, что при разработке генератора логически необходимо обеспечивать достаточный ток на холостом ходу для питания всех аксессуаров и держать аккумулятор заряженным.

В качестве практического примера я провел некоторые измерения на своем 99 Nissan Almera 1.6L (который, как я полагаю, находится в хорошем рабочем состоянии). Я включил яркий свет, кондиционер и радио.

На холостом ходу (около 850 об / мин из-за холостого хода) я измерил постоянный ток 59 ампер на кабеле генератора B + и 11 ампер, поступающих в положительный кабель аккумулятора.

Затем я поднял обороты до 2500 и измерил снова, получив постоянный ток 69,2 ампер на генераторе и постоянный ток 14,5 ампер на аккумуляторе. Согласно тому, что я прочитал, обычно требуется всего около 5 ампер, чтобы держать аккумулятор заряженным, но я провёл несколько нагрузок без двигателя в течение нескольких минут, прежде чем я выполнил эти тесты, так что батарее, вероятно, потребовалось немного больше зарядка, чем обычно.

Очевидно, что даже в режиме ожидания генератор не способен выдавать весь ток, который действительно необходим системе, но в то же время он обеспечивает достаточный ток для работы системы без подзарядки от батареи.

Так каковы основные причины, по которым системы зарядки настроены таким образом?

Роберт С. Барнс
источник
Пара потенциальных заблуждений ... (1) Система получает то, что ток будет потреблять. При достижении пределов питания (генератора) напряжение будет падать. Пока напряжение системы соответствует напряжению разомкнутой цепи аккумулятора или превышает его (что-то вроде 13,2 В, если память работает), генератор переменного тока отвечает требованиям нагрузки, хотя для зарядки аккумулятора может не оставаться ничего. Если напряжение падает ниже этой точки, из батареи течет ток, который в сочетании с выходом генератора соответствует нагрузке. [продолжение]
Энтони Х
1
(2) Генераторы переменного тока в сочетании с регуляторами напряжения пытаются нормализовать выходной сигнал в широком диапазоне скоростей. Генераторы имеют обмотку статора и ротора. На одну обмотку (возбудитель) подается ток для формирования магнитного поля; этот ток контролируется регулятором. Другая обмотка обеспечивает питание системы. Если регулятор чувствует, что выходное напряжение слишком низкое, он увеличивает ток на возбудитель, так что генератор при той же скорости может выдавать больше мощности (что он делает за счет большего требования к входному крутящему моменту), вплоть до некоторой конструкции предел.
Энтони Х,
1
Я слышал, что для автомобилей, которые имеют высокую вспомогательную нагрузку (например, полицейские машины, которым часто приходится работать с лампами, радио, компьютерами и т. Д. В течение длительного времени на холостом ходу), они будут использовать меньший шкив генератора, чтобы позволить генератору работать на более высоких оборотах даже при низких оборотах двигателя.
Джонни
Еще один фактор заключается в том, что аккумулятор заряжается в течение одной или двух минут с момента запуска автомобиля. Генератору переменного тока не требуется подавать большой ток на холостом ходу, но если подключены не все возможные токовые нагрузки, аккумулятор очень быстро разряжается. Зачем тащить генератор переменного тока, который нужен только очень редко?
1
Почему вы приравниваете «достаточный ток для питания всех аксессуаров плюс заряд батареи» и «максимальную мощность»?
user253751

Ответы:

18

Стоимость является основной причиной.

Генератор переменного тока, который может обеспечить полный зарядный ток, будет намного больше, требуя больших обмоток ротора и статора. Это сделало бы его дороже и тяжелее.

Производители используют тот факт, что вы просто тратите немного времени на холостом ходу по сравнению с вождением, в их пользу. Большинство автомобилей предназначены для круиза на скорости около 2krpm. Это то, где вы проводите большую часть времени, поэтому чтобы сделать генератор меньше и легче, он рассчитан на номинальную мощность при этих оборотах.

Наконец, этот мифический генератор переменного тока, который может генерировать номинальный ток на холостом ходу, будет производить больше, чем номинальный ток на 2krpm. Если автомобиль рассчитан на потребление 100 А при включенном питании, то мощность 150 А, которую способен производить генератор при 2 к / мин, теряется.

vini_i
источник
Будет ли охлаждение дополнительным фактором? Согласно моему пониманию, генератор, вырабатывающий определенную величину тока на холостом ходу, будет генерировать столько же электрического резистивного тепла, сколько и тот, который выдает тот же самый ток при вращении быстрее, но при этом над ним будет течь меньше воздуха для его охлаждения. Правильно ли мое понимание?
суперкат
@supercat Сложно сказать. Из-за больших размеров генераторов для размещения полного тока тепло будет распространяться по большей площади поверхности. Кроме того, больший генератор позволил бы увеличить внутренний вентилятор, который мог бы перемещать больше воздуха на более низких скоростях. Это может быть проблемой, или это может быть стирка.
vini_i
6

Если бы генератор мог обеспечить свою полную выходную мощность на холостом ходу, что бы он вывел на красной линии? Выходная сила тока пропорциональна скорости вращения генератора.

С помощью зубчатой ​​передачи генератор может вращаться быстрее на холостом ходу и производить полную силу тока. Однако при высоких оборотах он будет превышать скорость, с которой он рассчитан на эффективную работу.

Таким образом, генераторы переменного тока подбираются в соответствии с предполагаемой нагрузкой аксессуаров. Не больше, не меньше.

justinm410
источник
Вопрос не в том, чтобы выводить на полную мощность генератора переменного тока на холостом ходу, а в том, почему генераторы переменного тока не предназначены для обеспечения полной потребляемой мощности системы на холостом ходу. Не то же самое.
Роберт С. Барнс
2
"не предназначены для обеспечения полной потребности системы в холостом ходу", что это за машина? Я думаю, что весь вопрос в корне неверен.
justinm410
3

Ваша предпосылка задом наперед. Максимальный выход и достаточный выход - это не одно и то же. Ваши собственные цифры показывают, что генераторы обеспечивают достаточную мощность, чтобы полностью заряжать аккумулятор на холостом ходу. Если они этого не сделают, автомобили не смогут простаивать очень долго, так как аккумулятор разрядится. Как указано в других ответах на этот вопрос, чем быстрее вращается генератор, тем больше мощность. Достаточно на холостом ходу, больше, чем нужно на высоких оборотах.

tlhIngan
источник
0

По мере того, как на генератор накладывается большая электрическая нагрузка (т. Е. Включается больше нагрузок, таких как освещение и обогреватели), поворачивать генератор становится все труднее. Когда это происходит, современный автомобиль, управляемый ECU, увеличит скорость холостого хода, чтобы преодолеть это и избежать остановки двигателя. Таким образом, ваш оригинальный вопрос "Почему генераторы не могут обеспечить полный ток на холостом ходу?" ложно Это зависит от того, что вы определяете как «холостой».

Topcat
источник
0

Генератор не может обеспечить больше электрического тока, чем предполагалось. На задней части генератора есть регулятор, и если двигатель вращается с гораздо более высокими оборотами, он буквально не позволяет избыточному току течь в батарею. Обычно генератор должен обеспечивать достаточный ток, чтобы поддерживать работу автомобиля без разрядки аккумулятора.

неизвестный
источник
Регулятор регулирует напряжение, а не ток. Генерируемая сила тока будет зависеть от нагрузки.
SteveRacer
0

Таким образом, регулятор, обеспечивающий правильное напряжение для нагрузки, по-видимому, подразумевает, что нагрузка должна быть способна тянуть свой необходимый ток для эффективной работы. И почему я продолжаю слышать, что выходное напряжение напрямую связано с альт. Оборотов в минуту, что это может, но мало упоминания о возбуждении катушек поля с немного большим напряжением или меньше, как требуется? Разве это не функция регулятора и причина, по которой генераторы на постоянных магнитах не могут этого сделать, или, по крайней мере, не так просто. Просто новичок, так что будь милым.

Говард
источник
1
Генератор использует катушки статора для обеспечения выхода, катушка ротора управляет полем для управления этим выходом, а регулятор контролирует ток через катушку ротора ...
Solar Mike
0

Большинство современных транспортных средств контролируют катушку возбуждения генератора и обороты холостого хода, чтобы оптимизировать выходную мощность генератора.

ЭБУ большинства экономичных автомобилей сводит к минимуму расход топлива и, следовательно, мощность генератора на холостом ходу, обеспечивая именно то, что необходимо для поддержания движения автомобиля при остановке с минимальной зарядкой, если таковая имеется Они также используют очень маленькие генераторы <75A max, чтобы уменьшить размер, вес и стоимость.

Тяжелые полицейские, подрядные автомобили и автомобили класса RV с очень высокой нагрузкой 12 В используют противоположный подход, используя генераторы переменного тока> 150A и ECU, которые увеличивают частоту вращения холостого хода двигателя до «высокого холостого хода», обеспечивая более 70% их номинальной мощности на холостом ходу. при необходимости.

Хорошим примером этого являются британские полицейские машины Ford Escort, которые поставлялись с высокопроизводительными генераторами переменного тока и управляли ECU высокой способностью к холостому ходу, чтобы они могли выдерживать свои значительно более высокие нагрузки на холостом ходу 12 В при «All Lit Up».

Так что это можно сделать с помощью специального электронного блока управления и генератора! Но это не банальный апгрейд на обновление хакера!

PS Взлом / поднятие полевой катушки на холостом ходу может привести к разрушению ЭБУ вашего автомобиля и электрической системы!

Будь умным, будь в безопасности

T-Rex
источник