Есть ли какое-либо питание от генератора «бесплатно»?

Автомобили в целом (и в частности Honda Accord 2002) не очень энергоэффективны .

Учитывая все недостатки, можно ли "бесплатно" подключить, скажем, смартфон к машине, чтобы заряжать ее во время вождения?

Под «свободным» я подразумеваю, что если я ничего не подключу, энергия, которая все равно ушла бы в мой телефон, была бы потрачена впустую - преобразована ли она в тепло, шум или выхлоп?

Если это не бесплатно, откуда конкретно берется энергия? Создает ли генератор более высокую физическую нагрузку на двигатель?

(При ответе, пожалуйста, имейте в виду, что, конечно, я знаю, что «свободной энергии» нет. Мое определение «свободного» отражает, например, идею рекуперативного торможения. Конечно, эта энергия исходила от вашего топлива с самого начала, но в любом случае, это произошло бы из-за вашего топлива - вы просто захватываете то, что было бы выделено в виде тепла в ваших тормозных колодках.)

Учитывая все недостатки, можно ли "бесплатно" подключить, скажем, смартфон к машине, чтобы заряжать ее во время вождения?

Короткий ответ: нет (но так сложно измерить воздействие, что вам будет трудно сказать).

Помните, генератор должен питать все, что связано с электрической системой. Зарядка батареи сначала является большой нагрузкой, но она падает, когда батарея полностью заряжается. Ваша удивительно мощная стереосистема также привлекает много энергии. Огни - еще одна удивительно большая нагрузка: помните все эти ужасно неэффективные лампы накаливания, которые все заменяют в своих домах? При правильных обстоятельствах я могу наблюдать, как холостой ход моего двигателя немного падает, используя только свет (если я перехожу из полной темноты в дальний свет).

Хуже того, генератор не особенно эффективен сам по себе. Давайте посмотрим на статью в Википедии, чтобы узнать почему:

Эффективность автомобильных генераторов ограничена потерями охлаждения вентилятора, потерями в подшипниках, потерями в железе, потерями в меди и падением напряжения в диодных мостах. При частичной нагрузке КПД составляет 50-62% в зависимости от размера генератора и зависит от скорости генератора. [6] Это похоже на очень маленькие высокопроизводительные генераторы с постоянными магнитами, такие как те, которые используются для систем освещения велосипедов, которые достигают эффективности около 60%.

Таким образом, даже до того, как вы подключите свой телефон, генератор переменного тока уже справляется с множеством гораздо больших нагрузок, в том числе с собственной внутренней неэффективностью. Таким образом, если вы подключите зарядное устройство на 2,1 А к генератору переменного тока, рассчитанному на 50–70 А, то вы потребляете больше тока. Вы также оказываете большую индуктивную нагрузку на генератор, что, следовательно, увеличивает нагрузку на всю механическую систему.

Вы собираетесь быть в состоянии сказать? Не без тщательной экспериментальной процедуры.

Если это не бесплатно, откуда конкретно берется энергия? Создает ли генератор более высокую физическую нагрузку на двигатель?

Да (но нагрузка не такая высокая, как при движении машины). Опять же, используя статью из Википедии в качестве отправной точки:

Генераторы генерируют электричество по тому же принципу, что и генераторы постоянного тока, а именно, когда магнитное поле вокруг проводника изменяется, в проводнике индуцируется ток. Как правило, вращающийся магнит, называемый ротором, вращается внутри неподвижного набора проводников, намотанных в катушки на железном сердечнике, называемого статором. Поле пересекает проводники, создавая наведенную ЭДС (электродвижущую силу), поскольку механический вход заставляет ротор вращаться.

Таким образом, на невероятно упрощенном уровне вы можете думать о генераторе как о чем-то похожем на водяной насос, за исключением того, что вместо создания тока воды он создает электрический ток.

Затем этот ток очень быстро меняет направление, что вы никогда не сделаете с водяным насосом, так как это вызовет кавитацию. Аналогия быстро разрушается, но давайте махнем рукой, пройдя мимо этой части ...

Все, что электрически подключено к системе, нуждается в том, чтобы этот ток протекал. Если вы добавите больше нагрузки к электрической системе, это в конечном итоге приведет к увеличению механической работы генератора для создания этого первоначального тока. Когда двигатель вращает генератор, в конечном итоге все это приводит к тому, что двигатель выполняет больше работы.

Генератор переменного тока предназначен для зарядки аккумулятора. Это батарея, которая обеспечивает питание электрических компонентов внутри кабины. Регулятор напряжения определяет, полностью ли заряжена ваша батарея, и позволит генератору заряжать ее, если нет. Поэтому, если вы не используете энергию, регулятор откажется от энергии, поступающей от генератора переменного тока. Вероятно, как тепловая энергия.

Генератор приводится в действие ремнем, работающим на двигателе, поэтому существует паразитное сопротивление, которое несколько снижает КПД двигателя. Вот почему многие гоночные автомобили имеют систему зажигания, запускаемую кривошипно, что устраняет необходимость в генераторе. Они все еще могут нести батарею для питания ламп и / или системы управления. Эти батареи необходимо заряжать перед каждой гонкой.

Нет, это не бесплатно. Просто по сравнению со всем, что происходит в машине, зарядка вашего телефона незначительна. Вы могли бы задать аналогичный вопрос: «Откуда берется энергия для управления динамиками, когда я увеличиваю громкость на автомобильной стереосистеме?». В обоих случаях ответ таков: при прочих равных условиях дополнительная мощность поступает от генератора переменного тока, который создает дополнительную нагрузку на двигатель, который либо сжигает немного больше топлива (поддерживая то же число оборотов в минуту), либо немного замедляется ( тем самым теряя меньше энергии на холостом ходу для всех вещей, на которые двигатель теряет мощность при работе на холостом ходу

Это иногда можно наблюдать. Когда автомобиль работает на холостом ходу, например, на стоп-сигнале (автоматический трансмиссия в движении, тормоза включены для его удержания) или, возможно, в парке (или в нейтральном положении, если ручной трансмиссия). Активировать сигнал поворота и внимательно прислушиваться к шагу двигателя. Вы можете заметить, что он поднимается и опускается очень незначительно, со временем с указателем поворота. Это связано с тем, что дополнительная мощность для освещения всех лампочек указателей поворота создает дополнительную нагрузку на генератор переменного тока, что, в свою очередь, создает дополнительную нагрузку на двигатель. Эта демонстрация может не сработать, если в поворотниках используются светодиоды вместо ламп накаливания (они потребляют меньше энергии, поэтому эффект может быть слишком мал, чтобы их заметить).

Итог: «нет бесплатного обеда». Мощность для зарядки вашего мобильного телефона должна исходить откуда-то - в конечном счете, было бы сожжено немного больше топлива, которое в противном случае было бы применено к чему-то другому.

Это зависит от транспортного средства и от того, как происходит регулирование.

A) Это «бесплатно», если регулятор использует 100% мощности в 100% случаев и шунтирует избыток в землю. Вы рисуете из разлитой энергии.

Это очень распространено на старых мотоциклах и может сократить срок службы обмоток статора. На яркой стороне это свободно, чтобы запустить фару.

Б) В противном случае он не свободен, под нагрузкой будет большее сопротивление. Ваш вентилятор отопителя является хорошей нагрузкой для установки генератора переменного тока, чтобы проверить это, но не переменный ток, так как ваш дроссель может быть сдвинут, пока включена муфта компрессора.

Некоторые специализированные генераторы / генераторы имеют редукторы, а некоторые очень современные системы имеют системы Buck / Boost / Split-Pi, которые намного более эффективны, чем традиционное регулирование, и могут помочь уменьшить потери.