Регистрация Войти
Вопрос

Почему генераторы не могут выдавать полную мощность на холостом ходу?

Я читал о нагрузочном тестировании и полном тестировании в полевых условиях генераторов в нескольких книгах, которые у меня есть, и во всех них говорилось, что для проверки максимальной мощности генератора (или близкой к ней) необходимо увеличить число оборотов до 2000–2500, поскольку генераторы не могут выдавать полную мощность на холостом ходу.



Мне это кажется немного нелогичным, ведь, по идее, генератор должен обеспечивать достаточный ток на холостом ходу, чтобы питать все вспомогательные устройства и поддерживать заряд аккумулятора.



В качестве практического примера я провёл несколько измерений на своём Nissan Almera 1999 года выпуска с двигателем 1,6 л (который, как я полагаю, находится в хорошем рабочем состоянии) Я включил фары, кондиционер и радио.



На холостом ходу (около 850 об/мин из-за повышения оборотов на холостом ходу) я измерил постоянный ток в 59 ампер на кабеле генератора B+ и 11 ампер на положительном кабеле аккумулятора.



Затем я увеличил обороты до 2500 и снова провёл измерения. Сила тока на генераторе составила 69,2 ампера, а на аккумуляторе — 14,5 ампера. Согласно тому, что я читал, для поддержания заряда аккумулятора обычно требуется всего около 5 ампер, но перед проведением этих тестов я несколько минут включал нагрузку без работающего двигателя, так что аккумулятору, вероятно, требовалось немного больше заряда, чем обычно.



Таким образом, очевидно, что даже на холостом ходу генератор не способен обеспечить весь ток, необходимый системе, но в то же время он обеспечивает достаточный ток для работы системы без подключения аккумулятора.



Так каковы же основные причины, по которым системы зарядки устроены именно так?
Авто и транспорт

Перевод вопроса с Mechanics Stack Exchange
Лицензия: CC BY-SA (2.5–4.0)
Оригинальный вопрос: https://mechanics.stackexchange.com/questions/32240/why-cant-alternators-provide-full-current-at-idle
1
+ Читать

19 Комментариев

  1. В большинстве современных автомобилей катушка возбуждения генератора и частота вращения на холостом ходу регулируются для оптимизации выходной мощности генератора.



    Большинство ЭБУ экономичных автомобилей минимизируют расход топлива и, соответственно, мощность генератора на холостом ходу, обеспечивая только то, что необходимо для поддержания работы автомобиля при остановке, с минимальной зарядкой, если таковая вообще имеется. В них также используются очень маленькие генераторы с максимальным током менее 75 А, чтобы уменьшить размер, вес и стоимость.



    Для тяжелых транспортных средств класса police, contractor и RV с очень высокими нагрузками 12 В используется противоположный подход, используя слишком большие генераторы переменного тока > 150 А и блок управления, которые увеличивают обороты двигателя на холостом ходу до "высокого холостого хода", обеспечивая при необходимости > 70% номинальной мощности на холостом ходу.



    Хорошим примером этого были британские полицейские автомобили Ford Escort, которые оснащались генераторами переменного тока высокой мощности и системой управления ECU на холостом ходу, позволяющей им выдерживать значительно более высокие нагрузки на холостом ходу 12 В, когда "Все горит".



    Так что это можно сделать с помощью кастомного ЭБУ и генератора!
    Но это не банальная установка «болтов» для хакеров!



    PS. Взлом/поднятие катушки зажигания на холостом ходу может привести к поломке ЭБУ и электрической системы вашего автомобиля!



    Будь Умным, Будь в безопасности


  1. Таким образом, регулятор, обеспечивающий необходимое напряжение для нагрузки, подразумевает, что нагрузка должна быть способна потреблять требуемый ток для эффективной работы. И почему я постоянно слышу, что выходное напряжение напрямую связано с частотой вращения альтернатора. Возможно, так и есть, но мало кто упоминает о том, что для возбуждения обмоток возбуждения требуется немного больше или меньше напряжения. Разве это не функция регулятора и не причина, по которой генераторы с постоянными магнитами не могут этого делать или, по крайней мере, делают не так просто. Я новичок, так что будьте добры 😀.

  1. Генератор не может вырабатывать больше электрического тока, чем предусмотрено. На задней части генератора есть регулятор, и если двигатель вращается с гораздо более высокой частотой, он буквально не пропускает избыточный ток в аккумулятор. Как правило, генератор должен вырабатывать достаточно тока, чтобы автомобиль мог работать без разрядки аккумулятора.
  1. В генераторе переменного тока катушки статора обеспечивают выходную мощность, катушка ротора управляет полем для контроля этой мощности, а регулятор контролирует ток, проходящий через катушку ротора...
  1. Регулятор регулирует напряжение, а не силу тока. Сила тока будет зависеть от нагрузки.
  1. «Не предназначены для обеспечения полной потребности системы в ампераже на холостом ходу». Что это за машина? Я думаю, что сам вопрос в корне неверен.
  1. Вопрос не в том, чтобы обеспечить полную мощность генератора на холостом ходу, а в том, почему генераторы не рассчитаны на то, чтобы обеспечивать полную потребность системы в амперах на холостом ходу. Это не одно и то же.
  1. @supercat Трудно сказать. Из-за того, что генераторы стали больше, чтобы выдерживать полную нагрузку, тепло будет распределяться по большей площади. Кроме того, более крупный генератор позволит установить более мощный внутренний вентилятор, который сможет перемещать больше воздуха на более низких скоростях. Это может стать проблемой, а может и не стать.
  1. Будет ли охлаждение дополнительным фактором? Генератор, вырабатывающий определённое количество тока на холостом ходу, по моему пониманию, будет генерировать столько же тепла из-за электрического сопротивления, сколько генератор, вырабатывающий тот же ток при более высокой скорости вращения, но при этом через него будет проходить меньше воздуха для охлаждения. Правильно ли я понимаю?

  1. По мере увеличения электрической нагрузки на генератор переменного тока (т. е. Включения большего количества нагрузок, таких как освещение и обогреватели) генератор становится все труднее вращать. Когда это происходит, современный автомобиль с управлением ECU увеличивает обороты холостого хода, чтобы преодолеть это и избежать остановки двигателя.
    Таким образом, ваш первоначальный вопрос "Почему генераторы переменного тока не могут обеспечивать полный ток на холостом ходу?" является ложным. Это зависит от того, что вы определяете как "холостой ход".

  1. Вы рассуждаете в обратном направлении. Максимальная и достаточная мощность — это не одно и то же. Ваши собственные расчёты показывают, что генераторы обеспечивают достаточную мощность для полной зарядки аккумулятора на холостом ходу. Если бы это было не так, автомобили не могли бы долго работать на холостом ходу, так как аккумулятор разряжался бы. Как указано в других ответах на этот вопрос, чем быстрее вращается генератор, тем выше мощность.
    На холостом ходу мощности достаточно, а на более высоких оборотах её даже больше, чем нужно.

  1. Если бы генератор мог выдавать полную мощность на холостом ходу, какую мощность он выдавал бы на пределе? Сила тока на выходе пропорциональна скорости вращения генератора.



    С помощью редуктора можно заставить генератор вращаться быстрее на холостом ходу и выдавать полную силу тока. Однако на высоких оборотах он будет работать с превышением скорости, на которую он рассчитан.



    Таким образом, мощность генераторов подбирается в соответствии с предполагаемой нагрузкой на аксессуары. Ни больше, ни меньше.

  1. Стоимость — главная причина.



    Генератор, способный выдавать ток для полной зарядки, будет намного больше и потребует более крупных обмоток ротора и статора. Это сделает его более дорогим и тяжёлым.



    Производители используют в своих интересах тот факт, что вы проводите на холостом ходу гораздо меньше времени, чем за рулём. Большинство автомобилей рассчитаны на крейсерскую скорость около 2000 об/мин. Именно в таком режиме вы проводите большую часть времени, поэтому генератор переменного тока делают меньше и легче, чтобы он выдавал номинальную мощность при таких оборотах.



    Наконец-то появился мифический генератор, который может выдавать номинальный ток на холостом ходу и более чем номинальный ток при 2000 об/мин. Если автомобиль рассчитан на потребление 100 А при включенном оборудовании, то 150 А, которые генератор может выдавать при 2000 об/мин, расходуются впустую.


  1. @immibis Я так не думаю, хотя, прочитав вопрос, я понимаю, почему у кого-то могло сложиться такое впечатление.
  1. Почему вы приравниваете «достаточный ток для питания всех аксессуаров и поддержания заряда аккумулятора» к «максимальной мощности»?
  1. Ещё один фактор заключается в том, что аккумуляторная батарея заряжается в течение одной-двух минут после запуска двигателя. Генератору не нужно вырабатывать большой ток на холостом ходу, но если не подключены все возможные потребители тока, аккумуляторная батарея очень быстро зарядится. Зачем возить с собой генератор увеличенного размера, который нужен лишь изредка?
  1. Я слышал, что в автомобилях с высокой нагрузкой на вспомогательные системы (например, в полицейских машинах, которым часто приходится долго работать на холостом ходу с включёнными фарами, радио, компьютерами и т. д.) используется шкив генератора меньшего размера, чтобы генератор мог работать на более высоких оборотах даже при низких оборотах двигателя.
  1. (2) Генераторы переменного тока работают в паре с регуляторами напряжения, которые пытаются нормализовать выходную мощность в широком диапазоне скоростей. Генераторы переменного тока имеют обмотки как на статоре, так и на роторе. На одну обмотку (возбудитель) подаётся ток для создания магнитного поля; этот ток регулируется регулятором. Другая обмотка обеспечивает питание системы. Если регулятор определяет, что выходное напряжение слишком низкое, он увеличивает ток возбуждения, чтобы при той же скорости генератор мог выдавать больше энергии (за счёт увеличения требуемого входного крутящего момента) до определённого конструктивного предела.
  1. Пара возможных заблуждений... (1) Система потребляет столько тока, сколько ей необходимо. По мере достижения предела мощности источника питания (генератора) напряжение будет падать. Пока напряжение в системе соответствует напряжению разомкнутой цепи аккумулятора (примерно 13,2 В, если мне не изменяет память) или превышает его, генератор справляется с нагрузкой, хотя заряжать аккумулятор может быть уже нечем. Если напряжение падает ниже этого значения, ток начинает поступать из аккумулятора, что в сочетании с выходным напряжением генератора обеспечивает нагрузку. [продолжение]
Вы уже ответили на этот вопрос