Регистрация Войти
Вопрос

Может ли генератор поддерживать нормальное напряжение в системе (14 вольт, измеренных на клеммах аккумулятора), но при этом не выдавать достаточный ток?

Я читаю учебник по автомобильной электронике, в котором утверждается, что генератор может поддерживать правильное напряжение в системе (например, 14 вольт) при нагрузке, но при этом не выдавать достаточную силу тока. Я не могу понять, как такое возможно.
Автор утверждает, что именно поэтому важно проверять силу тока, даже если напряжение в норме. Разве для поддержания напряжения в 14 вольт не требуется выдавать достаточную силу тока?


Авто и транспорт

Перевод вопроса с Mechanics Stack Exchange
Лицензия: CC BY-SA (2.5–4.0)
Оригинальный вопрос: https://mechanics.stackexchange.com/questions/68970/can-an-alternator-maintain-a-good-system-voltage-14-volts-measured-at-battery-t
1
+ Читать

0 Комментариев

  1. Он прав.



    Я тестировал генераторы, и иногда у одного из них пропадала фаза, поэтому, хотя на нём и было 14 В, он не выдавал достаточный ток.



    Вот почему необходимо соблюдать правильные процедуры тестирования, чтобы выявить «настоящую» проблему.



    Даже просматривая посты здесь, можно заметить, что у многих возникали проблемы с зарядкой, они вмешивались и заменяли генератор, так как напряжение было низким.. Затем они обнаруживали, что проблема осталась, а дальнейшее тестирование выявляло другую неисправность... К сожалению, они заплатили за генератор, который им был не нужен.



    Итак, проведите правильные тесты.



    Вы упомянули учебник, но не привели никаких подробностей. Однако взгляните на эту ссылку, там показана схема регулятора, причём старого образца, новые ещё сложнее:



    введите описание ссылки здесь

  1. Я не уверен в достоверности вашего учебника. Существуют фундаментальные законы электротехники, которые регулируют силу тока и напряжение (а также сопротивление).



    В частности, закон Ома гласит: напряжение = сопротивление * сила тока.



    Если показания напряжения верны, то для создания потенциала в 14 вольт на клеммах аккумулятора должно быть определённое количество тока, пропорциональное сопротивлению цепи.



    Генератор не «выделяет» ток по своему усмотрению. Ток зависит от разницы потенциалов между напряжением аккумулятора и выходным напряжением генератора. Ток является результатом пропорциональным этой разнице потенциалов и сопротивлению цепи зарядки. «Жажда» аккумулятора в конечном счёте определяет ток, вплоть до мощности генератора. Если генератор не справляется с нагрузкой при зарядке, он не сможет генерировать высокое напряжение, если только в цепи зарядки нет какого-то высокого сопротивления, что не является неисправностью самого генератора.



    Регулировка напряжения, как внутренняя, так и внешняя по отношению к генератору, определяет силу тока, подаваемого генератором на аккумулятор, в пределах возможностей генератора. Если регулятор работает правильно, он не будет подавать на генератор ток, с которым тот не справится.
  1. И да, я действительно понимаю, как работает этот тип регулятора: стабилитрон пропускает ток, когда достигается его пороговое напряжение, и он переходит в режим обратного смещения. Это включает первый транзистор, который отключает второй транзистор, в результате чего цепь обмоток ротора оказывается незаземлённой. Это приводит к тому, что генератор перестаёт подавать ток, поскольку ротор больше не индуцирует ток в статоре. Однако это никак не связано с цепью подачи тока от генератора к нагрузке и аккумулятору, кроме напряжения обратной связи. Это не объясняет, почему закон Ома может быть нарушен.
  1. Значит, вы не знаете, как работает регулятор... Когда мы изучали это, нам пришлось воспроизводить эту схему по памяти.
  1. @brianfarrell перечитайте мой ответ, возможно, вам нужно протестировать настоящие генераторы переменного тока, поскольку в этой книге, похоже, недостаточно подробностей. Как я уже сказал, вам нужно проверить только одну фазу или диодный мост. Вы поняли, как работает регулятор? Использование трёх транзисторов и стабилитрона — классический подход.
  1. @SteveRacer В этом есть смысл. Спасибо за объяснение. Мне тоже нравится Холдерман, и я многому научился из его книг.
  1. @SolarMike Как вам такая идея?
  1. Возможно, это вопрос семантики, и я готов взять на себя ответственность за большую его часть. Хотя я и утверждаю, что в цепи постоянного тока не может нарушаться закон Ома, я скажу, что если на D+ есть избыточная пульсация, то это уже не цепь постоянного тока, и наблюдаемый постоянный ток может не быть истинным постоянным током, и/или используемый прибор не позволяет получить реальную картину.
  1. У нас есть ток, вырабатываемый генератором, есть нагрузка (состоящая из аккумулятора, подключённого параллельно нагрузке автомобиля), и есть напряжение (скажем, 14 вольт). Почему в этой цепи не действует закон Ома? Что в регуляторе позволяет нарушать закон Ома? Принцип работы регулятора может быть сложным, но его функцию легко понять: он заставляет генератор вырабатывать больше тока, когда напряжение падает ниже определённого уровня, и прекращает подачу тока, когда напряжение поднимается до этого уровня.
  1. Но при проверке напряжения мы всегда нагружаем систему, включая фары, радио, кондиционер, дворники и т. д. Как в таком случае неисправный генератор (не вырабатывающий достаточный ток) может поддерживать напряжение на уровне 14 вольт? Регулятор устроен сложно, но его задача проста: подавать питание на обмотки ротора, когда он чувствует, что напряжение падает ниже установленного значения (например, 14 вольт). В результате генератор просто вырабатывает больше тока. Процесс, с помощью которого это происходит, сложен, но функция проста: увеличить силу тока, поступающего от генератора.
  1. Книга называется "Автомобильная электротехника и характеристики двигателя", 8-е издание Джеймса Халдермана. Это цитата на странице 298: "При проверке мощности генератора измеряется ток (амперы) генератора переменного тока. Схема зарядки может обеспечивать правильное напряжение в цепи зарядки, но не может обеспечивать достаточную силу тока ". Я не соглашаюсь с ним, я просто не совсем понимаю, как это делается. Единственный вариант, который я вижу, — это когда аккумулятор полностью заряжен (следовательно, нагрузка ниже) и электрическая система автомобиля работает с низкой нагрузкой (все аксессуары выключены).
  1. Возможно то, что генератор вырабатывает слабый постоянный ток, но при этом, возможно, вырабатывает высокое пульсирующее напряжение и ток (переменный ток), которые измерительные приборы, подобные тем, что использует Холдерман, могут не улавливать достаточно быстро, чтобы выявить проблему при настройке на постоянный ток. Я использовал эту же книгу, когда преподавал в течение нескольких лет, и я просмотрел несколько глав для издательства Prentice Hall в более поздних изданиях. Мне нравится работа Холдермана, но иногда он выражается довольно расплывчато. Вы заметите, что сразу после этой цитаты следуют разделы, посвящённые тестированию пульсаций напряжения и тока переменного тока.
  1. Думаю, я мог бы вывести из строя генератор, подключить его к автомобилю и провести всевозможные тесты, но вместо этого я решил задать вопрос на этом форуме. Судя по вашему ответу, да, генератор может выдавать слабый ток, но при этом поддерживать нормальное напряжение в системе при высокой нагрузке. Так ли это? Если да, то мой главный вопрос: как это не нарушает закон Ома? И если в этом случае мы можем его нарушить, то как это работает с математической точки зрения? Какая принципиальная схема может продемонстрировать, как при низком выходном токе можно поддерживать напряжение около 14 вольт под нагрузкой?
  1. @brianfarrell, возьмите генератор и отключите одну из фаз, а затем проведите испытания самостоятельно. У меня есть другие дела — я дал вам ответ, который вы даже не заметили, не говоря уже о том, чтобы принять его.
  1. @SteveRacer любой генератор в хорошем состоянии, которому не нужно выдавать ток, будет без проблем поддерживать напряжение в диапазоне от 13,6 до 14,8... И, как я уже сказал в своём ответе, при отключении фазы также может отображаться указанное напряжение при пониженном токе, особенно при выходе из строя диодного моста. Я сталкивался с такими неисправностями, тестировал и устранял их...
  1. Очевидно, что Холдерман прав в том, что генератор необходимо проверять на наличие тока и диодов, но я не могу понять его комментарий о том, что генератор может выдавать «недостаточную силу тока, но поддерживать правильное напряжение зарядки». Холдерман — эксперт в автомобильной промышленности, он написал множество учебников. Я не думаю, что он ошибается, но я не понимаю, что он имеет в виду.
  1. @SolarMike Когда вы тестировали генератор с обрывами фазы, сохранялось ли стабильное напряжение в системе при большой нагрузке (например, при не полностью заряженном аккумуляторе, включенных фарах, радио, кондиционере, дворниках и т. д.)? Если да, то, несмотря на обрыв фазы, генератор должен был выдавать достаточную силу тока. Конечно, необходимо проверить силу тока и диоды. Я не спорю с этим. Я просто сомневаюсь в том, что он может выдавать недостаточный ток под нагрузкой, сохраняя при этом напряжение 14 вольт.
  1. @alephzero Я не думаю, что автор вопроса имел в виду именно это. Насколько я понял, он спрашивал: «Как можно получить 14 вольт постоянного тока на D+ при низком [чем ожидалось] токе?» Мой тестовый сценарий — это быстрый цифровой вольтметр на B+ и токоизмерительные клещи на D+. Не существует сценария с любой электрической нагрузкой, при котором на цепи можно было бы поддерживать напряжение 14 вольт при токе, меньшем, чем того требует закон Ома.
  1. Только очень высокое или бесконечное сопротивление заземлению (например, обрыв или гниение провода D+) может привести к тому, что на «выходе» генератора переменного тока будет 14 вольт постоянного тока, а ток будет незначительным или отсутствовать вовсе. D+ — это цепь постоянного тока (или, по крайней мере, должна быть таковой), которая подчиняется закону Ома.
  1. @SolarMike Никто не применяет закон Ома к трёхфазному устройству. Я говорю о хорошем проводе D+, напряжении на B+ и токе, протекающем через D+. Если только аккумулятор не обладает высоким сопротивлением при зарядке (уже полностью заряжен (низкая дельта напряжения), или если нет проблем с зарядом пластин, или если нет внутренних проблем, то должен быть ток, объясняющий падение напряжения между выходом генератора постоянного тока и разницей в напряжении аккумулятора. Возможно, есть переменный компонент, который может обмануть измерительный прибор, но истинное постоянное напряжение на D+ под нагрузкой требует наличия тока.
  1. Единственный способ, которым, на мой взгляд, можно обеспечить напряжение 14 вольт при низкой выходной мощности, — это полностью зарядить аккумулятор (то есть обеспечить высокое сопротивление и низкую нагрузку), а также снизить нагрузку на электрическую систему автомобиля (отключить все вспомогательные устройства). Всё это подчиняется закону Ома. Как мы можем игнорировать закон Ома? Какая математическая/электрическая модель может продемонстрировать сценарий, при котором напряжение 14 вольт поддерживается при низкой выходной мощности? Я хочу это понять
  1. @brianfarrell Вы упускаете из виду, что применяете простой закон Ома к трёхфазному устройству со сложной схемой управления регулятором. Кроме того, выходная мощность генератора ограничена и не является бесконечной. Кроме того, аккумулятор ведёт себя не так, как простой резистор.
  1. @brianfarrell, если ты прочитал мой ответ, то понял, почему я так сказал...
  1. @SteveRacer Как генератор или регулятор определяют «напряжение разомкнутой цепи» аккумулятора? Напряжение, которое определяет генератор или регулятор, всегда связано с тем, что аккумулятор находится в цепи...
  1. Регулятор не справляется со своей задачей, когда кто-то запускает двигатель с помощью кикстартера, и это может вывести из строя генератор даже при исправном регуляторе...
  1. Почему в этой ситуации нельзя применить закон Ома? Допустим, одна фаза генератора не работает. Разве это не означает, что он не вырабатывает достаточный ток? А это значит, что напряжение начнёт падать из-за нагрузки. Аккумулятор ведёт себя как резистор. Его сопротивление зависит от различных факторов: типа, температуры, уровня заряда, состояния, размера и т. д. Но это всё равно нагрузка, подключённая параллельно нагрузке автомобиля, и она имеет определённое омическое сопротивление.
  1. Предположим, что аккумулятор не неисправен. Допустим, что аккумулятор исправен и заряжен на 80 %. При заряде в 80 % сопротивление аккумулятора будет равно r, а сопротивление электрических потребителей — L. Тогда, чтобы поддерживать напряжение на аккумуляторе на уровне 14 В, ток, выдаваемый генератором, должен составлять 14(L+r)/Lr. Если его значение меньше, не упадёт ли напряжение ниже 14 В? Я не инженер-электрик, поэтому, возможно, я что-то упускаю. Что я упускаю?
  1. Чтобы поддерживать падение напряжения в 14 В на общей нагрузке (которая включает в себя аккумулятор и подключённые параллельно электрические компоненты автомобиля) сопротивлением R Ом, генератор должен выдавать ток силой 14/R ампер. Если он не может выдавать такой ток, напряжение будет падать. Как же тогда генератор может выдавать недостаточный ток и при этом поддерживать падение напряжения в 14 В на нагрузке?
  1. @brianfarrell В вашей идее о том, «почему 14 В недостаточно для зарядки аккумулятора», не хватает двух моментов. Во-первых, генератор нужен не только для зарядки аккумулятора. На самом деле большую часть времени он вообще не заряжает аккумулятор, потому что тот уже полностью заряжен. Он обеспечивает питанием всё остальное в автомобиле (а это может быть много чего, если включены все фары и т. д.). Аккумулятор получает только ту мощность, которая «остаётся» после удовлетворения этого спроса. Вторая проблема заключается в том, что неисправному аккумулятору может потребоваться больше 14 В, чтобы зарядиться достаточно быстро и восстановиться после запуска автомобиля.
  1. Регулятор знает только о том, что напряжение падает. Если аккумулятор разряжен (напряжение разомкнутой цепи ниже), он потребляет больше тока, так как оказывает меньшее сопротивление. Это приводит к падению напряжения, из-за чего регулятор увеличивает силу тока, выдаваемого генератором. Мой вопрос остаётся прежним: как генератор может поддерживать напряжение на уровне 14 вольт в нагруженной цепи с аккумулятором, который может быть не полностью заряжен, но при этом не подавать достаточный ток?
  1. Я так думал. Возможно, при полностью заряженном аккумуляторе и очень низкой нагрузке (только зажигание и модуль управления двигателем) неисправный генератор будет временно поддерживать напряжение на уровне 14 вольт. Но в конечном итоге напряжение упадёт, так как аккумулятор начнёт терять заряд. Однако я не могу математически представить себе ситуацию, когда на клеммах аккумулятора при значительной нагрузке (фары, кондиционер, радио) отображается напряжение 14 вольт, но генератор не выдаёт достаточный ток, особенно если аккумулятор заряжен не на 100 %.
Вы уже ответили на этот вопрос