Por que os alternadores não podem fornecer corrente total em modo inativo?

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Eu estava lendo sobre testes de carga e alternadores de campo completo em alguns livros diferentes que tenho, e um dos pontos que eles enfatizaram foi que, para testar a saída máxima de um alternador (ou perto dela), é necessário aumentar as rpm para cerca de 2000 a 2500, uma vez que os alternadores não podem fornecer corrente total em velocidades ociosas.

Isso me parece um pouco contra-intuitivo, pois eu pensaria que, por design, um alternador precisa logicamente fornecer corrente suficiente em modo inativo para alimentar todos os acessórios, além de manter a bateria carregada.

Como exemplo prático, fiz algumas medições no meu 99 Nissan Almera 1.6L (o que suponho que esteja em boas condições de funcionamento.) Liguei as luzes brilhantes, A / C e rádio.

Em marcha lenta (cerca de 850 rpm devido à marcha lenta), medi uma corrente CC de 59 amperes no cabo do alternador B + e 11 amperes entrando no cabo positivo da bateria.

Aumentei a rotação para 2500 e medi novamente, obtendo uma corrente contínua de 69,2 amperes no alternador e uma corrente contínua de 14,5 amperes na bateria. De acordo com o que eu li, normalmente são necessários apenas 5 ampéres para manter a bateria carregada, mas eu estava carregando algumas cargas sem o motor por alguns minutos antes de fazer esses testes, portanto a bateria provavelmente precisava de um pouco mais carregando do que o habitual.

Portanto, claramente, mesmo com a marcha lenta, o alternador não é capaz de fornecer toda a corrente que o sistema realmente precisa, mas, ao mesmo tempo, fornece corrente suficiente para operar o sistema sem usar a bateria.

Então, quais são as razões subjacentes para que os sistemas de cobrança sejam configurados dessa maneira?

alternator charging

— Robert S. Barnes
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Um casal de possíveis equívocos ... (1) O sistema desenha qual corrente ele desenha. Quando os limites da alimentação (alternador) são atingidos, a tensão diminui. Desde que a tensão do sistema atenda ou exceda a tensão de circuito aberto da bateria (algo como 13,2V, se a memória servir), o alternador atende aos requisitos de carga, embora não haja mais nada para carregar a bateria. Se a tensão cair abaixo desse ponto, a corrente está saindo da bateria, que, em combinação com a saída do alternador, atende à carga. [continuação]

— Anthony X

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(2) Os alternadores são combinados com reguladores de tensão para tentar normalizar a saída em uma ampla faixa de velocidade. Os alternadores têm um enrolamento no estator e no rotor. Um enrolamento (o excitador) é alimentado com corrente para formar um campo magnético; essa corrente é controlada pelo regulador. O outro enrolamento fornece energia ao sistema. Se o regulador detectar que a tensão de saída está muito baixa, ela aumenta a corrente para o excitador, para que, na mesma velocidade, o alternador possa fornecer mais energia (o que ocorre às custas de mais requisitos de torque de entrada), até alguns projetos limite.

— Anthony X

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Ouvi dizer que, para carros com uma alta carga acessória (por exemplo, carros da polícia que geralmente precisam operar luzes, rádios, computadores etc. por longos períodos em marcha lenta), eles usam uma polia do alternador menor para permitir que o alternador corra a uma rotação mais alta, mesmo com baixas rotações do motor.

— 28416 Johnny

Outro fator é que a bateria recarrega dentro de um ou dois minutos após o dreno da partida do carro. O alternador não precisa fornecer muita corrente em modo inativo, mas enquanto nem toda carga de consumo de corrente possível estiver conectada, a bateria voltará a ficar cheia muito rapidamente. Por que carregar um alternador de tamanho grande que só é necessário ocasionalmente?

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Por que você equipara "corrente suficiente para alimentar todos os acessórios e mantém a bateria carregada" e "potência máxima"?

— user253751

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Custo é a principal razão.

Um alternador que pode fornecer corrente de carga completa seria muito maior, exigindo maiores enrolamentos do rotor e do estator. Isso tornaria mais caro e mais pesado.

Os fabricantes estão usando o fato de que você gasta apenas uma pequena quantidade de tempo ocioso em comparação com a condução para obter vantagens. A maioria dos carros é projetada para cruzeiro em torno de 2 krpm. Como você gasta a maior parte do tempo, para tornar o alternador menor e mais leve, ele foi projetado para uma saída nominal a essa rpm.

Finalmente, esse alternador mítico que pode produzir corrente nominal em marcha lenta produziria mais do que a corrente nominal em 2krpm. Se o carro foi projetado para consumir 100A com tudo, então o 150A que o alternador é capaz de produzir a 2 krpm é desperdiçado.

— vini_i
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O resfriamento seria um fator adicional? Um alternador que libera uma certa quantidade de corrente em marcha lenta gera, pelo meu entendimento, tanto calor resistivo elétrico quanto um que libera a mesma corrente enquanto gira mais rápido, mas teria menos ar fluindo sobre ela para resfriá-la. Meu entendimento está correto?

— Supercat

@ supercat É difícil dizer. Devido ao tamanho maior dos alternadores para acomodar a corrente completa, o calor seria espalhado por uma área de superfície maior. Além disso, um alternador maior permitiria um ventilador interno maior que poderia mover mais ar em velocidades mais baixas. Pode ser um problema ou pode ser uma lavagem.

— vini_i

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Se um alternador pudesse fornecer sua capacidade total de saída em modo inativo, o que produziria na linha vermelha? A amperagem de saída é proporcional à velocidade de rotação do alternador.

Através da engrenagem, um alternador pode ser feito para girar mais rápido em marcha lenta e produzir sua amperagem total. No entanto, em altas RPM, estaria excedendo a velocidade na qual foi projetado para operar com eficiência.

Assim, os alternadores são dimensionados adequadamente para o consumo estimado dos acessórios. Nem mais, nem menos.

— justinm410
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A questão não é sobre a saída da capacidade total dos alternadores em marcha lenta, é sobre o motivo de os alternadores não serem projetados para suprir as necessidades de amperagem do sistema em marcha lenta. Não é a mesma coisa.

— Robert S. Barnes

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"não foram projetados para suprir as necessidades completas de amperagem do sistema em marcha lenta" que carro é esse? Eu acho que toda a questão é fundamentalmente inválida.

— justinm410

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Sua premissa é inversa. Saída máxima e saída suficiente não são a mesma coisa. Seus próprios números mostram que os alternadores fornecem saída suficiente para manter a bateria totalmente carregada em modo inativo. Se não o fizessem, os carros não poderiam ficar ociosos por muito tempo, pois a bateria acabaria. Conforme indicado nas outras respostas a esta pergunta, quanto mais rápido o alternador girar, maior será a saída. Suficiente em marcha lenta, mais do que o necessário em rotações mais altas.

— tlhIngan
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À medida que mais carga elétrica é colocada no alternador (ou seja, mais cargas, como luzes e aquecedores são ligados), o alternador fica mais difícil de girar. Como isso acontece, um carro moderno controlado por ECU aumentará a velocidade de marcha lenta para superar isso e evitar o travamento do motor. Assim, sua pergunta original "Por que os alternadores não podem fornecer corrente total em modo inativo?" é falso. Depende do que você define como "inativo".

— TopCat
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O alternador não pode fornecer mais corrente elétrica do que a pretendida. Há um regulador na parte traseira do alternador e, se o motor estiver girando a uma rotação muito mais alta, literalmente não permitirá que o excesso de corrente flua para a bateria. Geralmente, o alternador deve ser capaz de produzir corrente suficiente para manter o carro funcionando sem descarregar a bateria.

— desconhecido
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O regulador ajusta a tensão, não a corrente. A amperagem gerada dependerá da carga.

— precisa saber é o seguinte

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Portanto, o regulador que fornece a tensão adequada para a carga parece implicar que a carga deve ser capaz de puxar a corrente necessária para operar com eficiência. E por que continuo ouvindo a tensão de saída está diretamente relacionada ao alt. rpms, o que pode ser, mas pouca menção de excitar o campo bobina com um pouco mais de tensão ou menos, conforme necessário? Não é essa a função do regulador e a razão pela qual os alternadores de ímã permanente não podem fazer isso, ou pelo menos não tão simplesmente. Apenas um novato, então seja legal😀.

— Howard
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Um alternador utiliza as bobinas do estator para fornecer a saída, o rotor de bobina controles do campo para controlar que a produção e os controles do regulador da corrente através da bobina do rotor ...

— Solar Mike

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A maioria dos veículos modernos controla a bobina de campo dos alternadores e as RPMs inativas para otimizar a saída do alternador.

A maioria das ECUs de veículos econômicos minimiza o consumo de combustível e, portanto, a saída do alternador em marcha lenta, fornecendo exatamente o que é necessário para manter o veículo funcionando enquanto parado com um carregamento mínimo, se houver. Eles também usam alternadores muito pequenos <75A max para reduzir tamanho, peso e custo.

Veículos policiais, empreiteiros e veículos pesados, com cargas de 12V muito altas, adotam a abordagem oposta usando alternadores> 150A e ECU de tamanho grande que aumentam a velocidade de marcha lenta do motor até uma "marcha lenta alta" para fornecer> 70% da sua potência nominal em marcha lenta quando necessário.

Um bom exemplo disso foram os carros da polícia britânica Ford Escort, que vinham com alternadores de alta produção e a ECU controlava alta capacidade de marcha lenta para executar suas cargas ociosas de 12V significativamente mais altas quando "All Lit Up".

Portanto, isso pode ser feito com um ECU e um alternador personalizados! Mas não é um golpe trivial na atualização de hackers!

PS Hacking / Levantar a bobina de campo em marcha lenta pode destruir a ECU do seu carro e o sistema elétrico!

Seja esperto, esteja seguro

— T-Rex
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