Czy jakaś moc z alternatora jest „wolna”?

Samochody ogólnie (a konkretnie Honda Accord 2002) nie są zbyt energooszczędne .

Biorąc pod uwagę całą nieefektywność, czy „podłączenie” smartfona do samochodu w celu ładowania podczas jazdy jest „darmowe”?

Przez „darmowy” mam na myśli to, że jeśli niczego nie podłączę, to czy energia, która trafiłaby do mojego telefonu, zmarnowałaby się - zamieniłaby się w ciepło, hałas lub spaliny?

Jeśli nie jest darmowy, skąd konkretnie pochodzi energia? Czy alternator powoduje większe obciążenie fizyczne silnika?

(Odpowiadając, należy pamiętać, że z pewnością zdaję sobie sprawę, że nie ma „darmowej energii”. Moja definicja „darmowej” odzwierciedla na przykład ideę hamowania regeneracyjnego, na przykład. Pewnie, że moc pochodziła z twojego paliwa na początku, ale i tak pochodziłby z twojego paliwa - po prostu wychwytujesz to, co zostało wypuszczone jako ciepło w twoich okładzinach hamulcowych.)

Biorąc pod uwagę całą nieefektywność, czy „podłączenie” smartfona do samochodu w celu ładowania podczas jazdy jest „darmowe”?

Krótka odpowiedź: nie (ale tak trudno zmierzyć wpływ, że trudno ci powiedzieć).

Pamiętaj, że alternator musi zasilać wszystko podłączone do instalacji elektrycznej. Ładowanie akumulatora jest początkowo dużym obciążeniem, ale spada, gdy akumulator osiągnie pełne naładowanie. Twój cudownie mocny stereo również czerpie moc. Światła to kolejny zaskakująco duży ładunek: pamiętasz wszystkie te okropnie nieefektywne żarówki, które wszyscy wymieniają w swoich domach? W odpowiednich okolicznościach mogę obserwować, jak mój silnik na biegu jałowym spada nieco, używając tylko świateł (jeśli przejdę z pełnej ciemności do świateł drogowych).

Co gorsza, sam alternator nie jest szczególnie wydajny. Spójrzmy na artykuł w Wikipedii, aby uzyskać podsumowanie, dlaczego:

Wydajność alternatorów samochodowych jest ograniczona przez utratę chłodzenia wentylatora, utratę łożyska, utratę żelaza, utratę miedzi i spadek napięcia na mostkach diodowych. Przy częściowym obciążeniu wydajność wynosi między 50–62% w zależności od wielkości alternatora i zmienia się w zależności od prędkości alternatora. [6] Jest to podobne do bardzo małych wysokosprawnych alternatorów z magnesem trwałym, takich jak te stosowane w rowerowych systemach oświetleniowych, które osiągają wydajność około 60%.

Tak więc, nawet przed podłączeniem telefonu, alternator radzi sobie z wieloma znacznie większymi obciążeniami, w tym z własną wewnętrzną nieefektywnością. Tak więc, jeśli podłączysz ładowarkę 2,1 A do alternatora, który jest przystosowany do 50-70 A, tak, pobierasz więcej prądu. Wywieracie również większe obciążenie indukcyjne na alternator, co powoduje większe obciążenie całego układu mechanicznego.

Czy będziesz w stanie powiedzieć? Nie bez starannej procedury eksperymentalnej.

Jeśli nie jest darmowy, skąd konkretnie pochodzi energia? Czy alternator powoduje większe obciążenie fizyczne silnika?

Tak (ale nie prawie tak wysokie obciążenie, jak faktyczne poruszanie samochodem). Ponownie, używając artykułu z Wikipedii jako punktu wyjścia:

Alternatory wytwarzają prąd elektryczny na tej samej zasadzie co generatory prądu stałego, a mianowicie, gdy zmienia się pole magnetyczne wokół przewodnika, w przewodniku indukowany jest prąd. Zwykle magnes obrotowy, zwany wirnikiem, obraca się w stacjonarnym zestawie przewodników uzwojonych w cewkach na żelaznym rdzeniu, zwanym stojanem. Pole przecina przewody, generując indukowane pole elektromagnetyczne (siłę elektromotoryczną), ponieważ mechaniczne wejście powoduje obrót wirnika.

Tak więc, na niewiarygodnie uproszczonym poziomie, możesz myśleć o alternatorze jako czymś podobnym do pompy wodnej, z tym wyjątkiem, że zamiast wytwarzać prąd wodny, wytwarza on prąd elektryczny.

Prąd ten bardzo szybko zmienia kierunek, czego nigdy nie zrobiłby się z pompą wody, ponieważ spowodowałby kawitację. Analogia załamuje się dość szybko, ale pomachajmy ręką w tę stronę ...

Wszystko elektryczne podłączone do systemu wymaga przepływu tego prądu. Jeśli dodasz więcej obciążenia do układu elektrycznego, to ostatecznie przełoży się na większą pracę mechaniczną, aby alternator wytworzył ten pierwotny prąd. Gdy silnik obraca alternator, ostatecznie wszystko to powoduje, że silnik wykonuje więcej pracy.

Alternator służy do ładowania baterii. Jest to akumulator, który zapewnia zasilanie komponentów elektrycznych wewnątrz kabiny. Regulator napięcia określa, czy akumulator jest w pełni naładowany, czy nie, i pozwoli alternatorowi go naładować, jeśli nie. Jeśli więc nie wykorzystasz energii, regulator odrzuci energię pochodzącą z alternatora. Prawdopodobnie jako energia cieplna.

Alternator napędzany jest paskiem z silnika, więc występuje pasożytniczy opór, który nieco zmniejsza wydajność silnika. Dlatego wiele samochodów wyścigowych ma układ zapłonowy napędzany korbą, który eliminuje potrzebę stosowania alternatora. Nadal mogą nosić baterię do zasilania świateł i / lub systemu zarządzania. Akumulatory te należy naładować przed każdym wyścigiem.

Nie, to nie jest darmowe. Po prostu w porównaniu do wszystkiego, co dzieje się w samochodzie, moc ładowania telefonu jest niewielka. Możesz zadać podobne pytanie: „skąd pochodzi moc do napędzania głośników, kiedy zwiększam głośność w samochodowym zestawie stereo?”. W obu przypadkach odpowiedź brzmi: wszystkie inne rzeczy są równe, dodatkowa moc pochodzi z alternatora, który nakłada dodatkowe obciążenie na silnik, który albo spala trochę więcej paliwa (zachowując tę ​​samą prędkość obrotową), albo nieco zwalnia ( tym samym tracąc mniej mocy na biegu jałowym do wszystkich rzeczy, do których silnik traci moc, gdy pracuje na biegu jałowym).

Czasami można to zaobserwować. Gdy samochód jest na biegu jałowym, na przykład na światłach stop (automatyczna skrzynia biegów w trakcie jazdy, hamulce włączone, aby go zatrzymać) lub ewentualnie na postoju (lub w położeniu neutralnym w przypadku ręcznej skrzyni biegów). Aktywuj kierunkowskaz i uważnie słuchaj skoku silnika. Możesz zauważyć, że podnosi się i opada bardzo nieznacznie, zgodnie z kierunkowskazem. Jest tak, ponieważ dodatkowa moc do oświetlenia wszystkich żarówek kierunkowskazów nakłada dodatkowe obciążenie na alternator, co z kolei nakłada dodatkowe obciążenie na silnik. Ta demonstracja może nie działać, jeśli kierunkowskazy wykorzystują diody LED zamiast żarówek (zużywają mniej energii, więc efekt może być zbyt mały, aby zauważyć).

Konkluzja: „nie ma darmowego lunchu”. Moc ładowania telefonu komórkowego musi skądś pochodzić - ostatecznie spalono by trochę więcej paliwa, które w przeciwnym razie zostałoby zastosowane do czegoś innego.

To zależy od pojazdu i sposobu regulacji.

A) Jest „darmowy”, jeśli regulator pobiera 100% wydajności przez 100% czasu i przetacza nadmiar do ziemi. Czerpiesz z rozlanej energii.

Jest to bardzo powszechne w starszych motocyklach i może skrócić żywotność uzwojeń stojana. Po jasnej stronie można włączyć reflektory.

B) W przeciwnym razie nie będzie darmowy, pod obciążeniem będzie większy opór. Dmuchawa nagrzewnicy jest dobrym obciążeniem do włączenia alternatora, aby to sprawdzić, ale nie jest to prąd zmienny, ponieważ przepustnica może być popchnięta, gdy sprzęgło sprężarki jest włączone.

Niektóre wyspecjalizowane alternatory / generatory mają skrzynie biegów, a niektóre bardzo nowoczesne systemy mają systemy buck / boost / lub Split-Pi, które są znacznie bardziej wydajne niż tradycyjne regulacje i mogą pomóc w zmniejszeniu strat.