¿Por qué los alternadores no pueden proporcionar corriente completa en inactivo?

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Estaba leyendo sobre pruebas de carga y alternadores de campo completo en algunos libros diferentes que tengo, y uno de los puntos que todos destacaron fue que para probar la salida máxima de un alternador (o cerca de él), las rpm deben elevarse a alrededor 2000 a 2500 ya que los alternadores no pueden proporcionar corriente completa a velocidades de ralentí.

Esto me parece un poco intuitivo, ya que creo que, por diseño, un alternador lógicamente necesita poder proporcionar suficiente corriente en reposo para alimentar todos los accesorios y mantener la batería cargada.

Como ejemplo práctico, tomé algunas medidas en mi 99 Nissan Almera 1.6L (que supongo que está en buen estado de funcionamiento). Encendí las luces brillantes, el aire acondicionado y la radio.

Al ralentí (aproximadamente 850 rpm debido al ralentí), medí una corriente CC de 59 amperios en el cable del alternador B + y 11 amperios que ingresan al cable positivo de la batería.

Luego elevé las rpm a 2500 y volví a medir, obteniendo una corriente continua de 69.2 amperios en el alternador y una corriente continua de 14.5 amperios en la batería. Según lo que he leído, normalmente solo se necesitan unos 5 amperios para mantener la batería cargada, pero había estado ejecutando algunas cargas sin el motor encendido durante unos minutos antes de hacer estas pruebas, por lo que la batería probablemente necesitó un poco más cargando de lo habitual.

Claramente, incluso con el ralentí activado, el alternador no es capaz de proporcionar toda la corriente que el sistema realmente necesita, pero al mismo tiempo proporciona suficiente corriente para ejecutar el sistema sin extraer la batería.

Entonces, ¿cuáles son las razones subyacentes por las que los sistemas de carga se configuran de esta manera?

Robert S. Barnes
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Un par de ideas falsas potenciales ... (1) El sistema dibuja qué corriente extraerá. A medida que se alcanzan los límites del suministro (alternador), el voltaje caerá. Mientras el voltaje del sistema cumpla o exceda el voltaje de circuito abierto de la batería (algo así como 13.2V si la memoria sirve), el alternador cumple con los requisitos de carga, aunque puede que no quede nada para cargar la batería. Si el voltaje cae por debajo de ese punto, la corriente fluye fuera de la batería, que en combinación con la salida del alternador, cumple con la carga. [continuación]
Anthony X
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(2) Los alternadores se combinan con reguladores de voltaje para tratar de normalizar la salida en un amplio rango de velocidad. Los alternadores tienen un devanado de estator y rotor. Un devanado (el excitador) recibe corriente para formar un campo magnético; esa corriente es controlada por el regulador. El otro devanado entrega energía al sistema. Si el regulador detecta que el voltaje de salida es demasiado bajo, aumenta la corriente al excitador para que, a la misma velocidad, el alternador pueda entregar más potencia (lo que hace a expensas de un mayor requisito de par de entrada), hasta cierto diseño límite.
Anthony X
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He oído que para los automóviles que tienen una alta carga de accesorios (por ejemplo, los automóviles de policía que a menudo necesitan operar luces, radios, computadoras, etc. durante largos períodos de inactividad), usarán una polea del alternador más pequeña para dejar que el alternador funcionar a rpm más altas incluso a bajas revoluciones del motor.
Johnny
Otro factor es que la batería se recarga dentro de un minuto o dos desde el drenaje del arranque del automóvil. El alternador no necesita proporcionar mucha corriente en ralentí, pero mientras no se conecte toda la carga de consumo de corriente posible, la batería volverá a estar llena rápidamente. ¿Por qué cargar con un alternador sobredimensionado que solo se necesita ocasionalmente?
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¿Por qué compara "corriente suficiente para alimentar todos los accesorios y mantener la batería cargada" y "salida máxima"?
user253751

Respuestas:

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El costo es la razón principal.

Un alternador que pueda proporcionar una corriente de carga completa sería mucho más grande y requeriría bobinados de rotor y estator más grandes. Esto lo haría más caro y más pesado.

Los fabricantes están utilizando el hecho de que solo pasas una pequeña cantidad de tiempo inactivo en comparación con conducir en su beneficio. La mayoría de los automóviles están diseñados para navegar alrededor de las 2krpm. Aquí es donde pasa la mayor parte del tiempo, por lo que para que el alternador sea más pequeño y liviano, está diseñado para una salida nominal a esas rpm.

Finalmente, ese alternador mítico que puede producir corriente nominal en inactivo generaría más que la corriente nominal a 2krpm. Si el automóvil está diseñado para consumir 100 A con todo encendido, entonces el 150 A que el alternador es capaz de producir a 2krpm se desperdicia.

vini_i
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¿El enfriamiento sería un factor adicional? Según tengo entendido, un alternador que genera una cierta cantidad de corriente en reposo generaría tanto calor resistivo eléctrico como uno que genera esa misma corriente mientras gira más rápido, pero tendría menos aire fluyendo sobre él para enfriarlo. ¿Es correcto mi entendimiento?
supercat
@supercat Es difícil de decir. Debido a los alternadores de mayor tamaño para acomodar la corriente completa, el calor se distribuiría sobre una superficie más grande. Además, un alternador más grande permitiría un ventilador interno más grande que podría mover más aire a velocidades más bajas. Podría ser un problema o podría ser un lavado.
vini_i
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Si un alternador pudiera proporcionar su capacidad de salida completa en inactivo, ¿qué generaría en la línea roja? El amperaje de salida es proporcional a la velocidad de rotación del alternador.

A través del engranaje, se podría hacer que un alternador gire más rápido al ralentí y produzca su amperaje completo. Sin embargo, a altas RPM, excedería la velocidad a la que está diseñado para operar de manera eficiente.

Por lo tanto, los alternadores están dimensionados adecuadamente para el sorteo estimado de los accesorios. Ni más ni menos.

justinm410
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La pregunta no es sobre la salida a plena capacidad de los alternadores en inactivo, se trata de por qué los alternadores no están diseñados para satisfacer las necesidades de amperaje total del sistema en inactivo. No es lo mismo
Robert S. Barnes
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"no están diseñados para satisfacer todas las necesidades de amperaje del sistema al ralentí" ¿qué auto es este? Creo que toda la pregunta es fundamentalmente inválida.
justinm410
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Tu premisa es al revés. La salida máxima y la salida suficiente no son lo mismo. Sus propios números muestran que los alternadores proporcionan una salida suficiente para mantener la batería completamente cargada al ralentí. Si no lo hicieran, los autos no podrían estar inactivos por mucho tiempo ya que la batería se agotaría. Como se indica en las otras respuestas a esta pregunta, cuanto más rápido gira el alternador, mayor es la salida. Suficiente al ralentí, más de lo necesario a altas revoluciones.

tlhIngan
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A medida que se coloca más carga eléctrica en el alternador (es decir, se encienden más cargas como luces y calentadores), el alternador se vuelve más difícil de girar. A medida que esto sucede, un automóvil moderno controlado por ECU aumentará la velocidad de ralentí para superar esto y evitar detener el motor. Por lo tanto, su pregunta original "¿Por qué los alternadores no pueden proporcionar corriente completa en inactivo?" Es falso. Depende de lo que defina como "inactivo".

Don Gato
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El alternador no puede proporcionar más corriente eléctrica de la prevista. Hay un regulador en la parte posterior del alternador y si el motor gira a RPM mucho más altas, literalmente no permite que el exceso de corriente fluya hacia la batería. En general, el alternador debe ser capaz de producir suficiente corriente para mantener el automóvil funcionando sin descargar la batería.

desconocido
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El regulador ajusta el voltaje, no la corriente. El amperaje generado dependerá de la carga.
SteveRacer
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Por lo tanto, el regulador que proporciona el voltaje adecuado para la carga parece implicar que la carga debería poder extraer la corriente requerida para operar de manera eficiente. Y por qué sigo escuchando que el voltaje de salida está directamente relacionado con el alt. ¿Rpms, que puede ser, pero poca mención de excitar las bobinas de campo con un poco más de voltaje, o menos según sea necesario? ¿No es esta la función del regulador y la razón por la que los alternadores de imanes permanentes no pueden hacer esto, o al menos no tan simplemente? Solo un novato, así que sé amable😀.

Howard
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Un alternador utiliza las bobinas del estator para proporcionar la salida, la bobina del rotor controla el campo para controlar esa salida y el regulador controla la corriente a través de la bobina del rotor ...
Solar Mike
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La mayoría de los vehículos modernos controlan la bobina de campo de los alternadores y las RPM inactivas para optimizar la salida del alternador.

La mayoría de las ECU de los vehículos económicos minimizan el consumo de combustible y, por lo tanto, la salida del alternador al ralentí proporciona lo que se necesita para mantener el vehículo en funcionamiento mientras se detiene con una carga mínima, si corresponde. También utilizan alternadores muy pequeños de <75 A máx. Para reducir el tamaño, el peso y el costo.

La policía de servicio pesado, los contratistas y los vehículos de grado RV, con cargas muy altas de 12V, adoptan el enfoque opuesto utilizando alternadores de gran tamaño> 150A y ECU que aumentan la velocidad de ralentí del motor hasta un "ralentí alto" para proporcionar> 70% de su potencia nominal en ralentí cuando sea necesario.

Un buen ejemplo de esto fueron los coches de policía británicos Ford Escort que venían con alternadores de alto rendimiento y una capacidad inactiva controlada de ECU para ejecutar sus cargas inactivas de 12V significativamente más altas cuando "All Lit Up".

Por lo tanto, se puede hacer con una ECU y un alternador personalizados. ¡Pero no es un rayo trivial en la actualización de hackers!

PS Hackear / subir la bobina de campo al ralentí puede destruir la ECU y el sistema eléctrico de su automóvil.

Sé inteligente, sé seguro

Tirano saurio Rex
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