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

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?

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.

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.

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.

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".

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.

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😀.

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