Warum können Lichtmaschinen im Leerlauf nicht den vollen Strom liefern?

Ich habe in ein paar verschiedenen Büchern, die ich habe, über Lasttests und Vollfeldgeneratoren gelesen , und einer der Punkte, die sie alle gemacht haben, war, dass zum Testen der maximalen Leistung eines Generators (oder in der Nähe davon) die Drehzahl auf ungefähr angehoben werden muss 2000 bis 2500, da Lichtmaschinen bei Leerlaufdrehzahlen nicht den vollen Strom liefern können.

Dies scheint mir ein wenig kontraintuitiv zu sein, da ich denke, dass eine Lichtmaschine logischerweise in der Lage sein muss, im Leerlauf ausreichend Strom zu liefern, um sämtliches Zubehör mit Strom zu versorgen und die Batterie aufgeladen zu halten.

Als praktisches Beispiel habe ich einige Messungen an meinem 99 Nissan Almera 1.6L vorgenommen (von denen ich annehme, dass er in gutem Zustand ist). Ich habe die hellen Lichter, die Klimaanlage und das Radio eingeschaltet.

Im Leerlauf (ca. 850 U / min aufgrund von Leerlauf) habe ich am Gleichstromkabel B + einen Gleichstrom von 59 Ampere und am Pluskabel der Batterie 11 Ampere gemessen.

Ich erhöhte dann die Drehzahl auf 2500 und maß erneut, wobei ich einen Gleichstrom von 69,2 Ampere an der Lichtmaschine und einen Gleichstrom von 14,5 Ampere an der Batterie erhielt. Nach dem, was ich gelesen habe, werden normalerweise nur etwa 5 Ampere benötigt, um die Batterie aufgeladen zu halten, aber ich hatte vor diesen Tests einige Minuten lang einige Lasten ohne Motor betrieben, sodass die Batterie wahrscheinlich etwas mehr benötigte Laden als üblich.

Selbst im Leerlauf kann die Lichtmaschine nicht den gesamten Strom liefern, den das System tatsächlich benötigt, und gleichzeitig liefert sie ausreichend Strom, um das System zu betreiben, ohne aus der Batterie zu schöpfen.

Was sind die Gründe, warum Ladesysteme auf diese Weise eingerichtet werden?

Kosten sind der Hauptgrund.

Eine Lichtmaschine, die vollen Ladestrom liefern kann, wäre weitaus größer und erfordert größere Rotor- und Statorwicklungen. Dies würde es teurer und schwerer machen.

Die Hersteller nutzen die Tatsache, dass Sie nur wenig Zeit im Leerlauf verbringen, anstatt zu ihrem Vorteil zu fahren. Die meisten Autos sind für Fahrten gegen 14 Uhr ausgelegt. Hier verbringen Sie die meiste Zeit. Um die Lichtmaschine kleiner und leichter zu machen, ist sie für die Nennleistung bei dieser Drehzahl ausgelegt.

Schließlich würde diese mythische Lichtmaschine, die im Leerlauf Nennstrom erzeugen kann, mehr als den Nennstrom bei 2 U / min erzeugen. Wenn das Auto so ausgelegt ist, dass es 100 A verbraucht, wenn alles eingeschaltet ist, werden die 150 A, die die Lichtmaschine bei 2 U / min produzieren kann, verschwendet.

Wenn eine Lichtmaschine im Leerlauf ihre volle Ausgangsleistung erbringen könnte, welche würde sie an der roten Linie abgeben? Die Ausgangsstromstärke ist proportional zur Drehzahl der Lichtmaschine.

Über ein Getriebe könnte eine Lichtmaschine dazu gebracht werden, im Leerlauf schneller zu drehen und ihre volle Stromstärke zu erzeugen. Bei hohen Drehzahlen würde es dann jedoch die Geschwindigkeit überschreiten, mit der es für einen effizienten Betrieb ausgelegt ist.

Somit werden Lichtmaschinen entsprechend der geschätzten Auslosung des Zubehörs dimensioniert. Nicht mehr und nicht weniger.

Ihre Prämisse ist rückwärts. Maximale Leistung und ausreichende Leistung sind nicht dasselbe. Ihre eigenen Zahlen zeigen, dass Lichtmaschinen eine ausreichende Leistung liefern, um die Batterie im Leerlauf voll aufgeladen zu halten. Andernfalls könnten die Autos nicht lange im Leerlauf laufen, solange die Batterie leer wird. Wie in den anderen Antworten auf diese Frage angegeben, ist die Leistung umso größer, je schneller sich die Lichtmaschine dreht. Ausreichend im Leerlauf, mehr als nötig bei höheren Drehzahlen.

Je mehr elektrische Last auf die Lichtmaschine aufgebracht wird (dh mehr Lasten wie Lichter und Heizungen werden eingeschaltet), desto schwieriger wird es, die Lichtmaschine einzuschalten. In diesem Fall erhöht ein modernes, von der ECU gesteuertes Auto die Leerlaufdrehzahl, um dies zu überwinden und ein Abwürgen des Motors zu vermeiden. Daher Ihre ursprüngliche Frage "Warum können Lichtmaschinen im Leerlauf nicht den vollen Strom liefern?" ist falsch. Es hängt davon ab, was Sie als "Leerlauf" definieren.

Der Generator kann nicht mehr elektrischen Strom liefern als vorgesehen. Auf der Rückseite der Lichtmaschine befindet sich ein Regler. Wenn der Motor mit einer viel höheren Drehzahl dreht, kann der überschüssige Strom buchstäblich nicht in die Batterie fließen. Im Allgemeinen sollte die Lichtmaschine in der Lage sein, genügend Strom zu erzeugen, um das Auto am Laufen zu halten, ohne die Batterie zu entladen.

Der Regler, der die richtige Spannung für die Last bereitstellt, scheint also zu implizieren, dass die Last in der Lage sein sollte, ihren erforderlichen Strom zu ziehen, um effizient zu arbeiten. Und warum höre ich immer wieder, dass die Ausgangsspannung in direktem Zusammenhang mit dem Alt steht? U / min, was es kann, aber wenig Erwähnung der Erregung der Feldspulen mit etwas mehr Spannung oder weniger als erforderlich? Ist dies nicht die Funktion des Reglers und der Grund, warum Permanentmagnetgeneratoren dies nicht können, oder zumindest nicht ganz so einfach? Nur ein Anfänger, also sei nett.

Die meisten modernen Fahrzeuge steuern die Feldspule und die Leerlaufdrehzahl der Lichtmaschine, um die Leistung der Lichtmaschine zu optimieren.

Die meisten sparsamen Fahrzeug-ECUs minimieren den Kraftstoffverbrauch und damit die Lichtmaschinenleistung im Leerlauf und bieten genau das, was erforderlich ist, um das Fahrzeug im Stillstand mit minimalem Ladevorgang am Laufen zu halten. Sie verwenden auch sehr kleine Lichtmaschinen mit einem Maximum von <75 A, um Größe, Gewicht und Kosten zu reduzieren.

Schwerlastfahrzeuge der Polizei, Bauunternehmer und Wohnmobile mit sehr hohen 12-V-Lasten verfolgen den umgekehrten Ansatz mit übergroßen Generatoren und Steuergeräten mit> 150 A, die die Leerlaufdrehzahl des Motors auf einen "hohen Leerlauf" erhöhen und> 70% ihrer Nennleistung im Leerlauf liefern wenn gebraucht.

Ein gutes Beispiel dafür waren die britischen Ford Escort-Polizeiautos, die mit Lichtmaschinen mit hoher Leistung und ECU-gesteuerter hoher Leerlauffähigkeit ausgestattet waren, um ihre deutlich höheren 12-V-Leerlauflasten bei "All Lit Up" zu betreiben.

So kann es mit einem kundenspezifischen Steuergerät und Lichtmaschine gemacht werden! Aber es ist kein triviales Hacker-Upgrade!

PS Das Hacken / Aufbocken der Feldspule im Leerlauf kann die ECU und das elektrische System Ihres Autos zerstören!

Sei schlau, sei sicher