Warum ziehen Autostarter so viel Strom?

Ich verstehe, dass die Leistung der meisten Autostarter zwischen 0,5 kW und 1,5 kW liegt. Bedeutet das nicht, dass sie 40-120 Ampere ziehen sollen? (500 w / 12 Volt usw.)? Doch wenn sie anfangen, ziehen sie Hunderte von Ampere für den Bruchteil einer Sekunde, den sie laufen. Warum passiert das? Sind die Motoren in dieser Zeit "übertaktet"?

Es ist VIEL Kraft erforderlich, um die rotierende Baugruppe - Kurbel, Kolben (oder Rotoren) usw. - in Bewegung zu setzen. Versuchen Sie als Referenz, Ihren Motor mit einer Unterbrecherstange an der Kurbel umzudrehen. Es ist nicht sehr einfach (obwohl ein Teil davon auf die Komprimierung zurückzuführen ist).

Alle Teile der rotierenden Baugruppe - Kurbelwelle, Pleuel, Kolben, Ventile, Nockenwellen, Steuerkette - ergeben ein sehr schweres Stück Metall, das von einem relativ kleinen Elektromotor (Anlasser) bewegt werden muss, um das Auto zu starten . Nicht nur das, sie müssen sich ziemlich schnell bewegen, damit der Verbrennungszyklus die Kontrolle übernimmt. Das kostet viel Kraft.

Sie können mit dem Ohmschen Gesetz (V = I * R) und der Definition der Potenz (P = I ^ 2 * R) von Ihren Zahlen rückwärts arbeiten. Der entscheidende Faktor ist hier der Widerstand, der in diesem Zusammenhang enorm ist.

Die kurze Antwort lautet also: Metallteile sind schwer und benötigen viel Energie, um sich zu bewegen. Dies ist einer der Gründe, warum Dinge wie Leichtmetalle und Verbundwerkstoffe bei hocheffizienten Konstruktionen so wichtig sind: Indem wir das Gewicht der beweglichen Teile reduzieren, reduzieren wir den Energiebedarf, um sie zu bewegen. All dieser Überschuss fließt in den Output und beschleunigt Ihr Auto / Fahrrad / Jet-Pack / Raumschiff.

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Alle Elektromotoren verbrauchen beim Start mehr Strom als im eingeschwungenen Zustand. Schauen Sie sich zum Beispiel das Etikett an Ihrem Kühlschrank an (oder sehen Sie sich dieses an ): Der maximale Strom auf dem Etikett ist 2-3 mal höher als der Wert, den Sie vom Verhältnis von Strom zu Spannung erhalten würden.

Der Grund dafür liegt in den Eigenschaften von Elektromotoren. Etwa solche Motoren haben ein Drehmoment proportional zum Strom und eine Drehzahl proportional zur Spannung. Wenn der Motor anläuft, benötigen Sie viel mehr Drehmoment, um ihn zum Laufen zu bringen , als Sie im eingeschwungenen Zustand benötigen, um ihn am Laufen zu halten . Daher brauchst du mehr Strom.

Übrigens haben viele Autos noch leistungsstärkere Starter (zB ein Landcruiser hat einen 2,5 kW-Starter). Das sind über 200 A im eingeschwungenen Zustand. Multiplizieren Sie dies mit 2 oder 3, um den Startstrom zu erhalten, und Sie erhalten ungefähr 500 A, die die Batterie liefern muss.

Ein Merkmal von Elektromotoren ist, dass sie im Stillstand das höchste Drehmoment erzeugen, gekoppelt mit einem sehr hohen Anfangsstrom von 400 bis 600 A für Autos und kommerziellen Anlassermotoren, die 1000 A überschreiten können.

Sobald sie anfangen sich zu drehen, sinkt der Strombedarf - denken Sie daran, dass das Ritzel / Schwungrad-Verhältnis 10 zu 1 oder mehr beträgt. Wenn der Motor bei 500 U / min gedreht wird, macht der Anlasser 5000 ...

Betrachten Sie das folgende Modell eines elektrischen Gleichstrommotors

• Va = 12 Volt in einem Auto
• Ra = der Ohm-Widerstand von Wicklungen, Kabeln, Batterien usw.
• La = Induktivität (in erster Näherung als Null betrachten)
• Ia = Strom durch Motor
• Vc = In den Motor induzierte elektromagnetische Spannung (proportional zur Drehzahl wa)

Die Nennleistung eines Motors wird herkömmlicherweise als die verfügbare Ausgangsleistung (≈Vc * ia) bei einer Kombination aus Drehzahl und Drehmoment definiert. Bei normalem Dauerbetrieb ist die Eingangsleistung (= Va * ia) etwas höher als die Ausgangsleistung.

Der Anlauf ist aber kein "normaler Dauerbetrieb".

In erster Näherung können wir die Induktivität als Null behandeln. Der von einem Gleichstrommotor aufgenommene Strom hängt dann von drei Dingen ab, der Versorgungsspannung Va, dem Widerstand der Wicklungen Ra und der "Gegen-EMK" Vc, die wiederum von der Motordrehzahl abhängt. In die Gegen-EMK abgegebene Leistung (= Vc * ia) wird meistens an die Last abgegeben, während in den Wicklungswiderstand abgegebene Leistung (= ia ia Ra) als Wärme in den Wicklungen verschwendet wird.

Aufgrund von Trägheit sowohl im Motor als auch in der Last ist die anfängliche Drehzahl Null, daher wird der Strom im Motor anfänglich nur durch den Wicklungswiderstand begrenzt, der Motor zieht viel mehr Strom als normal und die gesamte in den Motor eintretende Leistung wird verschwendet als wärme.

Wenn die Last und der Motor allmählich die Drehzahl Vc erreichen, nimmt V_Ra ab, so dass auch Ia (= (Va - Vc) / Ra) abnimmt und der Motor in den normalen Dauerbetrieb übergeht. Wenn die Ingenieure ihre Arbeit richtig gemacht haben, sollte der Motor eine sichere Betriebsdrehzahl erreichen, bevor er überhitzt.

Im Falle eines Autos springt dann hoffentlich der Motor an und der Anlasser wird abgeklemmt.

Ein typischer Anlasser ist ein Induktionsmotor, der beim Starten ein hohes Drehmoment erzeugen kann. Es hat eine Statorspule und eine Rotorspule. Die Statorspule besteht aus vielen Windungen aus Kupferdraht, die an der Innenseite des Motorgehäuses befestigt sind. Die Rotorspule besteht aus vielen Windungen aus Kupferdraht, die an der Rotorwelle befestigt sind. Wenn der Anlasser eingeschaltet ist, sendet die 12 Volt (V) Autobatterie Strom an den Anlasser. Zu diesem Zeitpunkt ist der Widerstand (R) des Motors nur der Widerstand des Kupferdrahtes, aus dem die Stator- und Rotorspulen bestehen, und ist daher niedrig (weniger als 0,05 Ohm). Der anfängliche Anlaufstrom (I) ist daher hoch (größer als 240 Ampere; aus dem Ohmschen Gesetz I = V / R = 12 / 0,05). Dies ist der Spitzenstartstrom und dauert nur einen Bruchteil einer Sekunde. Wenn sich der Anlasser zu drehen beginnt, Die elektrischen Felder der Stator- und Rotorspule wirken zusammen, um eine "Gegen-EMK" zu erzeugen, bei der es sich um eine interne Spannung handelt, die der Eingangsspannung von der Batterie entgegengesetzt ist. Der Bewegung des Anlassers wird die mechanische Kraft entgegengesetzt, die erforderlich ist, um den Motor bis zum Start zu drehen. Anlasser sind auf die Motoren abgestimmt, die sie drehen müssen, so dass sie den Motor nur einige Sekunden drehen müssen. Der vom Anlasser während dieser wenigen Sekunden benötigte Strom sinkt auf etwa die Hälfte des oben genannten Spitzenstroms. Anlasser sind auf die Motoren abgestimmt, die sie drehen müssen, so dass sie den Motor nur einige Sekunden drehen müssen. Der vom Anlasser während dieser wenigen Sekunden benötigte Strom sinkt auf etwa die Hälfte des oben genannten Spitzenstroms. Anlasser sind auf die Motoren abgestimmt, die sie drehen müssen, so dass sie den Motor nur einige Sekunden drehen müssen. Der vom Anlasser während dieser wenigen Sekunden benötigte Strom sinkt auf etwa die Hälfte des oben genannten Spitzenstroms.

Während des Startens zieht der Anlasser so viel Strom, dass die Spannung etwas zusammenbricht (verursacht durch den Innenwiderstand der Batterie). Dadurch entspricht die Nennleistung P = UI des Anlassers einem Strom I, der höher ist als der, den Sie mit U = 12V berechnen (z. B. wenn die Spannung auf 6V abgesenkt wird, ist der Strom doppelt so hoch, um denselben zu haben Leistung). Beachten Sie auch, dass die Leistung, die dem Spannungsverlust und dem gleichen Strom entspricht, Wärme in der Batterie erzeugt ...