Ist die Stromversorgung der Lichtmaschine "frei"?

Autos im Allgemeinen (und speziell ein Honda Accord 2002) sind nicht sehr energieeffizient .

Ist es angesichts aller Ineffizienzen "kostenlos", beispielsweise ein Smartphone an ein Auto anzuschließen, um es während der Fahrt aufzuladen?

Mit "kostenlos" meine ich, wenn ich nichts anschließe, würde die Energie, die in mein Telefon geflossen wäre, sowieso verschwendet - in Wärme, Lärm oder Abgas umgewandelt?

Wenn es nicht kostenlos ist, woher kommt dann speziell die Energie? Belastet die Lichtmaschine den Motor stärker?

(Wenn Sie antworten, denken Sie bitte daran, dass ich mir sicher bewusst bin, dass es keine "freie Energie" gibt. Meine Definition von "frei" spiegelt zum Beispiel die Idee des regenerativen Bremsens wider. Sicher, diese Kraft kam zunächst von Ihrem Kraftstoff, aber es wäre sowieso von deinem Kraftstoff gekommen - du fängst nur an, was als Wärme in deinen Bremsbelägen abgelassen worden wäre.)

Ist es angesichts aller Ineffizienzen "kostenlos", beispielsweise ein Smartphone an ein Auto anzuschließen, um es während der Fahrt aufzuladen?

Kurze Antwort: Nein (aber es ist so schwer, die Auswirkungen zu messen, dass es für Sie schwer zu sagen ist).

Denken Sie daran, dass die Lichtmaschine alles mit Strom versorgen muss, was an das elektrische System angeschlossen ist. Das Laden des Akkus ist zunächst eine große Last, fällt jedoch ab, wenn der Akku voll aufgeladen ist. Ihre wunderbar bullige Stereoanlage verbraucht auch eine Menge Strom. Lichter sind eine weitere überraschend große Last: Erinnern Sie sich an all die schrecklich ineffizienten Glühbirnen, die jeder in seinen Häusern ersetzt? Unter den richtigen Umständen kann ich beobachten, wie mein Motor im Leerlauf nur mit den Lichtern etwas abfällt (wenn ich von Volldunkel zu Fernlicht wechsle).

Schlimmer noch, die Lichtmaschine selbst ist nicht besonders effizient. Schauen wir uns den Wikipedia-Artikel an, um eine Zusammenfassung des Grundes zu erhalten:

Die Effizienz von Fahrzeuggeneratoren wird durch Lüfterkühlungsverlust, Lagerverlust, Eisenverlust, Kupferverlust und den Spannungsabfall in den Diodenbrücken begrenzt. Bei Teillast liegt der Wirkungsgrad je nach Größe des Generators zwischen 50 und 62% und variiert mit der Drehzahl des Generators. [6] Dies ähnelt sehr kleinen Hochleistungs-Permanentmagnetgeneratoren, wie sie beispielsweise für Fahrradbeleuchtungssysteme verwendet werden und einen Wirkungsgrad von etwa 60% erreichen.

Noch bevor Sie Ihr Telefon anschließen, ist die Lichtmaschine bereits mit einer Vielzahl von viel größeren Lasten fertig, einschließlich ihrer eigenen internen Ineffizienzen. Wenn Sie also ein 2,1-Ampere-Ladegerät an eine Lichtmaschine anschließen, die für 50-70 Ampere ausgelegt ist, ziehen Sie mehr Strom. Sie belasten auch die Lichtmaschine induktiver, wodurch das gesamte mechanische System stärker belastet wird.

Wirst du es sagen können? Nicht ohne sorgfältiges experimentelles Verfahren.

Wenn es nicht kostenlos ist, woher kommt dann speziell die Energie? Belastet die Lichtmaschine den Motor stärker?

Ja (aber nicht annähernd so hoch wie die tatsächliche Bewegung des Autos). Wiederum mit einem Wikipedia-Artikel als Ausgangspunkt:

Lichtmaschinen erzeugen Elektrizität nach dem gleichen Prinzip wie Gleichstromgeneratoren, nämlich wenn sich das Magnetfeld um einen Leiter ändert, wird ein Strom im Leiter induziert. Typischerweise dreht sich ein rotierender Magnet, der als Rotor bezeichnet wird, innerhalb eines stationären Satzes von Leitern, die in Spulen auf einem Eisenkern gewickelt sind, der als Stator bezeichnet wird. Das Feld schneidet durch die Leiter und erzeugt eine induzierte EMF (elektromotorische Kraft), wenn der mechanische Eingang bewirkt, dass sich der Rotor dreht.

Auf einer unglaublich vereinfachten Ebene können Sie sich eine Lichtmaschine als etwas Ähnliches wie eine Wasserpumpe vorstellen, mit der Ausnahme, dass anstelle eines Wasserstroms ein elektrischer Strom erzeugt wird.

Dieser Strom wechselt dann sehr schnell die Richtung, was Sie mit einer Wasserpumpe niemals tun würden, da dies Kavitation verursachen würde. Die Analogie bricht ziemlich schnell zusammen, aber lasst uns mit der Hand an diesem Teil vorbei winken ...

Alles, was an das System angeschlossen ist, benötigt diesen Strom, um zu fließen. Wenn Sie das elektrische System stärker belasten, bedeutet dies letztendlich mehr mechanische Arbeit für die Lichtmaschine, um diesen ursprünglichen Strom zu erzeugen. Wenn der Motor die Lichtmaschine dreht, führt dies letztendlich dazu, dass der Motor mehr Arbeit leistet.

Die Lichtmaschine dient zum Laden Ihrer Batterie. Es ist die Batterie, die die elektrischen Komponenten in der Kabine mit Strom versorgt. Ein Spannungsregler bestimmt, ob Ihre Batterie voll aufgeladen ist oder nicht, und ermöglicht es der Lichtmaschine, sie aufzuladen, wenn nicht. Wenn Sie also die Energie nicht verbrauchen, verwirft der Regler die vom Generator kommende Energie. Wahrscheinlich als Wärmeenergie.

Die Lichtmaschine wird von einem Riemen angetrieben, der vom Motor abläuft, so dass es einen parasitären Widerstand gibt, der den Wirkungsgrad des Motors etwas verringert. Aus diesem Grund verfügen viele Rennwagen über ein Kurbelzündsystem, bei dem keine Lichtmaschine erforderlich ist. Möglicherweise tragen sie noch eine Batterie, um die Lichter und / oder das Managementsystem mit Strom zu versorgen. Diese Batterien müssen vor jedem Rennen aufgeladen werden.

Nein, es ist nicht kostenlos. Es ist nur so, dass im Vergleich zu allem anderen im Auto die Leistung zum Aufladen Ihres Telefons unbedeutend ist. Sie könnten eine ähnliche Frage stellen: "Woher kommt die Energie, um die Lautsprecher anzutreiben, wenn ich die Lautstärke der Auto-Stereoanlage aufdrehe?". In beiden Fällen lautet die Antwort: Wenn alle anderen Dinge gleich sind, kommt die zusätzliche Leistung von der Lichtmaschine, die den Motor zusätzlich belastet, der entweder etwas mehr Kraftstoff verbrennt (bei gleicher Drehzahl) oder etwas langsamer wird ( Dadurch verliert weniger Leerlaufleistung an alle Dinge, an die ein Motor im Leerlauf an Leistung verliert.

Dies ist manchmal zu beobachten. Wenn ein Auto im Leerlauf läuft, z. B. an einer Ampel (Auto-Trans im Fahrbetrieb, Bremsen zum Halten) oder möglicherweise im Park (oder im Leerlauf, wenn ein manuelles Trans). Aktivieren Sie einen Blinker und achten Sie genau auf die Tonhöhe des Motors. Möglicherweise bemerken Sie, dass es im Takt des Blinkers leicht ansteigt und abfällt. Dies liegt daran, dass die zusätzliche Leistung zum Leuchten aller Blinkerlampen eine zusätzliche Belastung für die Lichtmaschine darstellt, die wiederum eine zusätzliche Belastung für den Motor darstellt. Diese Demonstration funktioniert möglicherweise nicht, wenn die Blinker LEDs anstelle von Glühlampen verwenden (sie verbrauchen weniger Strom, sodass der Effekt möglicherweise zu gering ist, um bemerkt zu werden).

Fazit: "Es gibt kein kostenloses Mittagessen". Die Stromversorgung zum Aufladen Ihres Mobiltelefons muss von irgendwoher kommen - letztendlich wäre etwas mehr Kraftstoff verbrannt worden, als sonst für etwas anderes verwendet worden wäre.

Dies hängt vom Fahrzeug und der Art der Regulierung ab.

A) Es ist "frei", wenn der Regler 100% der Kapazität 100% der Zeit verbraucht und den Überschuss auf Masse umleitet. Sie schöpfen aus verschütteter Energie.

Dies ist bei älteren Motorrädern sehr häufig und kann die Lebensdauer der Statorwicklungen verkürzen. Auf der positiven Seite ist es frei, den Scheinwerfer laufen zu lassen.

B) Es ist nicht frei, sonst gibt es unter Last einen größeren Widerstand. Ihr Heizungsgebläse ist eine gute Last für den Generator, um dies zu testen, jedoch nicht für Wechselstrom, da Ihr Gas möglicherweise gedrückt wird, während die Kompressorkupplung eingerückt ist.

Einige spezialisierte Lichtmaschinen / Generatoren verfügen über Getriebe, und einige sehr moderne Systeme verfügen über Buck / Boost- oder Split-Pi-Systeme, die viel effizienter als herkömmliche Regelungen sind und zur Reduzierung von Verlusten beitragen können.