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

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?

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.

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.

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.

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".

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.

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😀.

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.

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