Liệu một máy phát điện tạo ra điện áp hoặc hiện tại?

Tôi biết rằng câu hỏi này nghe có vẻ rất ngu ngốc đối với + 90% các bạn, nhưng bộ não của tôi không thực sự tạo ra điện.

Điều mà tôi không hiểu là máy phát điện tạo ra cái gì, điện áp hay dòng điện khi nó quay? Đôi khi tôi thấy rằng một máy phát điện có thể tạo ra x lượng tiềm năng và y lượng hiện tại.

Tôi đang bắt đầu từ những điều cơ bản của điện. Một nam châm quay / chuyển động làm cho các electron chuyển động theo một hướng, tạo ra một tiềm năng do sự thay đổi của động năng, phải không? Vì vậy, nếu người ta kết nối nhiều đồng hồ ở cả hai thiết bị đầu cuối, người ta sẽ đọc điện áp. Tôi đã làm điều này và nó dễ hiểu. Bây giờ mọi thứ bắt đầu làm tôi bối rối.

Đôi khi, người ta có thể thấy trên các thông số kỹ thuật mà một động cơ có thể cung cấp một dòng điện nhất định và đây là điều tôi không hiểu. Hiện tại có liên quan đến tiềm năng thông qua luật Ohm, phải không? Nói cách khác, dòng điện chỉ phụ thuộc vào điện trở của tải (hoặc dây) và điện thế. Ngoài ra, dòng điện chỉ chảy nếu có độ dốc / giảm điện áp. Tại sao có dòng điện quy định trên máy phát điện như thế này ?

Điều làm tôi bối rối là sự kết hợp nội tại của dòng điện áp trên máy phát. Bất cứ ai có thể giúp tôi hiểu điều này? Cảm ơn và xin lỗi vì đã làm giảm chỉ số IQ của nhóm này.

Trong nội bộ, một máy phát tạo ra điện áp tỷ lệ thuận với tốc độ của nó.

Tuy nhiên, điều đó không có nghĩa là điện áp không đổi luôn phát ra từ một máy phát chạy ở tốc độ cố định. Các cuộn dây và các bộ phận khác của máy phát điện có một số điện trở. Đến một xấp xỉ đầu tiên, bạn có thể nghĩ về một máy phát như một nguồn điện áp tỷ lệ thuận với tốc độ, với một điện trở cố định nối tiếp.

Khi dòng điện chạy do tải trên máy phát, có hai điều xảy ra:

1. Dòng điện gây sụt áp trên điện trở trong của máy phát. Điện áp bạn nhận được từ toàn bộ máy phát là điện áp bên trong trừ đi điện áp rơi này.

2. dòng điện thông qua máy phát gây ra một mô-men xoắn đối với vòng quay trục. Đây là cách máy phát điện không tạo ra sức mạnh một cách kỳ diệu. Công suất đầu vào là mô-men xoắn lần tốc độ quay. Công suất đầu ra là volt volt lần. Khi các ampe tăng lên, công suất đầu ra tăng lên. Tuy nhiên, điều này làm cho mô-men xoắn trên trục tăng lên, do đó công suất đầu vào cũng tăng theo. Công suất đầu vào luôn ít nhất bằng công suất đầu ra. Vật lý không cung cấp cho bạn một bữa ăn trưa miễn phí và các máy phát điện tuân theo các định luật vật lý.

Ví dụ: giả sử một máy phát cụ thể khi quay ở tần số 60 Hz (3600 vòng / phút) tạo ra 50 V RMS không tải. Không tải có nghĩa là dòng điện bằng 0, do đó điện áp rơi trên điện trở trong bằng không. Do đó, không tải, bạn có thể thấy điện áp bên trong của bộ tạo.

Chúng ta hãy nói thêm rằng điện trở trong là 2. Nếu bạn kết nối tải 75 to với máy phát, nguồn điện áp bên trong sẽ thấy điện trở trong và tải của bạn nối tiếp là tải của nó. Điều đó có nghĩa là tải trên nguồn điện áp bên trong là 77. Hiện tại là (50 V) / (77) = 649 mA. Sự sụt giảm trên điện trở trong không thể tránh khỏi là (649 mA) (2 Ω) = 1.3 V. Do đó, bạn nhận được 48,7 V ở 649 mA.

Tổng công suất điện mà máy phát đang tạo ra là (50 V) (649 mA) = 32,5 W. Trong đó (1,3 V) (649 mA) = 844 mW kết thúc làm nóng máy phát điện và bạn thực sự nhận được (48,7 V) (649 mA ) = 31,6 W ra. Mô-men xoắn ngược trên trục được tạo bởi 649 mA nhân với tốc độ quay trục là 32,5 W cộng với bất cứ điều gì cần thiết để vượt qua ma sát cơ học.

Nếu bạn rút ngắn đầu ra của máy phát, dòng điện tối đa có thể sẽ chảy. Tuy nhiên, bạn không nhận được bất kỳ nguồn điện nào vì điện áp bằng không. Tất cả năng lượng được tạo ra bởi máy phát điện sẽ làm nóng điện trở bên trong của nó. Điện trở trên trục sẽ cao. Nếu bạn vẫn xoay sở để tiếp tục biến máy phát ở cùng một tốc độ, thì bạn sẽ đặt rất nhiều năng lượng cơ học vào, và tất cả nó sẽ biến thành nhiệt trong máy phát. Đối với nhiều máy phát điện thực, điều này sẽ quá nóng và phá hủy chúng trong một thời gian tương đối ngắn.

Thêm

Các cuộc thảo luận ở trên là cho các máy phát điện cơ bản. Rõ ràng một số quan tâm đến việc thảo luận về máy phát điện ô tô. Ngày nay, đó là những đơn vị hoàn chỉnh với bộ chỉnh lưu, bộ điều chỉnh và phản hồi mà những điều trên không áp dụng. Nó áp dụng cho máy phát điện trần bên trong máy phát điện ô tô, nhưng bạn không có quyền truy cập trực tiếp vào đó và hoạt động của nó được điều khiển tích cực và che khuất bởi bộ điều khiển.

Đôi khi, người ta có thể thấy trên các thông số kỹ thuật mà một động cơ có thể cung cấp một dòng điện nhất định và đây là điều tôi không hiểu. Hiện tại có liên quan đến tiềm năng thông qua luật Ohm, phải không?

Không phải theo cách bạn nghĩ.

Có, nếu bạn kết nối tải điện trở thấp hơn, dòng điện sẽ tăng nếu điện áp đầu ra của máy phát không đổi. Điều này được thể hiện bởi$I = \frac {V}{R}$.

Tuy nhiên, có một vài giới hạn bao gồm các chi tiết như định mức mang tối đa hiện tại của cuộn dây. Động cơ có thể cung cấp ngày càng nhiều hơn nhưng nhiệt độ cuộn dây sẽ tăng lên khi bạn làm và đến một lúc nào đó bạn sẽ đốt cháy chúng. Một nguyên tắc nhỏ là cứ sau 10 ° C nhiệt độ tăng sẽ giảm một nửa tuổi thọ quanh co.

Nói cách khác, dòng điện chỉ phụ thuộc vào điện trở của tải (hoặc dây) và điện thế.

Vâng, như đã giải thích ở trên.

Ngoài ra, dòng điện chỉ chảy nếu có độ dốc / giảm điện áp.

Đúng. Sự khác biệt về điện áp hoặc "tiềm năng" giữa hai điểm sẽ khiến dòng điện chạy qua. Nó hơi giống như hai bể nước được nối với nhau bằng vòi. Nước sẽ chảy cho đến khi các mức là như nhau. Hiện tại sẽ giảm xuống khi chênh lệch chiều cao giảm.

Tại sao có dòng điện quy định trên máy phát điện như thế này?

Đây là giới hạn thiết kế cho đầu ra.

Cập nhật: Tôi đã bỏ lỡ liên kết "cái này" trong câu hỏi.

Trông giống như một chiếc xe thay thế nên tình hình phức tạp hơn một chút. Để sạc pin xe hơi sẽ cần> 14 V, do đó, đầu ra là 12 V danh nghĩa nhưng thực tế giống như 14 V. Nếu bạn theo dõi điện áp trên pin xe hơi trong khi ai đó quay động cơ từ không tải sang trung bình, bạn có thể thấy điện áp tăng. (Bạn cũng sẽ thấy đèn pha sáng lên rõ rệt.) Máy phát điện đó có bộ điều chỉnh trên đó sẽ điều chỉnh dòng điện cuộn dây trường để duy trì điện áp gần với đầu ra được chỉ định - có thể là 14 V hoặc hơn.

Trong xe, có một sự khác biệt giữa máy phát điện và máy phát điện.

Đầu tiên, những gì được hiển thị trong ảnh, không phải là "máy phát" (DC) mà là máy phát điện xoay chiều bao gồm một cầu diode (3 pha, 6 điốt) để chỉnh lưu thành DC.

Hãy chắc chắn rằng bạn hiểu điều này đầu tiên.

Ban đầu máy phát điện được sử dụng với cuộn dây giao hoán với bàn chải tiếp xúc với cuộn dây rôto để thay thế điện áp xoay chiều trở lại DC.

Do sự cố hồ quang bàn chải vào cuối những năm 60, chúng được thiết kế lại với Máy phát điện sử dụng vòng trượt đồng để cung cấp DC cho rôto, chúng tôi gọi là tự kích thích vì nó có thể sử dụng điện áp đầu ra được chỉnh lưu để kích thích dòng rôto để xoay Thông lượng có thể làm tăng hiệu quả dòng điện xoay chiều đầu ra được khuếch đại bởi công việc được thực hiện để xoay ròng rọc và được điều chỉnh bởi điện áp đầu ra đến 14,2V với bộ điều chỉnh có tham chiếu điện áp thấp cố định.

Tiếp theo chúng ta biết rằng động cơ / máy phát và máy phát điện xoay chiều tạo ra điện áp EMF "không tải" tỷ lệ thuận với RPM, nhưng trong trường hợp này, bộ điều chỉnh điều khiển "Dòng điện xoay chiều" của rôto để điều chỉnh điện áp khi thay đổi RPM. Tuy nhiên, dưới một RPM nhất định, không có dòng điện trường nào có thể tăng điện áp, điều này chỉ mang lại mức tăng hiện tại.

Vì vậy, RPM tạo ra điện áp trong khi dòng trường tự động điều chỉnh dòng đầu ra được xác định bởi bộ điều chỉnh điện áp bên trong và dòng tải (Luật Ohms, Vout = Iout (tải) * R (tải)). Vì vậy, dòng trường giảm tự nhiên với RPM tăng ở mức tải cố định.

Tuy nhiên, chúng ta biết rằng tải cũng ảnh hưởng đến điện áp theo tỷ số trở kháng, do đó trở kháng nguồn phải thấp hơn tất cả các tải dự kiến ​​ngoại trừ động cơ khởi động, có trở kháng thấp hơn nhiều nhưng giống như một máy phát có bộ chuyển đổi với bàn chải bằng đồng nặng.

Vì vậy, Alternator tạo ra cả điện áp và dòng điện được điều chỉnh bởi RPM và dòng điện trường, vì vậy chúng tôi nói rằng nó tạo ra công suất phụ thuộc vào tải. Do mô-men xoắn có sẵn cao từ vành đai serpentine, nó có thể bị điện áp thấp dưới 500 vòng / phút nhưng có thể cung cấp toàn bộ công suất ở tốc độ 1200 vòng / phút hoặc bằng cách sử dụng RPM của động cơ được điều chỉnh theo tỷ lệ RPM của máy phát điện theo tỷ lệ ròng rọc.

Nói tóm lại (không có ý định chơi chữ sẽ thổi cầu 6 diode ở tốc độ RPM cao), máy phát điện là nguồn điện được điều khiển bằng dòng điện ở mức RPM cố định, cung cấp tất cả dòng điện cần thiết để sạc pin và các tải khác. Nó phải có kích thước phù hợp với dòng điện vì ESR của pin xác định dòng điện tối đa để tăng điện áp lên 14,2V và ESR của pin giảm khi công suất CCA tăng (khi mới) cần để quay động cơ khởi động xe tải lớn.

tác dụng phụ từ máy phát điện không phù hợp và pin

Mặc dù một chiếc xe, một khi chạy có thể hoạt động mà không cần pin, máy phát điện phải có công suất hiện tại ở điện áp và dòng điện được điều chỉnh chính xác để đáp ứng nhu cầu dự kiến. Tải lớn nhất là pin quá tải. Khi pin già đi, mỗi tế bào trở nên không khớp hơn và tế bào yếu nhất có thể đun sôi chất điện phân từ quá điện áp từ dòng điện xoay chiều dư thừa để đạt 14,2V, thay vì 14,2 / 6 = 2,366V mỗi tế bào, bất cứ thứ gì cao hơn 10% sẽ làm lão hóa pin. Vì vậy, cài đặt một máy phát điện lớn hơn trên pin cũ, có thể dẫn đến hỏng pin nhanh hơn bình thường.

Hãy xem xét một pin được đánh giá 1000 Ampe CCA mới mà khi ấm có xếp hạng CA là 1200A. Điều này có nghĩa là ESR là (12,5v - 7,5V) / 1000A = 5 mΩ từ thử nghiệm tiêu chuẩn ở mức giảm xuống 7,5V và Luật Ohm. Vậy dòng điện tối đa để tăng pin từ 12 V (không sạc) lên 14.2V là bao nhiêu? Một lần nữa từ Luật Ohm, (14.2-12) V / 5mΩ = 440 amps !! May mắn là các điốt có thể xử lý ngắn gọn trong các giai đoạn hiện tại và máy phát điện yếu có thể chiên điốt của nó, trong khi một điốt mạnh hơn có thể cần nhiều RPM hơn để tăng điện áp lên 14,2 cho đến khi mức sạc tăng.

Do đó, dòng điện xoay chiều và CCA ắc quy được thiết kế cho mỗi chiếc xe để tăng tuổi thọ với chi phí thấp nhất bằng cách lựa chọn cẩn thận di chuyển ESR phù hợp và ESR của pin không bị lão hóa. Đây là lý do tại sao đôi khi chúng không tồn tại lâu sau khi thay thế cái này hay cái khác. Điều này được tích hợp bởi các cài đặt bộ điều chỉnh V quá mức và pin có kích thước kém hoặc được bảo trì. (tấm bị cong vênh từ quần short ngắn), nướng quá nhiệt độ môi trường xung quanh dưới ánh mặt trời ở Arizona. Vân vân.

Xin lỗi vì câu trả lời dài, tôi hy vọng điều này đã nâng chỉ số IQ của bạn lên Alternators. Nó phức tạp hơn vì vòng điều khiển là nguồn hiện tại được điều khiển (CCCS) với Tham chiếu điện áp để có đầu ra 14,2V +/- 0,1. Điều này dẫn đến việc nó trở thành một nguồn điện áp quy định. Các câu trả lời khác tại thời điểm này, không đề cập đến điều này cả.

Một máy phát điện, hoạt động trong một thời gian ngắn, tạo ra dòng điện tối đa; dòng điện bên trong cuộn dây máy phát sẽ hoạt động để chống lại trường được cung cấp bởi "nam châm" và thực hiện một hệ thống phản hồi bằng phương pháp xô từ thông, đối lập từ thông, do đó loại bỏ từ thông một phần.

Việc hủy thông lượng một phần đó giới hạn trường "B" bên trong của cuộn dây.