Tại sao động cơ khởi động xe rút ra rất nhiều hiện tại?

Tôi hiểu rằng hầu hết sức mạnh của động cơ khởi động xe được đánh giá từ 0,5kw đến 1,5kw. Điều đó không có nghĩa là họ phải vẽ 40-120 amps sao? (500 w / 12 volt, v.v.)? Tuy nhiên, khi họ bắt đầu, họ vẽ ra hàng đống ampe cho giây thứ hai họ chạy. Tại sao điều đó xảy ra? Các động cơ có được "ép xung" trong khoảng thời gian đó không?

Phải mất rất nhiều năng lượng để có được bộ phận quay - tay quay, pít-tông (hoặc cánh quạt), v.v. - di chuyển. Để tham khảo, hãy thử chuyển động cơ của bạn với một thanh ngắt trên tay quay. Nó không phải là siêu dễ dàng (mặc dù một số trong đó là do nén).

Tất cả các bộ phận trong cụm quay - trục khuỷu, thanh kết nối, pít-tông, van, trục cam, chuỗi thời gian - thêm vào một miếng kim loại rất, rất nặng phải được di chuyển bằng một động cơ điện khá nhỏ (khởi động) để khởi động xe . Không chỉ vậy, họ phải di chuyển khá nhanh để chu kỳ đốt cháy tiếp quản. Điều đó cần rất nhiều sức mạnh.

Bạn có thể làm việc ngược từ các số của mình bằng luật Ohm (V = I * R) và định nghĩa về sức mạnh (P = I ^ 2 * R). Yếu tố quan trọng ở đây là sức đề kháng, rất lớn trong bối cảnh này.

Vì vậy, câu trả lời ngắn gọn: Các bộ phận kim loại nặng, và tốn nhiều năng lượng để di chuyển. Đây là một lý do mà những thứ như hợp kim nhẹ và vật liệu tổng hợp rất quan trọng trong các thiết kế hiệu quả cao: bằng cách giảm trọng lượng của các bộ phận chuyển động, chúng tôi giảm năng lượng cần thiết để di chuyển chúng. Tất cả số thặng dư đó đều đi vào đầu ra, làm cho xe hơi / xe đạp / máy bay phản lực / tàu vũ trụ của bạn nhanh hơn.

Cập nhật

Xem các ý kiến ​​để biết thông tin tốt hơn.

Tất cả các động cơ điện tiêu thụ nhiều dòng điện khi khởi động so với trạng thái ổn định. Kiểm tra nhãn trên tủ lạnh của bạn chẳng hạn (hoặc nhìn vào cái này ): dòng điện tối đa trên nhãn cao hơn 2-3 lần so với giá trị bạn nhận được từ tỷ lệ công suất và điện áp.

Lý do đằng sau điều này nằm ở tính chất của động cơ điện. Khoảng, các động cơ như vậy có mô-men xoắn tỷ lệ với hiện tại và tốc độ tỷ lệ thuận với điện áp. Khi động cơ khởi động, bạn cần nhiều mô-men xoắn hơn để khiến nó chạy hơn bạn cần ở trạng thái ổn định để giữ cho nó chạy. Do đó bạn cần nhiều hơn hiện tại.

Nhân tiện, rất nhiều chiếc xe thậm chí còn có bộ khởi động mạnh mẽ hơn (ví dụ Landcruiser có công suất 2,5 kW). Đó là hơn 200 A ở trạng thái ổn định. Nhân số đó với 2 hoặc 3 để có được dòng khởi động và bạn sẽ nhận được khoảng 500 A mà pin phải có thể cung cấp.

Một đặc điểm của động cơ điện là chúng tạo ra mô-men xoắn cao nhất khi đứng yên, kết hợp với điều này là dòng điện ban đầu rất cao 400 đến 600A cho ô tô và động cơ khởi động thương mại có thể vượt quá 1000A.

Khi họ bắt đầu xoay nhu cầu hiện tại đi xuống - hãy nhớ rằng tỷ lệ bánh răng / bánh đà là 10 đến 1 hoặc nhiều hơn khi động cơ được quay ở tốc độ 500 vòng / phút thì bộ khởi động đang thực hiện 5000 ...

Hãy xem xét mô hình sau đây của động cơ điện DC

• Va = 12Volts trong xe hơi
• Ra = điện trở ohms của cuộn dây, dây cáp, pin, vv
• La = độ tự cảm (coi nó bằng 0 trong xấp xỉ đầu tiên)
• Ia = dòng điện qua động cơ
• Vc = Điện từ điện áp cảm ứng vào động cơ (tỷ lệ với tốc độ quay wa)

Công suất định mức của động cơ được quy ước là công suất đầu ra có sẵn (≈Vc * ia) ở một số kết hợp giữa tốc độ và mô-men xoắn. Trong hoạt động liên tục bình thường, công suất đầu vào (= Va * ia) sẽ cao hơn một chút so với công suất đầu ra.

Nhưng khởi động không phải là "hoạt động liên tục bình thường".

Là một xấp xỉ đầu tiên, chúng ta có thể coi độ tự cảm là 0. Dòng điện được vẽ bởi một động cơ DC sau đó phụ thuộc vào ba điều, điện áp cung cấp Va, Điện trở của cuộn dây Ra và Vc "trở lại EMF" phụ thuộc vào tốc độ quay của động cơ. Nguồn điện được đưa vào phía sau EMF (= Vc * ia) hầu hết được cung cấp cho tải trong khi năng lượng được truyền vào điện trở cuộn dây (= ia ia Ra) bị lãng phí khi nhiệt trong cuộn dây.

Do sự xen kẽ trong cả động cơ và tải, tốc độ quay ban đầu bằng không, do đó ban đầu dòng điện trong động cơ chỉ bị giới hạn bởi điện trở cuộn dây, động cơ rút ra nhiều dòng điện hơn bình thường và tất cả năng lượng đi vào động cơ bị lãng phí như nhiệt.

Dần dần khi tải và động cơ tăng tốc Vc, do đó V_Ra giảm, do đó Ia (= (Va-Vc) / Ra) cũng giảm và chuyển động cơ sang hoạt động liên tục bình thường. Nếu các kỹ sư đã làm đúng công việc của họ thì động cơ sẽ đạt tốc độ vận hành an toàn trước khi nó quá nóng.

Trong trường hợp của một chiếc xe hy vọng động cơ sau đó khởi động và động cơ khởi động bị ngắt kết nối.

Một động cơ khởi động điển hình là một động cơ cảm ứng có thể tạo ra mô-men xoắn cao khi bắt đầu. Nó có một cuộn dây stato và một cuộn dây rôto. Cuộn dây stato bao gồm nhiều vòng dây đồng được cố định vào bên trong vỏ động cơ. Cuộn dây rôto gồm nhiều vòng dây đồng được cố định vào trục rôto. Khi bộ khởi động được bật, ắc quy xe 12 Volt (V) sẽ gửi dòng điện tới động cơ khởi động. Lúc này điện trở (R) của động cơ chỉ là điện trở của dây đồng tạo nên cuộn dây stato và rôto và do đó thấp (dưới 0,05 Ohms). Dòng khởi đầu ban đầu (I) ở mức cao (lớn hơn 240 Amps; Từ Luật Ohms I = V / R = 12 / 0,05). đây là dòng bắt đầu cực đại và sẽ chỉ kéo dài một phần của giây. Khi rôto động cơ khởi động bắt đầu quay, các điện trường của cuộn dây stato và rôto sẽ tương tác để tạo ra "EMF trở lại" là điện áp bên trong đối nghịch với điện áp đầu vào từ pin. Chuyển động của động cơ khởi động sẽ bị phản đối bởi lực cơ học cần thiết để lật động cơ cho đến khi nó khởi động. Động cơ khởi động được khớp với các động cơ mà chúng được yêu cầu quay, do đó chúng sẽ chỉ được yêu cầu quay động cơ trong vài giây. Dòng điện yêu cầu của động cơ khởi động trong vài giây này sẽ giảm xuống còn khoảng một nửa dòng điện cực đại đã đề cập ở trên. Động cơ khởi động được khớp với các động cơ mà chúng được yêu cầu quay, do đó chúng sẽ chỉ được yêu cầu quay động cơ trong vài giây. Dòng điện yêu cầu của động cơ khởi động trong vài giây này sẽ giảm xuống còn khoảng một nửa dòng điện cực đại đã đề cập ở trên. Động cơ khởi động được khớp với các động cơ mà chúng được yêu cầu quay, do đó chúng sẽ chỉ được yêu cầu quay động cơ trong vài giây. Dòng điện yêu cầu của động cơ khởi động trong vài giây này sẽ giảm xuống còn khoảng một nửa dòng điện cực đại đã đề cập ở trên.

Trong quá trình khởi động, động cơ khởi động tiêu thụ rất nhiều năng lượng đến mức điện áp sụp đổ phần nào (gây ra bởi điện trở bên trong của pin). Bằng cách này, công suất danh định P = UI của bộ khởi động tương ứng với I hiện tại cao hơn mức bạn tính toán với U = 12V (ví dụ: nếu điện áp bị giảm xuống 6V, thì dòng điện cao gấp đôi quyền lực). Ngoài ra, lưu ý rằng công suất tương ứng với việc mất điện áp và cùng dòng điện tạo ra nhiệt trong pin ...