L'alimentazione dell'alternatore è "libera"?

Le auto in generale (e in particolare una Honda Accord 2002) non sono molto efficienti dal punto di vista energetico .

Date tutte le inefficienze, è "gratuito" collegare, per esempio, uno smartphone a un'auto per ricaricare mentre guido?

Con "libero" intendo, se non collegassi nulla, l'energia che sarebbe andata nel mio telefono sarebbe sprecata comunque - convertita in calore, rumore o scarico?

Se non è gratuito, da dove viene l'energia? L'alternatore esercita un carico fisico più elevato sul motore?

(Quando rispondi, tieni presente che certamente sono consapevole che non esiste "energia libera". La mia definizione di "libera" rispecchia l'idea di frenata rigenerativa, per esempio. Certo, quella potenza è venuta dal tuo carburante per cominciare, ma verrebbe comunque dal tuo carburante - stai solo catturando quello che sarebbe stato scaricato come calore nelle pastiglie dei freni.)

Date tutte le inefficienze, è "gratuito" collegare, per esempio, uno smartphone a un'auto per ricaricare mentre guido?

Risposta breve: no (ma è così difficile misurare l'impatto che è difficile dirlo).

Ricorda, l'alternatore deve alimentare tutto ciò che è collegato al sistema elettrico. La carica della batteria è inizialmente un grosso carico, ma si interrompe quando la batteria raggiunge una carica completa. Il tuo stereo meravigliosamente potente attira anche un sacco di potenza. Le luci sono un altro carico sorprendentemente grande: ricordi tutte quelle lampadine a incandescenza orribilmente inefficienti che tutti stanno sostituendo nelle loro case? Nelle giuste circostanze, posso osservare che il mio motore gira un po 'al minimo usando solo le luci (se vado dal buio completo ai raggi abbaglianti).

Peggio ancora, l'alternatore non è particolarmente efficiente. Diamo un'occhiata all'articolo di Wikipedia per un riepilogo del perché:

L'efficienza degli alternatori automobilistici è limitata dalla perdita di raffreddamento della ventola, dalla perdita di cuscinetti, dalla perdita di ferro, dalla perdita di rame e dalla caduta di tensione nei ponti dei diodi. A carico parziale l'efficienza è tra il 50-62% a seconda delle dimensioni dell'alternatore e varia con la velocità dell'alternatore. [6] Questo è simile agli alternatori a magneti permanenti ad alte prestazioni molto piccoli, come quelli utilizzati per i sistemi di illuminazione per biciclette, che raggiungono un'efficienza del 60% circa.

Quindi, anche prima di collegare il telefono, l'alternatore sta già affrontando una varietà di carichi molto più grandi, comprese le sue inefficienze interne. Quindi, se si collega un caricatore da 2,1 amp a un alternatore valutato per 50-70 amp, sì, si sta assorbendo più corrente. State inoltre caricando più alternativamente un carico induttivo sull'alternatore, il che, quindi, comporta un carico maggiore sull'intero sistema meccanico.

Sarai in grado di dirlo? Non senza un'attenta procedura sperimentale.

Se non è gratuito, da dove viene l'energia? L'alternatore esercita un carico fisico più elevato sul motore?

Sì (ma non un carico quasi elevato quanto lo spostamento effettivo dell'auto). Ancora una volta, usando un articolo di Wikipedia come punto di partenza:

Gli alternatori generano elettricità usando lo stesso principio dei generatori DC, vale a dire, quando il campo magnetico attorno a un conduttore cambia, viene indotta una corrente nel conduttore. Tipicamente, un magnete rotante, chiamato rotore gira all'interno di una serie fissa di conduttori avvolti in bobine su un nucleo di ferro, chiamato statore. Il campo attraversa i conduttori, generando un EMF indotto (forza elettromotrice), poiché l'ingresso meccanico fa girare il rotore.

Quindi, a un livello incredibilmente semplificato, puoi pensare a un alternatore come qualcosa di simile a una pompa dell'acqua tranne che, invece di creare una corrente d'acqua, sta creando una corrente elettrica.

Questa corrente quindi alterna la direzione molto velocemente, cosa che non avresti mai fatto con una pompa dell'acqua in quanto causerebbe cavitazione. L'analogia si interrompe abbastanza velocemente ma passiamo la mano oltre quella parte ...

Tutto ciò che è elettrico collegato al sistema richiede che la corrente scorra. Se aggiungi più carico al sistema elettrico, ciò si tradurrà in un maggior lavoro meccanico affinché l'alternatore crei quella corrente originale. Quando il motore gira l'alternatore, alla fine tutto ciò fa sì che il motore faccia più lavoro.

L'alternatore è lì per caricare la batteria. È la batteria che fornisce energia ai componenti elettrici all'interno della cabina. Un regolatore di tensione determina se la batteria è completamente carica o meno e consentirà all'alternatore di caricarla in caso contrario. Quindi, se non si utilizza l'energia, il regolatore scarterà l'energia proveniente dall'alternatore. Probabilmente come energia termica.

L'alternatore è azionato da una cinghia che scorre dal motore, quindi c'è una resistenza parassita che riduce in qualche modo l'efficienza del motore. Ecco perché molte auto da corsa hanno un sistema di accensione a manovella che elimina la necessità di un alternatore. Possono comunque trasportare una batteria per alimentare le luci e / o il sistema di gestione. Queste batterie devono essere caricate prima di ogni gara.

No, non è gratuito. È solo che, rispetto a tutto ciò che accade in macchina, il potere di caricare il telefono è insignificante. Potresti porre una domanda simile: "da dove viene l'alimentazione per guidare gli altoparlanti quando alzo il volume sull'autoradio?". In entrambi i casi, la risposta è: a parità di altre condizioni, la potenza extra proviene dall'alternatore, che carica di più il motore, che brucia un po 'più di carburante (mantenendo lo stesso regime) o rallenta un po' ( perdendo così meno potenza al minimo a tutto ciò che un motore perde potenza quando gira al minimo).

Questo a volte è osservabile. Quando un'auto gira al minimo, come ad esempio una luce di stop (auto trans in drive, freni applicati per trattenerla), o possibilmente in parcheggio (o in folle se un trans manuale). Attiva un segnale di svolta e ascolta attentamente il tono del motore. Potresti notare che si alza e si abbassa leggermente, in tempo con l'indicatore di direzione. Questo perché la potenza extra per illuminare tutte le lampadine degli indicatori di direzione sta imponendo un carico aggiuntivo sull'alternatore, che a sua volta impone un carico aggiuntivo sul motore. Questa dimostrazione potrebbe non funzionare se gli indicatori di direzione utilizzano LED invece di lampadine a incandescenza (usano meno energia, quindi l'effetto potrebbe essere troppo piccolo per essere notato).

Per riassumere: "non c'è pranzo libero". Il potere di caricare il tuo cellulare deve provenire da qualche parte - alla fine sarebbe stato bruciato un po 'più di carburante che altrimenti sarebbe stato applicato a qualcos'altro.

Dipende dal veicolo e da come avviene la regolamentazione.

A) È "gratuito" se il regolatore assorbe il 100% della capacità il 100% del tempo e sposta l'eccesso a terra. Stai attingendo dall'energia versata.

Questo è molto comune sulle motociclette più vecchie e può ridurre la durata degli avvolgimenti dello statore. Sul lato positivo è libero di far funzionare il faro.

B) In caso contrario non è gratuito, ci sarà una maggiore resistenza sotto carico. Il ventilatore del riscaldatore è un buon carico da mettere sull'alternatore per testarlo, ma non in CA, poiché l'acceleratore può essere spostato mentre la frizione del compressore è inserita.

Alcuni alternatori / generatori specializzati hanno cambi, e alcuni sistemi molto moderni hanno sistemi buck / boost / o Split-Pi che sono molto più efficienti della regolamentazione tradizionale e possono aiutare a ridurre le perdite.