交流发电机的任何动力是否“自由”?


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一般而言,汽车(特别是本田雅阁2002)的能源效率不是很高

由于效率低下,我可以在开车时将“智能手机”插入汽车进行充电吗?

“免费”是指,如果不插入任何电源,手机中会消耗掉的能量是否会被浪费掉-转化为热量,噪音或废气?

如果不是免费的,那么能量具体来自哪里?交流发电机是否会对发动机施加更高的物理负荷?

(回答时,请记住,我当然知道没有“自由能”。例如,我对“自由”的定义反映了再生制动的想法。当然,动力最初来自燃料,但无论如何,它都是由您的燃料产生的-您只是在捕捉刹车皮中热量散发出来的东西。)


不是一个答案,但相关的问题,这并不表明了作为关联:mechanics.stackexchange.com/questions/1536/...
斯科特

Answers:


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由于效率低下,我可以在开车时将“智能手机”插入汽车进行充电吗?

简短的回答:否(但是很难衡量影响,以至于很难告诉您)。

请记住,交流发电机必须为连接到电气系统的所有设备供电。首先,给电池充电是一个很大的负担,但随着电池充满电,充电会逐渐减少。您美妙而强劲的立体声音响也能吸引许多能量。灯是另一个令人惊讶的巨大负载:还记得所有人都在更换的所有那些效率低下的白炽灯泡吗?在适当的情况下,我可以仅使用灯光观察引擎的怠速下降(如果我从全黑转向远光)。

更糟糕的是,交流发电机本身并不是特别高效。让我们看一下Wikipedia文章,以了解原因:

汽车交流发电机的效率受到风扇冷却损失,轴承损失,铁损,铜损和二极管桥压降的限制。在部分负载时,效率取决于发电机的大小,在50-62%之间,并随发电机速度的变化而变化。[6] 这类似于非常小的高性能永磁交流发电机,例如用于自行车照明系统的交流发电机,其效率约为60%。

因此,即使在插入电话之前,交流发电机也已经可以应对各种更大的负载,包括其自身的内部效率低下。因此,如果将2.1安培的充电器连接到额定50-70安培的交流发电机上,是的,您消耗的电流更大。您还会在交流发电机上施加更多的感性负载,因此,会对整个机械系统施加更多的负载。

你能说出来吗?并非没有仔细的实验​​程序。

如果不是免费的,那么能量具体来自哪里?交流发电机是否会对发动机施加更高的物理负荷?

是的(但负载不如实际行驶的汽车高)。同样,以维基百科文章为起点:

交流发电机使用与直流发电机相同的原理来发电,即,当导体周围的磁场发生变化时,导体中会感应出电流。通常,一个称为转子的旋转磁体在一组固定的导体中旋转,这些导体以线圈状缠绕在铁芯(称为定子)上。当机械输入导致转子转动时,磁场会跨过导体,产生感应的EMF(电动势)。

因此,在令人难以置信的简化水平上,您可以将交流发电机视为类似于水泵的东西,不同之处在于,交流发电机不是在产生水流,而是在产生电流。

然后,此电流会非常迅速地改变方向,这是水泵永远不会做的事情,因为它会引起气蚀。这个类比很快分解,但让我们随波逐流……。

连接到系统的任何电气设备都需要该电流流动。如果您给电气系统增加更多的负载,最终将转化为交流发电机产生原始电流的更多机械工作。随着发动机转动交流发电机,最终所有这些都会导致发动机做更多的工作。


@supercat似乎您正在尝试开始一个开放讨论,而这个讨论只是基于原始问题。请随时将讨论加入聊天室:chat.stackexchange.com/rooms/340/the-pitstop
Bob Cross

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交流发电机在那里为您的电池充电。电池为机舱内部的电气组件供电。电压调节器确定您的电池是否充满电,如果没有,它将允许发电机充电。因此,如果您不使用能量,则调节器将丢弃来自交流发电机的能量。可能作为热能。

交流发电机由一条带动发动机的皮带驱动,因此存在寄生阻力,在某种程度上降低了发动机的效率。这就是为什么许多赛车都具有曲柄点火系统,而无需使用交流发电机的原因。他们可能仍携带电池为照明和/或管理系统供电。这些电池在每次比赛前都需要充电。


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不,它不是免费的。只是,与汽车中发生的所有其他事情相比,为手机充电的功能微不足道。您可能会问类似的问题:“当我调高车载立体声系统的音量时,驱动扬声器的动力来自哪里?”。在这两种情况下,答案都是:在所有其他条件相同的情况下,额外的动力来自交流发电机,这给发动机带来了额外的负载,后者燃烧了更多的燃料(保持相同的RPM),或者放慢了一点(从而使发动机在怠速运转时失去动力的所有事物损失更少的怠速功率。

有时这是可以观察到的。当汽车空转时,例如在停车灯处(自动变速箱处于行驶状态,施加了制动来保持它),或可能在停车状态(如果是手动变速箱,则处于空档)。激活转向信号灯,并仔细聆听发动机的音调。您可能会注意到它随转向信号及时上升和下降非常小。这是因为照亮所有转向信号灯灯泡的额外功率在交流发电机上施加了额外的负载,这又在发动机上施加了额外的负载。如果转向信号灯使用LED代替白炽灯泡,则该演示可能无法正常工作(它们使用的功率较小,因此效果可能太小而无法察觉)。

底线是:“没有免费的午餐”。手机充电的动力必须来自某个地方-最终会燃烧更多的燃料,否则这些燃料将被用于其他用途。


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这取决于车辆以及如何进行调节。

A)如果调节器在100%的时间内100%吸收容量并将多余的部分分流到地面,则这是“免费的”。您正在从溢出的能量中汲取能量。

这在老式摩托车上很常见,并且会缩短定子绕组的寿命。在光明的一面,可以自由运行大灯。

B)否则它不是自由的,在负载下会有更大的电阻。您的加热器鼓风机是一个很好的负载,可以放在交流发电机上进行测试,但不能测试交流电,因为在接合压缩机离合器时可能会轻推油门。

一些专业的交流发电机/发电机具有变速箱,而一些非常现代的系统则具有降压/升压/或分体式Pi系统,其效率比传统调节要高得多,并且可以帮助减少损耗。

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