Автомобили в целом (и, в частности, Honda Accord 2002 года) не очень энергоэффективны .
Учитывая всю неэффективность, можно ли «бесплатно» подключить, скажем, смартфон к машине для зарядки во время вождения?
Под «бесплатным» я подразумеваю, если я ничего не подключу, будет ли энергия, которая должна была уйти в мой телефон, потрачена впустую — преобразована в тепло, шум или выхлоп?
Если не бесплатно, то откуда конкретно берется энергия? Оказывает ли генератор более высокую физическую нагрузку на двигатель?
(Отвечая, пожалуйста, имейте в виду, что я, конечно же, знаю, что «свободной энергии» не существует. Мое определение «бесплатной» отражает, например, идею рекуперативного торможения. Конечно, эта энергия изначально исходила от вашего топлива, но это все равно исходило бы от вашего топлива - вы просто улавливаете то, что было бы выброшено в виде тепла в ваших тормозных колодках.)
Учитывая всю неэффективность, можно ли «бесплатно» подключить, скажем, смартфон к машине для зарядки во время вождения?
Краткий ответ: нет (но так сложно измерить влияние, что вам трудно сказать).
Помните, что генератор должен питать все, что связано с электрической системой. Зарядка аккумулятора поначалу представляет собой большую нагрузку, но она падает, когда аккумулятор достигает полного заряда. Ваша удивительно мощная стереосистема также потребляет много энергии. Свет — еще одна удивительно большая нагрузка: помните все те ужасно неэффективные лампы накаливания, которые все заменяют в своих домах? В правильных обстоятельствах я могу наблюдать, как мой двигатель на холостом ходу немного падает, используя только фары (если я перехожу от полной темноты к дальнему свету).
Хуже того, генератор сам по себе не особенно эффективен. Давайте посмотрим на статью в Википедии , чтобы понять, почему:
Эффективность автомобильных генераторов ограничена потерями при охлаждении вентилятора, потерями в подшипниках, потерями в железе, потерями в меди и падением напряжения в диодных мостах. При частичной нагрузке КПД составляет 50-62% в зависимости от размера генератора и зависит от скорости генератора.[6] Это похоже на очень маленькие высокопроизводительные генераторы переменного тока с постоянными магнитами, например, используемые для систем освещения велосипедов, которые достигают эффективности около 60%.
Таким образом, даже до того, как вы подключите свой телефон, генератор уже справляется с множеством гораздо больших нагрузок, включая собственную внутреннюю неэффективность. Итак, если вы подключаете зарядное устройство на 2,1 А к генератору переменного тока, рассчитанному на 50-70 А, да, вы потребляете больше тока. Вы также увеличиваете индуктивную нагрузку на генератор переменного тока, что, следовательно, увеличивает нагрузку на всю механическую систему.
Вы собираетесь быть в состоянии сказать? Не без тщательной экспериментальной процедуры.
Если не бесплатно, то откуда конкретно берется энергия? Оказывает ли генератор более высокую физическую нагрузку на двигатель?
Да (но не такая высокая нагрузка, как реальное движение автомобиля). Опять же, используя статью в Википедии в качестве отправной точки:
Генераторы переменного тока генерируют электричество по тому же принципу, что и генераторы постоянного тока, а именно, когда магнитное поле вокруг проводника изменяется, в проводнике индуцируется ток. Как правило, вращающийся магнит, называемый ротором, вращается внутри стационарного набора проводников, намотанных катушками на железный сердечник, называемый статором. Поле пересекает проводники, создавая индуцированную ЭДС (электродвижущую силу), поскольку механическое воздействие заставляет ротор вращаться.
Итак, на невероятно упрощенном уровне вы можете думать о генераторе переменного тока как о чем-то похожем на водяной насос, за исключением того, что вместо водяного потока он создает электрический ток.
Затем этот ток меняет направление очень быстро, чего вы никогда не сделаете с водяным насосом, поскольку это вызовет кавитацию. Аналогия ломается довольно быстро, но давайте пройдем мимо этой части...
Все электрическое, подключенное к системе, нуждается в этом токе для протекания. Если вы добавите больше нагрузки в электрическую систему, это в конечном итоге приведет к увеличению механической работы генератора переменного тока для создания исходного тока. Поскольку двигатель вращает генератор переменного тока, в конечном итоге все это приводит к тому, что двигатель выполняет больше работы.
Генератор нужен для зарядки аккумулятора. Это аккумулятор, который обеспечивает питание электрических компонентов внутри кабины. Регулятор напряжения определяет, полностью ли заряжена ваша батарея, и позволяет генератору заряжать ее, если нет. Поэтому, если вы не используете энергию, регулятор отбрасывает энергию, поступающую от генератора переменного тока. Вероятно, как тепловая энергия.
Генератор приводится в движение ремнем, спускающимся с двигателя, поэтому возникает паразитное сопротивление, которое несколько снижает эффективность двигателя. Вот почему многие гоночные автомобили имеют систему зажигания с кривошипом, которая устраняет необходимость в генераторе переменного тока. Они могут по-прежнему носить с собой батарею для питания освещения и/или системы управления. Эти батареи необходимо заряжать перед каждой гонкой.
Нет, это не бесплатно. Просто по сравнению со всем остальным, что происходит в машине, мощность для зарядки телефона незначительна. Вы могли бы задать аналогичный вопрос: «Откуда берется мощность для работы динамиков, когда я увеличиваю громкость автомобильной стереосистемы?». В обоих случаях ответ таков: при прочих равных дополнительная мощность поступает от генератора переменного тока, который создает дополнительную нагрузку на двигатель, который либо сжигает немного больше топлива (поддерживая те же обороты), либо немного замедляется ( таким образом, теряется меньше мощности на холостом ходу для всех вещей, из-за которых двигатель теряет мощность на холостом ходу).
Это иногда можно наблюдать. Когда автомобиль работает на холостом ходу, например, на светофоре (автоматическая коробка передач в движении, тормоза задействованы для ее удержания) или, возможно, в парке (или на нейтральной передаче, если механическая коробка передач). Включите сигнал поворота и внимательно прислушайтесь к тону двигателя. Вы можете заметить, что он слегка поднимается и опускается в такт сигналу поворота. Это связано с тем, что дополнительная мощность для освещения всех ламп указателей поворота создает дополнительную нагрузку на генератор переменного тока, который, в свою очередь, создает дополнительную нагрузку на двигатель. Эта демонстрация может не сработать, если в поворотниках используются светодиоды вместо ламп накаливания (они потребляют меньше энергии, поэтому эффект может быть слишком мал, чтобы его заметить).
Итог: «бесплатных обедов не бывает». Энергия для зарядки вашего мобильного телефона должна откуда-то поступать — в конечном итоге было бы сожжено немного больше топлива, которое в противном случае было бы использовано для чего-то другого.
Это зависит от автомобиля и от того, как происходит регулирование.
A) Это «свободно», если регулятор потребляет 100% мощности 100% времени и шунтирует избыток на землю. Вы черпаете из пролитой энергии.
Это очень распространено на старых мотоциклах и может сократить срок службы обмоток статора. На светлой стороне фара может работать свободно.
Б) Он не свободен, иначе сопротивление под нагрузкой будет больше. Ваш вентилятор отопителя является хорошей нагрузкой для проверки генератора переменного тока, но не переменного тока, так как дроссельная заслонка может быть сдвинута, когда муфта компрессора включена.
Некоторые специализированные генераторы переменного тока/генераторы оснащены редукторами, а некоторые очень современные системы имеют понижающие/повышающие/или системы Split-Pi, которые намного более эффективны, чем традиционное регулирование, и могут помочь уменьшить потери.
Скотт