Почему автомобильные стартеры потребляют такой большой ток?

Я понимаю, что мощность большинства автомобильных стартеров составляет от 0,5 до 1,5 кВт. Разве это не означает, что они должны потреблять 40-120 ампер? (500 Вт / 12 вольт и т. д.)? Тем не менее, когда они начинают работать, они потребляют сотни ампер за доли секунды своего запуска. Почему это происходит? Моторы в этот период "разогнаны"?

Термин «разогнанный» не имеет никакого значения для двигателя постоянного тока. "часы" означают переменный сигнал с фиксированной частотой.
Я знаю... поэтому я использовал кавычки. Я просто не мог придумать лучшего термина (я не являюсь носителем английского языка), поэтому я придумал аналогию с процессором компьютера.
На ум приходит слово « перегруженный », но я сам не совсем уверен.
После некоторых комментариев я понимаю теперь ваш вопрос как "почему пусковой ток для электродвигателя значительно выше номинального (длительного) значения?". Я могу сказать вам, что это верно для каждого электродвигателя (насколько мне известно). С такой формулировкой этот вопрос может быть более уместным на electronics.stackexchange.com.
@Квентин действительно. Спасибо, что все прояснили!!
Я голосую за то, чтобы закрыть этот вопрос как не относящийся к теме, потому что он более уместен на electronics.stackexchange.com, поскольку речь идет о текущем потреблении электродвигателей в целом.
@Leliel - Я вижу, что ты не тратишь время на электронику из своего профиля. Все, что вам нужно сделать, это упомянуть «автомобиль» или что-либо, связанное с автомобилями, и они перенесут это сюда, независимо от того, может ли оно быть там или нет. В нынешнем виде этот вопрос получил довольно хороший отклик с множеством ответов. Этот вопрос актуален с моей точки зрения, потому что он касается технического обслуживания автомобилей в целом. Я уверен, что другие чувствуют то же самое.
Я разместил вопрос около 8 месяцев назад ... действительно ли это влияет на кого-либо в данный момент ??
Я ходил в школу в месте под названием Автомобильный Технический Институт. Еще в 1974 году и учителя, которые у меня были там, сказали нам, что стартер в хорошем состоянии не должен потреблять более 60 ампер. Сказали, если да, то надо менять. В настоящее время у нас есть компьютеризированные автомобили, поэтому я думаю, что многое изменилось как в лучшую, так и в худшую сторону.

Ответы (9)

Требуется БОЛЬШАЯ мощность, чтобы заставить вращающийся узел - кривошип, поршни (или роторы) и т. Д. - двигаться. Для справки, попробуйте перевернуть двигатель с помощью прерывателя на рукоятке. Это не очень просто (хотя отчасти это связано с компрессией).

Все части вращающегося узла — коленчатый вал, шатуны, поршни, клапаны, распределительные валы, цепь привода ГРМ — составляют очень, очень тяжелый кусок металла, который должен приводиться в движение довольно небольшим электродвигателем (стартером), чтобы запустить автомобиль. . Мало того, они должны двигаться довольно быстро, чтобы цикл горения вступил во владение. Это требует много сил.

Вы можете работать в обратном направлении от своих чисел, используя закон Ома (V = I * R) и определение мощности (P = I ^ 2 * R). Важным фактором здесь является сопротивление, которое в данном контексте огромно.

Итак, краткий ответ: металлические детали тяжелые, и для их перемещения требуется много энергии. Это одна из причин, по которой такие вещи, как легкие сплавы и композиты, так важны в высокоэффективных конструкциях: уменьшая вес движущихся частей, мы уменьшаем энергию, необходимую для их перемещения. Все эти излишки идут на выход, делая вашу машину/байк/джетпак/космический корабль быстрее.

Обновлять

Смотрите комментарии для лучшей информации.

Электрическая часть вашего поста неверна. «Механическое сопротивление» сильно отличается от электрического. Электрическое сопротивление стартера, безусловно, ниже, чем вы утверждаете. Кроме того, электрический двигатель не подчиняется закону Ома (и даже если бы он подчинялся, вам потребовалось бы низкое сопротивление, чтобы иметь большой ток). Сопротивление в электродвигателе — это чистые потери (тепло), поэтому производители стараются минимизировать его.
Этот ответ как бы не соответствует сути вопроса ИМО. Если для запуска автомобиля требуется много энергии, стартеру нужно много ватт, а не дополнительных ампер.
@DmitryGrigoryev с (примерно) источником постоянного напряжения (автомобильный аккумулятор), чем больше мощность, тем больше ток (P = u * i). поэтому требуется много механической энергии => требуется много электроэнергии => требуется много тока (если используется низковольтный источник постоянного тока, такой как автомобильный аккумулятор).
@Quentin И вопрос в том, почему эти отношения не соблюдаются для стартеров автомобилей.
Какое отношение? Определение мощности p = v*i справедливо для любого электрического компонента (и справедливо для автомобильного стартера). Это не закон Ома (v = r*i) . Последнее справедливо только для омических проводников. Стартер не является омическим проводником (зависимость напряжения от тока не является линейной).
Это не должен быть принятый ответ, поскольку он не объясняет начальный импульсный ток, о котором конкретно спрашивал ОП. Нет упоминания об обратной ЭДС, создаваемой двигателем, находящимся в движении, и о том факте, что, следовательно, нет препятствий для высокого прямого тока, когда двигатель начинает двигаться. en.wikipedia.org/wiki/Counter-electromotive_force
@Quentin Определение мощности больше не действует, если используются максимальные / мгновенные значения тока и средние / номинальные значения мощности, о чем, я полагаю, и идет речь.
@DmitryGrigoryev действительно, он определен только для мгновенных значений. Я начинаю лучше понимать первоначальный вопрос, который теперь понимаю как «почему пусковой/пиковый ток электродвигателя значительно выше номинального (длительного) значения?». С такой формулировкой этот вопрос может быть более уместным на electronics.stackexchange.com.
Вы знаете, я бы удалил свой ответ, но обсуждение в комментариях настолько познавательно, что я просто не могу заставить себя удалить и их.
сомнительно, если мы должны оставить совершенно неправильные, но интуитивно правдоподобные ответы вверх

Все электродвигатели потребляют больше тока при запуске по сравнению с установившимся режимом. Посмотрите, например, на этикетку вашего холодильника (или посмотрите на эту ): максимальный ток на этикетке в 2-3 раза выше, чем значение, которое вы получили бы из отношения мощности к напряжению.

Причина этого кроется в свойствах электродвигателей. Приблизительно такие двигатели имеют крутящий момент, пропорциональный току, и скорость, пропорциональную напряжению. Когда двигатель запускается, для его работы требуется гораздо больший крутящий момент , чем в установившемся режиме . Следовательно, вам нужен больший ток.

Кстати, на многих автомобилях стартер еще мощнее (например, у Land Cruiser 2,5 кВт). Это более 200 А в установившемся режиме. Умножьте это на 2 или 3, чтобы получить пусковой ток, и вы получите около 500 А, которые должна обеспечить батарея.

Я абсолютно согласен! Спасибо, что прояснили это! Я знаю, что для некоторых больших двигателей требуются более мощные стартеры, я использовал эти оценки, потому что примерно 75% автомобилей здесь имеют двигатели объемом до 2000 куб. см, которые имеют стартеры мощностью 1,5-2 кВт.
@AndreiGrigore Я понимаю. Я просто добавил последний абзац на случай, если кому-то интересно, для чего нужны эти большие батареи на 600 А.
Вы путаете причину и следствие. Двигатель не потребляет большой ток, потому что ему «нужно» развивать высокий крутящий момент. Скорее стационарный двигатель — это просто катушка провода с низким сопротивлением. Он потребляет большой ток из-за закона Ома, и этот большой ток вызывает сильное магнитное поле, которое, в свою очередь, создает высокий крутящий момент.
@DavidRicherby Тогда вы путаете причину и следствие в законе Ома. Катушка не «тянет» ток, она просто не может сопротивляться току, который проходит через нее напряжение.
@DmitryGrigoryev Вот что означает фраза «нарисовать ток». Конечно, провод не высасывает ток из батареи: он обеспечивает путь с низким сопротивлением. В любом случае, вы, кажется, отвечаете на формулировку моего комментария, а не на его фактическое содержание.
@DavidRicherby Ну, двигателю также не «нужно» создавать крутящий момент, он просто принудительно достигает определенной скорости вращения под действием приложенного к нему напряжения, и единственный способ развить эту скорость при наличии трения и инерции - это создать достаточный крутящий момент. Возможно, я отвечаю на формулировку вашего комментария, потому что не понимаю фактического содержания.
@DmitryGrigoryev В вашем ответе говорится: «Когда двигатель запускается, вам нужно гораздо больше крутящего момента, чтобы он работал, чем вам нужно в устойчивом состоянии, чтобы он продолжал работать. Следовательно, вам нужен больший ток». Это означает, что потребность в крутящем моменте каким-то образом вызывает большой ток. Это не так: большой ток вызывает большой крутящий момент, который, в свою очередь, заставляет двигатель двигаться и генерировать противо-ЭДС, которая уменьшает ток, пока двигатель продолжает вращаться.
@DavidRicherby Или, возможно, высокий крутящий момент, приложенный к двигателю, снижает его сопротивление, предотвращая обратную ЭДС, и обеспечивает путь с низким сопротивлением для большого тока?

Характерной чертой электродвигателей является то, что они производят самый высокий крутящий момент в стационарном состоянии, в сочетании с этим очень высокий начальный ток от 400 до 600 А для автомобилей, а коммерческие стартеры могут превышать 1000 А.

Как только они начинают вращаться, ток снижается — помните, что отношение шестерни к маховику составляет 10 к 1 или больше, поэтому, когда двигатель вращается со скоростью 500 об/мин, стартер делает 5000…

Типичный стартер представляет собой асинхронный двигатель, который может создавать высокий крутящий момент при запуске. Он имеет обмотку статора и обмотку ротора. Катушка статора состоит из множества витков медного провода, прикрепленных к внутренней части корпуса двигателя. Катушка ротора состоит из множества витков медной проволоки, закрепленных на валу ротора. Когда стартер включен, автомобильный аккумулятор 12 Вольт (В) подает ток на стартер. В этот момент сопротивление (R) двигателя равно сопротивлению медного провода, из которого состоят обмотки статора и ротора, и поэтому мало (менее 0,05 Ом). Поэтому начальный пусковой ток (I) является высоким (более 240 А; по закону Ома I=V/R=12/0,05). это пиковый пусковой ток, который будет длиться всего доли секунды. Когда ротор стартера начинает вращаться, электрические поля катушек статора и ротора будут взаимодействовать, создавая «противоЭДС», которая представляет собой внутреннее напряжение, противодействующее входному напряжению от батареи. Движению стартера будет противодействовать механическая сила, необходимая для проворачивания двигателя до его запуска. Стартеры согласованы с двигателями, которые они должны вращать, поэтому им нужно будет вращать двигатель всего на несколько секунд. Ток, потребляемый стартерным двигателем в течение этих нескольких секунд, упадет примерно до половины пикового тока, упомянутого выше. Стартеры согласованы с двигателями, которые они должны вращать, поэтому им нужно будет вращать двигатель всего на несколько секунд. Ток, потребляемый стартерным двигателем в течение этих нескольких секунд, упадет примерно до половины пикового тока, упомянутого выше. Стартеры согласованы с двигателями, которые они должны вращать, поэтому им нужно будет вращать двигатель всего на несколько секунд. Ток, потребляемый стартерным двигателем в течение этих нескольких секунд, упадет примерно до половины пикового тока, упомянутого выше.

Хороший ответ, Пол. Добро пожаловать в раздел «Техническое обслуживание и ремонт автомобилей». Это известно как несколько вещей: пусковой ток, пусковой ток, ток заблокированного ротора ... и это причина того, что здоровенный провод идет прямо к аккумулятору от стартера.

Рассмотрим следующую модель электродвигателя постоянного тока.

  • Va = 12 вольт в машине
  • Ra = сопротивление обмоток, кабелей, аккумуляторов и т. д. в Ом.
  • La = индуктивность (считайте, что она равна нулю в первом приближении)
  • Ia = ток через двигатель
  • Vc = электромагнитное напряжение, индуцируемое двигателем (пропорционально скорости вращения wa)

Номинальная мощность двигателя обычно определяется как доступная выходная мощность (≈Vc*ia) при некотором сочетании скорости и крутящего момента. При нормальной непрерывной работе входная мощность (=Va*ia) будет немного выше, чем выходная мощность.

Но запуск — это не «нормальная непрерывная работа».

В первом приближении мы можем считать индуктивность равной нулю. Тогда ток, потребляемый двигателем постоянного тока, зависит от трех факторов: напряжения питания Va, сопротивления обмоток Ra и «противоэдс» Vc, которая, в свою очередь, зависит от скорости вращения двигателя. Мощность, переданная в противо-ЭДС (= Vc * ia), в основном передается в нагрузку, в то время как мощность, переданная в сопротивление обмотки ( = ia ia Ra), теряется в виде тепла в обмотках.

Из-за помех как в двигателе, так и в нагрузке начальная скорость вращения равна нулю, поэтому первоначально ток в двигателе ограничен только сопротивлением обмотки, двигатель потребляет гораздо больше тока, чем обычно, и вся мощность, поступающая в двигатель, теряется. как тепло.

Постепенно по мере того, как нагрузка и скорость двигателя достигают скорости, Vc увеличивается, поэтому V_Ra уменьшается, поэтому Ia (= (Va-Vc)/Ra) также уменьшается, и двигатель переходит в нормальный непрерывный режим работы. Если инженеры сделали свою работу правильно, то двигатель должен достичь безопасной рабочей скорости до того, как он перегреется.

Мы надеемся, что в случае автомобиля двигатель запускается, а стартер отключается.

Во время пуска стартер потребляет столько энергии, что напряжение несколько падает (из-за внутреннего сопротивления батареи). Таким образом, номинальная мощность пускателя P = UI соответствует току I, который выше, чем тот, который вы вычисляете при U = 12 В (например, если напряжение сбрасывается до 6 В, ток будет в два раза выше, чтобы иметь то же значение). сила). Также обратите внимание, что мощность, соответствующая потере напряжения, и такой же ток выделяют тепло в аккумуляторе...

Хорошие аккумуляторы должны терять не более 25% своего номинального напряжения во время запуска. Батареи, упавшей до 6 В, может быть недостаточно для запуска двигателя.
Кроме того, в стартере нет ничего, что ограничивало бы его номинальную мощность. Если заглушить двигатель (сцеплением и тормозами) и включить стартер, он попытается выдать, возможно, вдвое или втрое больше номинальной мощности, конечно, ненадолго.

Представьте, что вы пытаетесь запустить двухколесный двигатель объемом около 200 куб. Предположим, что требуется около половины л.с., чтобы повернуть его против сжатия, тогда эта половина л.с. должна исходить от батареи 12 В, что соответствует примерно 30 + 35 ампер. Точно так же, чтобы запустить субдизельный двигатель со стартером мощностью 1,5 кВт / 2 л.с., чтобы заставить его работать на 2 кВт, вам необходимо подать 125-150 ампер. Вышеупомянутое может варьироваться в зависимости от состояния двигателя, температуры окружающей среды и многих других факторов. Работая в таких тяжелых условиях, иногда перегреваясь, двигатели теряют часть своей изоляции, и эти двигатели могут потреблять большой ток и в то же время давать меньший крутящий момент, поэтому двигатели не вращаются, а аккумуляторы разряжаются очень быстро. Меняются катушки возбуждения или якорь, а иногда и весь двигатель.

3 года и 9 месяцев спустя быстрый и простой ответ: Пусковой ток: это максимальный мгновенный входной ток, потребляемый электрическим устройством при первом включении. Когда вы включаете любой электродвигатель, который находится в статике (не движется), он создает пиковый ток, чтобы заставить этот двигатель начать движение, чем больше механическое сопротивление (в этом случае он должен двигать весь двигатель), тем больше пик, затем ток снижается до своих спецификаций, пока вы не отпустите ключ зажигания.

Потому что у него нет потенциометра напряжения или регулятора скорости напряжения, поэтому двигатель потребляет столько ампер, сколько может.

Почему автомобильные стартеры потребляют такой большой ток?
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v