Konstantin Тупіцин, 36 років
Я їжджу на Geely MK Cross
Санкт-Петербург, Росія
Стандартні генератори, що встановлюються на серійної продукції, забезпечують нормальне електроживлення бортової мережі з невеликим запасом. Бажаючи полегшити пуск двигуна в зимовий час, багато хто намагається поставити АКБ максимальної ємності, яку можна встановити в передбачене на авто місце. Зазвичай реально замість батареї 55 ач, поставити 72 чи 75 ач батарею. А для нових батарей і до 80 ач. Що ж ми отримуємо? Все залежить від стану електропроводки: якщо вона у хорошому стані, втрати на контактах мінімальні, генератор видає покладений йому струм, причому без осідання напруги під навантаженням, то все буде нормально. Але якщо машина в віці, є прослаблених з'єднувачі, окислені масові контакти, то замість поліпшення можна отримати тільки погіршення.
Наприклад: в зимовий час, вночі, в снігопад - подивимося, що ж виходить:
- габарити і підсвічування номерів, приладів і салону 6х5вт + 5х2вт = 40вт
- фари + противотуманки ззаду і спереду 2х65вт + 2х45вт + 2х21вт = 250Вт
- вентилятор обігрівача на максимальному режимі ток до 18 ампер або 200вт.
- вентилятор радіатора короткочасно (2-3 хвилини) приблизно 250 пн.
- обігрів заднього скла близько 150 пн.
- бензонасос і система управління двигуна порядку 70-100 пн.
- магнітола в середньому режимі гучності 100 пн.
Виходить сумарно 1100-1200 ват, це близько 70-100 ампер, тобто генератор буде працювати на межі, особливо коли буде включатися вентилятор радіатора. А що сказати щодо підсилювача на 400-1000 ват, про Галогенка по 100 ват? Тут саме час замислитися про другому генераторі.
Звичайно, я згустив фарби, і можна трохи обмежити споживання, задні протитуманні фари не включати, грубку включити на 2 або 3, ну і вентилятор радіатора працює короткочасно (на цей час можна вимикати обігрів заднього скла). Ось в цьому випадку було б корисно мати на панелі приладів цифровий вольтметр, підключений безпосередньо до висновків АКБ. Якщо напруга на ньому починає знижуватися, то є сенс, щось відключити. Не забувайте, адже АКБ теж споживає якийсь струм, причому, чим більше батарея віддала під час пуску і під час стоянки, тим більше вона візьме на себе після запуску двигуна, і чим більше її ємність, тим більше апетит. Тому меломанам має сенс замінити штатний генератор (тут і далі я міркую, маючи на увазі, за замовчуванням ВАЗи всіх видів і моделей), з паспортними струмом 80 ампер, на більш потужний хоча б 100-120, а краще 150 ампер. Але не забувайте про те, що 120 ампер віддачі, - це вже майже 2 кінських сили в мінус від тяги двигуна. За все доводиться платити!
Власникам іномарок ці розрахунки теж має сенс прикинути, в ідеалі взяти струмові кліщі DC і подивитися, що ж притікає від генератора на АКБ, і скільки витікає з другого проводу з батареї. Зазвичай такі виміри ніхто не робить.
А для розширення кругозору і для усвідомлення реальної картини енергетичного балансу дуже корисно зробити! Але технічно грамотних власників, здатних зрозуміти картину і проаналізувавши, зробити правильні висновки, оди-ні-ці. (!)
Звичайно, прочитавши все вищевикладене, і прикинувши до свого досвіду і відчуттів, можна зробити більш осмислені висновки. Чи варто ставити в фари дешеві галогенки на 100/110 ват, і гріти оптику фари і контакти реле в МБ, замість того, щоб купити дорогі фірмові лампи з хорошою світловіддачею і потужністю 65 / 50ватт, і мати навіть кращу освітленість дороги при меншій потужності. Або поставити більш економічні, але дорогі ксенонові лампи?
На завершення по першому питанню, зауваження по підсилювачів і потужної музики. Встановлюючи потужну аудіосистему, пам'ятайте про те, що вона буде з'їдати середній струм 20-40 ампер (і до 50-80 ампер в піках потужності) при 400 ватах потужності. Розрахунок простий:
14вольт Х 50 ампер = 700 ват при ККД = 65% (для підсилювача це близько до ідеалу)
матимемо корисної потужності близько 400 ват. Звичайно, слухати музику при такому рівні гучності небезпечно для слуху, але пояснювати це марно. Кожен повинен наступити на персональні граблі сам!
Для бажаючих згадати шкільний курс фізики
Ланцюг постійного струму (або, строго кажучи, ланцюг без комплексного опору)
Застосування формул: нехтуємо залежністю опорів від сили струму.
P = потужність (Ватт)
U = напруга (Вольт)
R = опір (Ом)
r = внутрішній опір источнки ЕРС
ε = ЕРС джерела
Тоді для всього ланцюга:
I = ε / (R + r) - закон Ома для всього ланцюга.
І ще нижче кілька формулювань закону Ома для ділянки ланцюга:
Електрична напруга:
U = R * I - Закон Ома для ділянки кола
U = P / I
U = (P * R) 1/2
Електрична потужність:
P = U * I
P = R * I2
P = U 2 / R
Електричний струм:
I = U / R
I = P / E
I = (P / R) 1/2
Електричний опір:
R = U / I
R = U 2 / P
R = P / I2
Розрахунок генератора Потужність майбутнього генератора розрахувати досить просто, наприклад за цією формулою W = 2FnNMTS = U / Om = I / Om. Ця формула підходить для розрахунків як бесжелезних аксіальних генераторів так і для генераторів з статорами з електротехнічної сталі.
Значення змінних у формулі W = 2 * F * n * N * М * T * S = U: Om
F- обертів ротора з магнітами об / с.
n - число магнітних полюсів
N - кількість котушок в фазі, якщо однофазний то просто загальне число котушок в статорі.
M - кількість витків в одній котушці статора.
T - магнітна індукція в зазорі Тл, якщо індукція не відома, то можна поставити середнє значення для бесжелезних статоров 0,5Тл, а для статорів з ЕТС середнє значення 0,8Тл.
S - площа поверхні одного магніту м2, для статорів з сердечниками площа зуба (наконечника), якщо магніт менше наконечника, то площа магніту.
U - отримане напруга фази.
Ом - опір фази.
I - сила струму Ампер.
Щоб отримати потужність потрібно від напруги генератора відняти напруга акумуляторної батареї, отримане значення розділити на опір генератора Ug-Ua: Om = W.
Значення змінних Ug-Ua: Om = А
Ug - напруга генератора без навантаження, на холостому ходу при певних оборотах
Ua - напруга акумуляторної батареї.
Om - опір генератора.
Реальні значення можуть відрізнятися, так-як якість збірки генератора сильно впливає на всі параметри. А так-же є неминучі втрати в проводах від генератора до акумулятора, на діодному випрямлячі та інше. Але при всьому при цьому дана методика розрахунку відображає реальну потужність генератора і має похибку не більше 10-15%, що залежить від правильності складання генератора.
Приклад розрахунку осьового генератора.
Наприклад візьмемо генератор складається з 12 полюсів на прямо-вугільних магнітах розміром 40 * 15 * 10мм. Хто має 9 котушок намотаних проводом перетином 1мм по100 витків в кожній котушці, і 12 полюсів ротора. Виходячи з цих параметрів нам потрібно отримати напруга холостого ходу.
Для цього 2 множимо на обороти генератора в секунду, нехай буде 5об / с (300об / м), Далі отриману суму множимо на кількість полюсів генератора 12, і множимо на кількість котушок в одній фазі 3.
Отриману суму множимо на кількість витків в одній котушці 100, і множимо на магнітну індукцію в зазорі 0,5Тл, і множимо на площу поверхні магніту 0,0006м2, в результаті всіх умножений маємо отримати напруга генератора на заданих оборотах.
На 300бо / м виходить майже 11 вольт. Якщо з'єднувати фази трикутником то напруга буде 10,800вольт. Для зірки потрібна напруга фази помножити на 1,7 виходить 18вольт.
Опір фази.
Тепер у нас є напруга на заданих оборотах, щоб обчислити потужність генератора нам потрібно вирахувати опір обмотки генератора. Це робиться за формулою R = pL / S,
Змінні значення формули R = p * L: S,
p - питомий опір, в даному випадку питомий опір міді 0,0175Омм2 / м
L - довжина проводу
S - площа перетину дроту мм2.
Тепер спробуємо порахувати, і так у нас 9 котушок по 100 витків проводом 1 мм, в загальному виходить 900вітков, значить кількість витків в фазі 300. Тепер потрібно знайти довжину цих 300 витків.
Якщо не знаємо довжину проводу, то будемо вважати приблизно, і так котушки по висоті у нас наприклад 68мм трикутної форми, а ширина у верхній частині 45 мм, в нижній 30мм, ширина витків 14мм, значить можна взяти середню довжину одного витка. Розрахунок такий 68-7 + 68-7 + 30-7 + 45-7 = 181мм, виходить середня довжина витка в котушці 181 * 300 і виходить 54 метра проводу в фазі, 7 мм це ширина витків в котушці поділена на 2.
Тепер питомий опір міді за формулою вище множимо на довжину проводу і ділимо на площу перетин провідника, площа перерізу визначається так, S = pd2,
змінні формули S = pd2.
р - одно 3,14
d- діаметр проводу мм
У нас провід діаметром 1 мм, площа його перерізу виходить 3,14 * 1 * 1 = 0,785мм2. округлимо до 0,8 мм 2.
розрахунок
0,0175 * 54: 0,8 = 1,18125 Ом.
Округлимо і отримаємо опір фази 1,1 Ом.
Тепер повернемося до нашого генератору, і так ми отримали на 300 об / м 11 вольт з фази. При з'єднанні зіркою напруга складе 11 * 1,7 = 18,7 вольт.
Тепер підрахуємо потужність цього генератора при 300об / м, 18 вольт генератора мінус 12 вольт акумулятора розділити на опір генератора. Опір фази 1,1 Ом помножимо для зірки на 1,7 і отримаємо 1,8 Ом.
Виходить 18-12: 1,8 = 3,3 Ампера на зарядку акумулятора.
Наш теоретичний осьової генератор з магнітами 40 * 15 * 10 по 12 на кожен диск ротора, і 9 котушок намотаних проводом 1 мм по 100 витків, повинен видавати на акумулятор при 300об / м 3,3А. Щоб дізнатися потужність що віддається генератором в акумулятор досить напруга акумулятора помножити на силу струму що надходить в нього. В даному випадку множимо 12 вольт на 3,3Ампера, виходить що на практиці генератор на 300об / м видаватиме 40 ват / год.
Так-так напруга правильно зібраного генератора зростає пропорційно оборотам, то можна порахувати віддачу генератора на більш високих оборотах.
300об / м 18-12: 1.8 = 3,3 Ампер на акумулятор 12 * 3,3 = 39,6 Ватт.
450об / м 27-12: 1,8 = 8,3 Ампер на акумулятор 12 * 8,3 = 99,6 Ватт
600об / м 36-12: 1.8 = 13,3 Ампер на акумулятор 12 * 13,3 = 159,6 Ватт
750об / м 45-12: 1,8 = 38,3 Ампер на акумулятор 12 * 38,3 = 459,6 Ватт