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La puissance de l'alternateur est-elle « gratuite » ?
Question
Les voitures en général (et en particulier une Honda Accord 2002) ne sont pas très économes en énergie.. p>
Compte tenu de toutes les inefficacités, est-il « gratuit » de brancher, disons, un smartphone dans une voiture pour le recharger pendant que je conduis ?
Par « gratuit », je veux dire, si je ne Si vous ne branchez rien, l'énergie qui serait entrée dans mon téléphone serait-elle gaspillée de toute façon - convertie en chaleur, bruit ou gaz d'échappement ?
Si ce n'est pas gratuit, d'où provient précisément l'énergie ? L'alternateur exerce-t-il une charge physique plus élevée sur le moteur ?
(En répondant, veuillez garder à l'esprit que je suis certainement conscient qu'il n'y a pas d'« énergie gratuite ». Ma définition de « libre » reflète l'idée de le freinage par récupération, par exemple. Bien sûr, cette puissance provenait de votre carburant pour commencer, mais elle proviendrait de votre carburant de toute façon - vous capturez simplement ce qui aurait été évacué sous forme de chaleur dans vos plaquettes de frein.)
Réponse populaire
Compte tenu de toutes les inefficacités, est-il « gratuit » de brancher, disons, un smartphone dans une voiture pour le recharger pendant que je conduis ?
Réponse courte : non (mais c'est tellement difficile de mesurer l'impact qu'il est difficile pour vous de le dire).
Rappelez-vous, l'alternateur doit alimenter tout ce qui est connecté au système électrique. La charge de la batterie est une charge importante au début, mais diminue lorsque la batterie atteint une charge complète. Votre chaîne stéréo merveilleusement costaud tire également un tas de puissance. Les lumières sont une autre charge étonnamment importante : vous vous souvenez de toutes ces ampoules à incandescence horriblement inefficaces que tout le monde remplace dans leurs maisons ? Dans les bonnes circonstances, je peux observer mon ralenti moteur baisser un peu en utilisant uniquement les feux (si je passe de pleins feux de nuit aux feux de route).
Pire, l'alternateur n'est pas particulièrement efficace lui-même. Regardons l'article Wikipedia pour un résumé de pourquoi :
< p>L'efficacité des alternateurs automobiles est limitée par la perte de refroidissement du ventilateur, la perte de roulement, la perte de fer, la perte de cuivre et la chute de tension dans les ponts de diodes. À charge partielle, l'efficacité se situe entre 50 et 62 % selon la taille de l'alternateur et varie avec la vitesse de l'alternateur.[6] Ceci est similaire aux très petits alternateurs à aimants permanents hautes performances, tels que ceux utilisés pour les systèmes d'éclairage des vélos, qui atteignent un rendement d'environ 60%.
Donc, avant même de brancher votre téléphone , l'alternateur fait déjà face à une variété de charges beaucoup plus importantes, y compris ses propres inefficacités internes. Donc, si vous branchez un chargeur de 2,1 ampères à un alternateur conçu pour 50-70 ampères, oui, vous consommez plus de courant. Vous mettez également plus de charge inductive sur l'alternateur qui, par conséquent, met plus de charge sur l'ensemble du système mécanique.
Allez-vous être en mesure de le dire ? Non sans une procédure expérimentale minutieuse.
Si ce n'est pas gratuit, d'où vient précisément l'énergie ? L' alternateur exerce-t-il une charge physique plus élevée sur le moteur ?
Oui (mais pas autant que le déplacement réel de la voiture). Encore une fois, en utilisant un article wikipedia comme point de départ :
Les alternateurs produisent de l'électricité utilisant le même principe que les générateurs à courant continu, à savoir, lorsque le champ magnétique autour d'un conducteur change, un courant est induit dans le conducteur. En règle générale, un aimant rotatif , appelé rotor, tourne dans un ensemble fixe de conducteurs enroulés en bobines sur un noyau de fer, appelé stator. Le champ traverse les conducteurs, générant une CEM induite ( force électromotrice ), car l'entrée mécanique fait tourner le rotor.
Donc, à un niveau incroyablement simplifié, vous pouvez penser à un alternateur comme quelque chose de similaire à une pompe à eau sauf que, au lieu de créer un courant d'eau, il crée un courant électrique.
Ce courant change alors de direction très rapidement, ce que vous ne feriez jamais avec un pompe à eau car cela provoquerait de la cavitation. L'analogie s'effondre assez rapidement, mais passons à la main au-delà de cette partie....
Tout ce qui est électriquement connecté au système a besoin de ce courant pour circuler. Si vous ajoutez plus de charge au système électrique, cela se traduira éventuellement par plus de travail mécanique pour l'alternateur pour créer ce courant d'origine. Au fur et à mesure que le moteur fait tourner l'alternateur, le moteur finit par faire plus de travail.
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L'alternateur est là pour recharger votre batterie. C'est la batterie qui alimente les composants électriques à l'intérieur de la cabine. Un régulateur de tension détermine si votre batterie est complètement chargée ou non et permettra à l'alternateur de la charger sinon. Donc, si vous n'utilisez pas l'énergie, le régulateur rejettera l'énergie provenant de l'alternateur. Probablement sous forme d'énergie thermique.
L'alternateur est entraîné par une courroie qui sort du moteur, il y a donc une traînée parasite qui réduit quelque peu l'efficacité du moteur. C'est pourquoi de nombreuses voitures de course ont un système d'allumage à manivelle qui élimine le besoin d'un alternateur. Ils peuvent toujours transporter une batterie pour alimenter les lumières et/ou le système de gestion. Ces batteries doivent être rechargées avant chaque course.
Non, ce n'est pas gratuit. C'est juste que par rapport à tout ce qui se passe dans la voiture, la puissance pour charger votre téléphone est insignifiante. Vous pouvez poser une question similaire : "d'où vient l'alimentation pour alimenter les haut-parleurs lorsque j'augmente le volume de l'autoradio ?". Dans les deux cas, la réponse est : toutes choses étant égales par ailleurs, la puissance supplémentaire vient de l'alternateur, qui place une charge supplémentaire sur le moteur, qui soit consomme un peu plus de carburant (en maintenant le même régime), soit ralentit un peu ( perdant ainsi moins de puissance au ralenti pour toutes les choses auxquelles un moteur perd de la puissance lorsqu'il tourne au ralenti).
Ceci est parfois observable. Lorsqu'une voiture tourne au ralenti, comme à un feu stop (boîte de vitesses automatique en marche, freins appliqués pour la maintenir), ou éventuellement en stationnement (ou au point mort si une boîte de vitesses manuelle). Activez un clignotant et écoutez attentivement le pas du moteur. Vous remarquerez peut-être qu'il monte et descend très légèrement, au rythme du clignotant. En effet, la puissance supplémentaire pour éclairer toutes les ampoules des clignotants impose une charge supplémentaire à l'alternateur, qui à son tour impose une charge supplémentaire au moteur. Cette démonstration peut ne pas fonctionner si les clignotants utilisent des LED au lieu d'ampoules à incandescence (ils consomment moins d'énergie, donc l'effet peut être trop faible pour être remarqué).
Résumé : "il n'y a pas de repas gratuit". Le pouvoir de recharger votre téléphone portable doit provenir de quelque part - en fin de compte, un peu plus de carburant aurait été brûlé qui aurait autrement été utilisé pour autre chose.
Cela dépend du véhicule et de la façon dont la régulation se produit.
A) C'est "gratuit" si le régulateur tire 100% de la capacité 100% du temps, et renvoie l'excès à la terre. Vous puisez dans l'énergie déversée.
Ceci est très courant sur les motos plus anciennes et peut raccourcir la durée de vie des enroulements du stator. Du côté lumineux, il est libre de faire fonctionner le phare.
B) Il n'est pas libre sinon, il y aura une plus grande résistance sous charge. Votre ventilateur de chauffage est une bonne charge à mettre sur l'alternateur pour tester cela, mais pas CA, car votre accélérateur peut être poussé alors que l'embrayage du compresseur est engagé.
Certains alternateurs/générateurs spécialisés ont des boîtes de vitesses, et certains les systèmes très modernes ont des systèmes buck/boost/ou Split-Pi qui sont beaucoup plus efficaces que la régulation traditionnelle et peuvent aider à réduire les pertes.