¿Afecta la carga eléctrica de un generador a su resistencia mecánica?

Question

Si tomamos como ejemplo el alternador de un coche. Digamos que el motor está ajustado al ralentí a 1000 rpm. La resistencia del propio motor y de los accesorios que lleva requieren una cierta cantidad de gasolina para mantener las 1000 rpm. Ahora supongamos que el alternador al ralentí puede proporcionar 1000 vatios de potencia, pero mantener la batería cargada y hacer funcionar el motor sólo tira de 100 vatios. (No tengo ni idea de si estos números son realistas. Sólo lo estoy usando como ejemplo). Entonces, si utilizas el alternador para alimentar un dispositivo de 900 W, de modo que ahora estás tirando de todo el potencial de 1000 W, ¿aumenta la resistencia mecánica del alternador, requiriendo así un poco más de gasolina para mantener 1000 rpm?

Si es así, ¿qué lo provoca? La electricidad se genera haciendo pasar bobinas por un campo magnético constante. La salida potencial está limitada, supongo, por la velocidad de rotación. ¿Importa la cantidad de corriente que se carga a esa velocidad? O cualquier exceso de potencial simplemente se desperdicia.

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Puede que esto sea un duplicado pero no he podido encontrar una respuesta que tenga sentido para mí.

Answer 1

¿Tienes un coche? Es un experimento muy fácil, sólo tienes que encender todo lo eléctrico y podrás "sentir" que el motor trabaja más.

La razón es el campo magnético que crea cada corriente. En vacío se tiene el campo magnético giratorio del rotor, que crea una tensión en el estator.

Si hay una carga, comienza a fluir una corriente que crea un campo magnético en la dirección inversa. Esto dificulta el movimiento de los rotores, por lo que hay que poner más potencia mecánica para mantener las revoluciones constantes.

Answer 2

Sí.

Toda la producción eléctrica del generador tiene que ser proporcionada como entrada mecánica, más un poco más para las pérdidas.

Un caballo de potencia equivale aproximadamente a 750 vatios. Sin embargo, los alternadores de los coches son relativamente ineficientes como generadores (la potencia mecánica de entrada es "gratuita", y hay mucho aire de refrigeración) por lo que 900/1000 vatios de salida necesitarán alrededor de 2 CV del motor.

Si tienes algún motor de 3v por ahí, un buen experimento es hacer girar uno, mientras conectas/separas los dos cables juntos para cambiar la carga en él. La resistencia ofrecida a ser girado aumenta bastante dramáticamente cuando el motor está cargado.

Answer 3

Este es el principio básico del generador. La energía se convierte de mecánica en eléctrica, es lo contrario del modo motor donde la energía eléctrica se convierte en mecánica. Mucha gente piensa que se puede hacer girar el alternador y que éste produce electricidad sin influir en el motor mecánico, pero no es cierto. Cuando el alternador produce energía tiene que tomarla del motor. El motor es entonces controlado en la velocidad de ralentí por el gobernador que añade un poco más de gas para mantener las RPM de ralentí.

Answer 4

Si tienes un pequeño motor de corriente continua de imanes permanentes por ahí, puedes demostrar el efecto de la carga tú mismo fácilmente.

1) Deje el motor completamente desconectado de todo y haga girar el eje con los dedos.

2) Cortocircuitar el bobinado del inducido, y con él cortocircuitado, volver a girar el eje.

Answer 5

La respuesta es sí, sí, sí. (Soy un oxidado ingeniero eléctrico) Cualquier otra cosa sería una violación de la 2ª ley de la termodinámica.

Empecemos con un simple movimiento magnético a través de una bobina. Si a continuación se pone una carga en la bobina, como una resistencia, el movimiento del magnético intentará inducir una corriente, que estará limitada por la resistencia, y al hacerlo, el voltaje aumentará a través de la bobina. (Las cargas tardan en pasar a través de una resistencia, y se crea un voltaje a medida que las cargas se acumulan) Esto es un pico inductivo.

Si se pasa un imán de manera que se genere una emf en la bobina y se tienen los extremos de la bobina desenganchados (abiertos), entonces se intentará inducir una corriente, pero no habrá camino para que la corriente fluya, y una gran separación de carga crea un pico de tensión mucho mayor de su bobina.

Si se pasa un imán para que se genere una emf en la bobina y se tienen los extremos de la bobina en cortocircuito (¡!), entonces se permite que toda la corriente que pueda ser inducida por el campo magnético cambiante lo haga. Tenga en cuenta que la tensión será BAJA, la corriente será ALTA. Sin embargo, la alta corriente inducida en la bobina TAMBIÉN produce un campo magnético, en la dirección opuesta al cambio de campo magnético debido al barrido. En otras palabras, si se pasa un magnético, cualquier corriente que fluya en la bobina resistirá el golpe. Así es como funciona el frenado regenerativo. (Piense en los motores paso a paso, o en los coches eléctricos de lujo)

En un coche, este sistema funciona como un todo. El generador intenta inducir una corriente, pero ésta es resistida por la resistencia interna de la batería, etc. En efecto, un sistema eléctrico sólo tomará la corriente que necesite (se puede pensar que el consumo de corriente está determinado por la carga)

Su coche está "gobernado", lo que significa que utilizará menos gasolina o más gasolina para mantener su ajuste de ralentí.

Lo que esto significa es que, si la carga del generador es mayor, podrá inducir una mayor corriente para satisfacer esa necesidad, a expensas de un campo opuesto por esa corriente, lo que significa que el motor se cargará y el uso de gas aumentará.

Ahora, usted mencionó los alternadores ~~ estos son una bestia ligeramente diferente en que no tienen imanes permanentes. En cambio, los reguladores en ellos derivan la corriente a través de sus bobinas de campo para crear un campo magnético. En esencia, sin embargo, el mismo resultado se produce.

El único efecto que tiene el regulador (tanto para los generadores como para los alternadores) es que habrá un límite superior en la cantidad de carga que puede "ver" el generador/alternador, con el fin de proteger los devanados de la fusión, y para mantener una tensión del sistema más consistente.

Un alternador que no tiene carga girará libremente, ya que el regulador no desvía la corriente a través de los devanados de campo.

Un generador que no tiene carga -gira libremente- [Editar: No girará libremente, porque el magnético permanente todavía puede inducir corrientes parásitas en el núcleo de la armadura que resisten el movimiento, etc.], pero genera altas tensiones en circuito abierto. pero genera altas tensiones en circuito abierto. Esto se maneja con un circuito de purga en el regulador.