Mengapa motor starter mobil menarik banyak arus?

Saya mengerti bahwa daya motor starter mobil paling banyak dinilai antara 0,5 kw hingga 1,5 kw. Bukankah itu berarti mereka seharusnya menggambar 40-120 amp? (500 w / 12 volt dll.)? Namun ketika mereka mulai, mereka menggambar ampli amp untuk sepersekian detik yang mereka jalankan. Mengapa itu terjadi? Apakah motor "overclocked" selama periode itu?

Dibutuhkan BANYAK daya untuk membuat unit berputar - engkol, piston (atau rotor), dll. - bergerak. Untuk referensi, coba balikkan mesin Anda dengan breaker bar di engkol. Itu tidak super mudah (meskipun beberapa di antaranya adalah kompresi).

Semua bagian dalam rakitan berputar - poros engkol, batang penghubung, piston, katup, camshafts, rantai waktu - menambah potongan logam yang sangat, sangat berat yang harus digerakkan oleh motor listrik (starter) yang cukup kecil untuk menghidupkan mobil . Tidak hanya itu, mereka harus bergerak cukup cepat agar siklus pembakaran dapat mengambil alih. Itu membutuhkan banyak kekuatan.

Anda dapat bekerja mundur dari angka-angka Anda menggunakan hukum Ohm (V = I * R) dan definisi kekuatan (P = I ^ 2 * R). Faktor penting di sini adalah resistensi, yang sangat besar dalam konteks ini.

Jadi, jawaban singkatnya: Bagian logam berat, dan membutuhkan banyak energi untuk bergerak. Ini adalah salah satu alasan mengapa hal-hal seperti paduan dan komposit ringan sangat penting dalam desain efisiensi tinggi: dengan mengurangi berat bagian yang bergerak, kami mengurangi energi yang diperlukan untuk memindahkannya. Semua kelebihan itu masuk ke output, membuat mobil / sepeda / paket jet / pesawat ruang angkasa Anda lebih cepat.

Memperbarui

Lihat komentar untuk informasi yang lebih baik.

Semua motor listrik mengkonsumsi lebih banyak arus saat startup dibandingkan dengan kondisi mapan. Misalnya, periksa label di lemari es Anda (atau lihat yang ini ): arus maksimum pada label adalah 2-3 kali lebih tinggi dari nilai yang Anda dapatkan dari rasio daya ke tegangan.

Alasan di balik ini terletak pada sifat-sifat motor listrik. Kira-kira, motor semacam itu memiliki torsi yang sebanding dengan arus dan kecepatan sebanding dengan tegangan. Ketika motor mulai, Anda perlu lebih banyak torsi untuk mendapatkan berjalan dari yang Anda akan perlu dalam kondisi mapan untuk tetap berjalan. Karenanya Anda perlu lebih banyak saat ini.

Omong-omong, banyak mobil memiliki starter yang lebih kuat (misalnya Landcruiser memiliki 2,5 kW). Itu lebih dari 200 A dalam kondisi stabil. Lipat gandakan dengan 2 atau 3 untuk mendapatkan startup saat ini, dan Anda akan mendapatkan sekitar 500 A yang harus bisa disediakan oleh baterai.

Karakteristik motor listrik adalah bahwa mereka menghasilkan torsi tertinggi ketika diam, ditambah dengan ini adalah arus awal yang sangat tinggi 400 hingga 600A untuk mobil dan motor starter komersial dapat melebihi 1000A.

Begitu mereka mulai berputar, permintaan saat ini turun - ingat bahwa rasio pinion / flywheel adalah 10 banding 1 atau lebih sehingga ketika mesin diputar pada 500rpm maka starter melakukan 5000 ...

Pertimbangkan model motor DC listrik berikut

• Va = 12Volts di dalam mobil
• Ra = hambatan ohm gulungan, kabel, baterai, dll.
• La = induktansi (anggap sebagai nol pada pendekatan pertama)
• Ia = arus melalui motor
• Vc = Tegangan elektromagnetik semua diinduksi ke motor (sebanding dengan kecepatan putaran wa)

Daya pengenal motor ditentukan secara konvensional sebagai daya keluaran yang tersedia (*Vc * ia) pada beberapa kombinasi kecepatan dan torsi. Di bawah operasi kontinu normal daya input (= Va * ia) akan sedikit lebih tinggi dari daya output.

Tetapi startup bukanlah "operasi kontinu normal".

Sebagai perkiraan pertama kita dapat memperlakukan induktansi sebagai nol. Arus yang ditarik oleh motor DC tergantung pada tiga hal, tegangan suplai Va, Resistansi belitan Ra, dan "back EMF" Vc yang pada gilirannya tergantung pada kecepatan putaran motor. Daya yang dikirim ke bagian belakang EMF (= Vc * ia) sebagian besar dikirim ke beban sedangkan daya dikirim ke resistan belitan (= ia besarbesaran Ra) terbuang sebagai panas dalam belitan.

Karena intertia di kedua motor dan beban kecepatan rotasi awal adalah nol, maka awalnya arus di motor hanya dibatasi oleh hambatan berliku, motor menarik jauh lebih banyak arus daripada biasanya dan semua daya yang masuk motor terbuang sia-sia sebagai panas.

Secara bertahap ketika beban dan motor meningkat untuk mempercepat Vc, dengan demikian V_Ra berkurang, sehingga Ia (= (Va-Vc) / Ra) berkurang juga dan transisi motor ke operasi kontinu normal. Jika para insinyur melakukan pekerjaan mereka dengan benar maka motor harus mencapai kecepatan operasi yang aman sebelum terlalu panas.

Dalam hal mobil mudah-mudahan mesin kemudian mulai dan motor starter terputus.

Motor starter tipikal adalah motor induksi yang dapat menghasilkan torsi tinggi saat start. Ia memiliki kumparan stator dan kumparan rotor. Koil stator terdiri dari banyak lilitan kawat tembaga yang dipasang di bagian dalam rumah motor. Koil rotor terdiri dari banyak lilitan kawat tembaga yang dipasang pada poros rotor. Ketika starter dihidupkan, aki mobil 12 Volt (V) mengirimkan arus ke motor starter. Pada saat ini hambatan (R) motor hanyalah hambatan dari kawat tembaga yang membentuk kumparan stator dan rotor dan oleh karena itu rendah (kurang dari 0,05 Ohm). Arus awal awal (I) untuk itu tinggi (lebih besar dari 240 Amps; Dari Hukum Ohm I = V / R = 12 / 0,05). ini adalah puncak arus awal dan hanya akan berlangsung sepersekian detik. Ketika motor starter rotor mulai berputar, medan listrik kumparan stator dan rotor akan berinteraksi untuk menghasilkan "EMF kembali" yang merupakan tegangan internal yang menentang tegangan input dari baterai. Gerakan motor starter akan ditentang oleh kekuatan mekanik yang diperlukan untuk membalikkan mesin sampai mulai. Motor starter dicocokkan dengan mesin yang harus dihidupkan, sehingga mereka hanya diharuskan menghidupkan mesin selama beberapa detik. Arus yang dibutuhkan oleh motor starter selama beberapa detik ini akan turun menjadi sekitar setengah dari arus puncak yang disebutkan di atas. Motor starter dicocokkan dengan mesin yang harus dihidupkan, sehingga mereka hanya diharuskan menghidupkan mesin selama beberapa detik. Arus yang dibutuhkan oleh motor starter selama beberapa detik ini akan turun menjadi sekitar setengah dari arus puncak yang disebutkan di atas. Motor starter dicocokkan dengan mesin yang harus dihidupkan, sehingga mereka hanya diharuskan menghidupkan mesin selama beberapa detik. Arus yang dibutuhkan oleh motor starter selama beberapa detik ini akan turun menjadi sekitar setengah dari arus puncak yang disebutkan di atas.

Selama penyalaan, motor starter menarik begitu banyak daya sehingga tegangannya agak turun (disebabkan oleh resistansi internal baterai). Dengan ini, daya nominal P = UI dari starter sesuai dengan I saat ini yang lebih tinggi dari apa yang Anda hitung dengan U = 12V (misalnya, jika tegangan dikeringkan ke 6V, arus dua kali lebih tinggi untuk memiliki yang sama kekuasaan). Juga, perhatikan bahwa daya yang sesuai dengan kehilangan tegangan dan arus yang sama menghasilkan panas di baterai ...