자동차 스타터 모터가 왜 그렇게 많은 전류를 소비합니까?

나는 대부분의 자동차 스타터 모터의 전력이 0.5kw에서 1.5kw 사이임을 이해합니다. 그것이 40-120 amps를 뽑아야한다는 것을 의미하지 않습니까? (500 w / 12 볼트 등)? 그러나 그들이 시작할 때, 그들은 그들이 달리는 순간에 수백 개의 암페어를 그립니다. 왜 그런 일이 발생합니까? 해당 기간 동안 모터가 "오버 클럭킹"되었습니까?

회전 어셈블리 (크랭크, 피스톤 (또는 로터) 등)를 움직이려면 많은 힘이 필요합니다. 참고로 크랭크의 차단기 막대로 엔진을 뒤집어보십시오. 매우 쉽지는 않습니다 (일부는 압축 때문이지만).

회전 어셈블리의 모든 부품 (크랭크 샤프트, 커넥팅로드, 피스톤, 밸브, 캠 샤프트, 타이밍 체인)은 자동차를 시동하기 위해 상당히 작은 전기 모터 (스타터)로 움직여야하는 매우 무거운 금속 조각에 추가됩니다. . 뿐만 아니라, 연소 사이클이 이어 지려면 꽤 빨리 움직여야합니다. 많은 힘이 필요합니다.

옴의 법칙 (V = I * R)과 힘의 정의 (P = I ^ 2 * R)를 사용하여 숫자에서 거꾸로 작업 할 수 있습니다. 여기서 중요한 요소는 저항이며,이 맥락에서 매우 큽니다.

짧은 대답 : 금속 부품은 무겁고 움직일 때 많은 에너지가 필요합니다. 이것이 고효율 설계에서 경량 합금 및 복합 재료와 같은 것들이 매우 중요한 이유 중 하나입니다. 가동 부품의 무게를 줄임으로써 부품 이동에 필요한 에너지를 줄입니다. 그 모든 잉여는 출력으로 이동하여 자동차 / 자전거 / 제트 팩 / 우주선을 더 빠르게 만듭니다.

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모든 전기 모터는 정상 상태에 비해 시동시 더 많은 전류를 소비합니다. 냉장고의 라벨을 확인하십시오 (예 : 이 라벨을보십시오 ). 라벨의 최대 전류는 전력 대 전압 비율에서 얻는 값보다 2-3 배 높습니다.

그 이유는 전기 모터의 특성 때문입니다. 대략 이러한 모터는 전류에 비례하는 토크와 전압에 비례하는 속도를 갖습니다. 모터 시작, 당신은 더 많은 토크를 필요로 할 때 얻을 당신이하는 정상 상태에 필요한 것보다 실행 계속 실행을. 따라서 더 많은 전류가 필요합니다.

그건 그렇고, 많은 자동차에는 훨씬 더 강력한 스타터가 있습니다 (예 : Landcruiser는 2.5kW입니다). 정상 상태에서 200A 이상입니다. 시작 전류를 얻기 위해 2 또는 3을 곱하면 배터리가 제공 할 수있는 약 500A가됩니다.

전기 모터의 특징은 정지 상태에서 가장 높은 토크를 생성한다는 것입니다. 이와 결합하면 자동차의 초기 전류 400 ~ 600A가 매우 높으며 상용 스타터 모터는 1000A를 초과 할 수 있습니다.

그들이 회전하기 시작하면 현재 수요가 감소합니다-피니언 / 플라이휠 비율이 10 대 1 이상임을 기억하십시오. 엔진이 500rpm으로 회전하면 스타터는 5000을하고 있습니다 ...

다음 전기 DC 모터 모델을 고려하십시오.

• Va = 12 차 내 전압
• Ra = 권선, 케이블, 배터리 등의 저항 저항
• La = 인덕턴스 (첫 번째 근사값에서 0으로 간주)
• Ia = 모터를 통한 전류
• Vc = 모터에 유도 된 전자기 전압 (회전 속도 wa에 비례)

모터의 정격 출력은 일반적으로 속도와 토크의 일부 조합에서 사용 가능한 출력 전력 (≈Vc * ia)으로 정의됩니다. 정상 연속 작동시 입력 전력 (= Va * ia)은 출력 전력보다 약간 높습니다.

그러나 시작은 "정상 연속 작동"이 아닙니다.

첫 번째 근사값으로 인덕턴스를 0으로 처리 할 수 ​​있습니다. DC 모터에 의해 소비되는 전류는 공급 전압 Va, 권선 Ra의 저항 및 모터의 회전 속도에 따라 달라지는 "역 EMF"Vc의 세 가지에 의존합니다. 후면 EMF (= Vc * ia)로 전달되는 전력은 대부분 부하로 전달되는 반면 권선 저항 (= ​​ia ia Ra) 으로 전달 된 전력 은 권선에서 열로 낭비됩니다.

모터와 부하의 간격으로 인해 초기 회전 속도는 0이므로 초기 모터의 전류는 권선 저항에 의해서만 제한되며 모터는 정상보다 훨씬 더 많은 전류를 소비하며 모터에 들어가는 모든 전력이 낭비됩니다 열로.

부하와 모터가 속도 Vc에 도달함에 따라 점차 V_Ra가 감소하여 Ia (= (Va-Vc) / Ra)도 감소하고 모터는 정상적인 연속 작동으로 전환됩니다. 엔지니어가 작업을 올바르게 수행 한 경우 모터가 과열되기 전에 안전한 작동 속도에 도달해야합니다.

자동차의 경우 엔진이 시동되고 시동기 모터가 분리됩니다.

일반적인 스타터 모터는 기동시 높은 토크를 생성 할 수있는 유도 모터입니다. 고정자 코일과 회 전자 코일이 있습니다. 고정자 코일은 모터 하우징 내부에 고정되어있는 많은 구리선으로 구성됩니다. 회 전자 코일은 회 전자 샤프트에 고정 된 많은 회전의 구리 와이어로 구성됩니다. 스타터가 켜지면 12V (V) 자동차 배터리가 스타터 모터에 전류를 보냅니다. 이 순간에 모터의 저항 (R)은 고정자 및 회 전자 코일을 구성하는 구리 와이어의 저항 일 뿐이므로 낮습니다 (0.05 Ohm 미만). 초기 시동 전류 (I)는 그 때문에 높다 (240A 이상; 옴 법칙 I = V / R = 12 / 0.05). 이것은 최고 시작 전류이며 1 초 동안 만 지속됩니다. 스타터 모터 로터가 회전하기 시작하면 고정자 및 회 전자 코일의 전기장은 상호 작용하여 배터리의 입력 전압과 반대되는 내부 전압 인 "백 EMF"를 생성합니다. 스타터 모터의 움직임은 엔진이 시동 될 때까지 엔진을 뒤집는 데 필요한 기계적 힘에 의해 반대됩니다. 시동 모터는 엔진에 맞춰져 엔진을 몇 초만 돌리면됩니다. 이 몇 초 동안 스타터 모터에 필요한 전류는 위에서 언급 한 피크 전류의 약 절반으로 떨어집니다. 시동 모터는 엔진에 맞춰져 엔진을 몇 초만 돌리면됩니다. 이 몇 초 동안 스타터 모터에 필요한 전류는 위에서 언급 한 피크 전류의 약 절반으로 떨어집니다. 시동 모터는 엔진에 맞춰져 엔진을 몇 초만 돌리면됩니다. 이 몇 초 동안 스타터 모터에 필요한 전류는 위에서 언급 한 피크 전류의 약 절반으로 떨어집니다.

시동하는 동안 스타터 모터는 너무 많은 전력을 소비하여 전압이 다소 무너집니다 (배터리의 내부 저항으로 인해). 이를 통해 스타터의 공칭 전력 P = UI는 U = 12V로 계산 한 것보다 높은 전류 I에 해당합니다 (예 : 전압이 6V로 드레인되면 전류는 두 배로 높아서 동일합니다) 힘). 또한 전압 손실과 동일한 전류에 해당하는 전력은 배터리에서 열을 발생시킵니다 ...