L'alimentation de l'alternateur est-elle «gratuite»?

Les voitures en général (et en particulier une Honda Accord 2002) ne sont pas très éconergétiques .

Compte tenu de toutes les inefficacités, est-il "gratuit" de brancher, disons, un smartphone dans une voiture pour recharger pendant que je conduis?

Par «libre», je veux dire, si je ne branche rien, est-ce que l'énergie qui serait entrée dans mon téléphone serait gaspillée de toute façon - convertie en chaleur, bruit ou échappement?

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?

(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 du freinage par récupération, par exemple. Bien sûr, cette puissance est venue de votre carburant pour commencer, mais cela proviendrait de toute façon de votre carburant - vous capturez simplement ce qui aurait été évacué sous forme de chaleur dans vos plaquettes de frein.)

Compte tenu de toutes les inefficacités, est-il "gratuit" de brancher, disons, un smartphone dans une voiture pour recharger pendant que je conduis?

Réponse courte: non (mais il est si difficile de mesurer l'impact qu'il vous sera difficile de le dire).

N'oubliez pas que l'alternateur doit alimenter tout ce qui est connecté au système électrique. La charge de la batterie est une grosse charge au début, mais tombe lorsque la batterie atteint une charge complète. Votre chaîne stéréo merveilleusement robuste tire également beaucoup de puissance. Les lumières sont une autre charge étonnamment grande: rappelez-vous toutes ces ampoules à incandescence horriblement inefficaces que tout le monde remplace dans leurs maisons? Dans les bonnes circonstances, je peux observer que mon moteur tourne au ralenti en baissant un peu en utilisant uniquement les feux (si je passe de l'obscurité totale aux feux de route).

Pire, l'alternateur n'est pas particulièrement efficace lui-même. Regardons l'article Wikipedia pour un résumé des raisons:

L'efficacité des alternateurs automobiles est limitée par la perte de refroidissement du ventilateur, la perte de palier, la perte de fer, la perte de cuivre et la chute de tension dans les ponts de diodes. À charge partielle, l'efficacité est comprise entre 50 et 62% selon la taille de l'alternateur et varie avec la vitesse de l'alternateur. [6] Cela est similaire aux très petits alternateurs à aimants permanents à haute performance, tels que ceux utilisés pour les systèmes d'éclairage de vélo, qui atteignent une efficacité d'environ 60%.

Ainsi, 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 connectez un chargeur de 2,1 ampères à un alternateur conçu pour 50 à 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 pouvoir 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 aussi lourd que le déplacement de la voiture). Encore une fois, en utilisant un article wikipedia comme point de départ:

Les alternateurs génèrent de l'électricité selon le même principe que les générateurs CC, 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 EMF (force électromotrice) induite, 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 qu'au lieu de créer un courant d'eau, il crée un courant électrique.

Ce courant alterne alors très rapidement en direction, ce que vous ne feriez jamais avec une pompe à eau car cela provoquerait une cavitation. L'analogie se décompose assez rapidement, mais agissons à la main pour dépasser cette partie ...

Tout ce qui est électrique 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. Lorsque le moteur fait tourner l'alternateur, tout cela finit par faire en sorte que le moteur fasse plus de travail.

L'alternateur est là pour charger 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 comme énergie thermique.

L'alternateur est entraîné par une courroie qui coule 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 chargées avant chaque course.

Non, ce n'est pas gratuit. C'est juste que par rapport à tout ce qui se passe dans la voiture, le pouvoir de charger votre téléphone est insignifiant. Vous pourriez poser une question similaire: "D'où vient le courant pour alimenter les haut-parleurs lorsque j'augmente le volume sur l'autoradio?". Dans les deux cas, la réponse est: toutes choses étant égales par ailleurs, la puissance supplémentaire provient de l'alternateur, qui place une charge supplémentaire sur le moteur, qui soit brûle un peu plus de carburant (en maintenant le même régime), soit ralentit un peu ( perdant ainsi moins de puissance au ralenti à tout ce à quoi un moteur perd de la puissance au ralenti).

Ceci est parfois observable. Lorsqu'une voiture tourne au ralenti, comme à un feu stop (transmission automatique en marche, freins appliqués pour la maintenir), ou éventuellement en stationnement (ou neutre si une transmission manuelle). Activez un clignotant et écoutez attentivement la hauteur du moteur. Vous pouvez le remarquer monter et descendre très légèrement, au rythme du clignotant. En effet, la puissance supplémentaire pour éclairer toutes les ampoules de 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 des ampoules à incandescence (ils utilisent moins d'énergie, donc l'effet peut être trop faible pour être remarqué).

Conclusion: "il n'y a pas de déjeuner gratuit". Le pouvoir de charger votre téléphone portable doit provenir de quelque part - en fin de compte, un peu plus de carburant aurait été brûlé qui aurait autrement été appliqué à autre chose.

Cela dépend du véhicule et du mode de régulation.

A) Il est "gratuit" si le régulateur tire 100% de la capacité 100% du temps et shunte l'excédent à la terre. Vous tirez de l'énergie déversée.

Ceci est très fréquent sur les motos plus anciennes et peut raccourcir la durée de vie des enroulements du stator. Du bon côté, 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 soufflante de chauffage est une bonne charge à mettre sur l'alternateur pour tester cela, mais pas sur le courant alternatif, car votre manette des gaz peut être poussée pendant que l'embrayage du compresseur est engagé.

Certains alternateurs / générateurs spécialisés ont des boîtes de vitesses, et certains systèmes très modernes ont des systèmes buck / boost / ou Split-Pi qui sont beaucoup plus efficaces que la réglementation traditionnelle et peuvent aider à réduire les pertes.