Funzionamento Alternatore Auto

[cb68c23]

Ciao a tutti,
Avevo una curiosità sul funzionamento dell'alternatore dell'auto.
Da quanto ho visto in questo forum,
(i) l’alternatore è una macchina elettrica rotante che trasforma l’energia meccanica in energia elettrica. quindi la velocità di funzionamento è rigidamente correlata alla frequenza ed alla tensione generata.
(ii) la tensione (in volt) generata è proporzionale alla velocità (in g/min) e viene regolato a 14V dal regolatore di tensione (che da quanto capisco non è una resistenza almeno sulle auto più sofisticate, ma agisce sulla frequenza di eccitazione);
(iii) all'aumentare dei giri aumentano gli ampere prodotti e quindi la potenza disponibile in Kilowatt (potenza =Ampere x 14V)

Immagino che nelle auto l'alternatore sia settato in modo tale che già al numero minimo di giri esso produca un corrente sufficiente per alimentare i normali consumi (lo deduco dal fatto che quando accendi l'aria condizionata da fermo con il motore al minimo la centralina aumenta il numero di giri per produrre più potenza).

A questo punto (assumendo che quanto sopra sia corretto) le mie domande sono :
(1) come viene impiegata la potenza in eccesso, ad esempio quando il motore ruota a 3000 giri viene prodotta più potenza di quella consumata. Come/dove viene utilizzata/smaltita?
(2) il consumo di benzina dell'alternatore (a parità di giri del motore) può variare (per esempio in funzione della maggiore o minore eccitazione o di qualche altro fattore) oppure rimane costante. In altri termini, se c'è meno bisogno di ampere, in qualche modo il 'sistema' fa consumare meno benzina riducendo in qualche modo l'uso dell'alternatore?

Scusate se faccio delle domande magari "banali", ma fisica l'ho studiata al liceo (con interesse, ma tempo fa)

[babbucciodonosor]

Non esiste potenza in eccesso, c'è un regolatore (di tensione) che provvede a questo; il consumo di benzina è proporzionale al carico, in pratica un alternatore per auto ha una resa del 30/35% dunque potenza resa x circa 3 e sai quanto assorbe al max ( un alternatore da circa 1 kW di potenza assorbe circa 3 kW dal motore, non è possibile una calcolo uguale per tutti dato che influiscono molti parametri, tipo disegno tensione e stato della cinghia servizi). Dunque se ti eroga 500 w ne assorbe circa 1500 dal motore.

[cb68c23]

Grazie della risposta, ma volevo chiederti una precisazione:
Da quello che avevo compreso, il consumo dell'alternatore è legato al numero di giri più che alla potenza erogata, ovvero se il motore sta andando a 2,500 giri il consumo di benzina non varia sia che l'impianto elettrico abbia bisogno di 20 kW sia che ne servano 25Kw perché hai acceso l'aria condizionata.
Ho sbagliato qualcosa?

[babbucciodonosor]

Il consumo di benzina è legato al carico elettrico, la potenza erogata dall'alternatore è legata al numero dei giri del motore. Dunque se il carico è 1 kW la potenza assorbita dal motore è circa 3 kW, a 2500 giri la potenza massima che si può chiedere all'alternatore è X kW, a 3000 giri X+Y kW, anche se poi la potenza erogata dall'alternatore di una auto si misura sempre in A.

[paolo a m]

Dunque se ti eroga 500 w ne assorbe circa 1500 dal motore.

detto così non mi sembra molto corretto.
Forse si intendeva dire che, in virtù del rendimento del motore termico (ricordo il limite teorico rappresentato dal ciclo di Carnot), solo una parte del contenuto energetico del carburante viene convertito in energia elettrica. In questi termini è sostanzialmente corretto dire che solo un terzo circa della potenza teoricamente disponibile in termini di energia primaria sarà disponibile sotto forma di potenza elettrica. Se invece si rapporta la potenza fornita dal motore alla potenza fornita dall'alternatore i numeri sono ben diversi. In questo caso il rendimento sarà quello tipico di una macchina elettrica quale appunto l'alternatore, con valori certamente ben superiori rispetto a quelli di una macchina termica.

[babbucciodonosor]

Cb ha già le idee un poco confuse, non confondiamolo ulteriormente

[cb68c23]

Non volevo abusare della vostra pazienza, ma forse non mi sono spiegato bene....ci provo con un grafico preso da un alternatore M.Marelli per moto:

Diapositiva1.jpg (31.34 KiB) Visto 18645 volte

Volevo solo sapere se in un dato momento t in cui il mototre va a 400 giri e l'impianto elettrico ha un bisogno di corrente inferiore al massimo (es 20 A) il motore (ceteris paribus ovvero sempre a 400 giri) consuma la stessa benzina che consumerebbe se l'impianto elettrico avesse bisogno di 40A?
Io penso di si perché il consumo - da quanto ne so - è legato ai giri del motore, ma volevo chiedere conferma.
Grazie

[IsidoroKZ]

No, consuma di meno. Se il carico e` minore di quello massimo, il regolatore diminuisce la corrente di eccitazione e l'alternatore diventa "meno duro" da far girare, assorbe meno coppia.

Considera di essere in folle con il motore a 2000 rpm e poi di essere in quinta, magari in leggera salita, sempre a 2000 rpm: il consumo all'ora e` lo stesso?

[cb68c23]

Grazie mille per la risposta.

Che tu sappia, la relazione è (più o meno) lineare, ovvero il consumo di benzina per ampere prodotto è più o meno sempre lo stesso? Per esempio, se per produrre 20A a 4000 giri richiede 1Kw dal motore per produrre i 40A ci vuole il doppio ovvero 2Kw oppure ci sono dei rendimenti crescenti/decrescenti?

Esistono da qualche parte delle informazioni più precise sul consumo degli alternatori per auto? Ho provato a cercare sui siti di Bosch e MMarelli, ma senza successo....

Grazie ancora!

[IsidoroKZ]

Nella domanda che fai ci sono tre passaggi: motore termico che passa da carburante a energia meccanica, trasmissione fra motore e alternatore e infine alternatore che trasforma l'energia meccanica in elettrica. Ognuno dei passaggi ha il suo rendimento, credo che quello del motore termico sia il piu` variabile. Posso provare a cercare da un amico che ci lavora i dati sul rendimento dell'alternatore.