¿Por qué los motores de arranque de los automóviles consumen tanta corriente?

Entiendo que la potencia de la mayoría de los motores de arranque de automóviles está entre 0,5 kw y 1,5 kw. ¿No significa eso que se supone que consumen entre 40 y 120 amperios? (500 w / 12 voltios, etc.)? Sin embargo, cuando comienzan, consumen cientos de amperios durante la fracción de segundo que funcionan. ¿Por qué sucede eso? ¿Están los motores "overclockeados" durante ese período?

El término "overclockeado" no tiene ningún significado para un motor de CC. "reloj" significa una señal alterna con una frecuencia fija.
Lo sé... por eso usé comillas. Simplemente no pude pensar en un término mejor (no soy un hablante nativo de inglés), así que pensé en una analogía con las CPU de las computadoras.
La palabra overdriven me viene a la mente, pero yo mismo no estoy muy seguro.
Después de algunos comentarios, ahora entiendo su pregunta como "¿por qué la corriente de arranque de un motor eléctrico es significativamente más alta que el valor nominal (sostenido)?". Puedo decirle que esto es cierto para todos los motores eléctricos (hasta donde yo sé). Con esta redacción, esta pregunta puede ser más apropiada en electronics.stackexchange.com.
@Quentin de hecho. Gracias por aclararlo todo!!
Voto para cerrar esta pregunta como fuera de tema porque es más apropiado en electronics.stackexchange.com, ya que se trata del consumo actual de motores eléctricos en general.
@Leliel: puedo ver que no ha dedicado tiempo a la electrónica desde su perfil. Todo lo que tienes que hacer es mencionar "auto" o cualquier cosa relacionada con los autos, y lo transferirán aquí, ya sea que pertenezca allí o no. Tal como está, esta pregunta tuvo una muy buena recepción con muchas respuestas. Esta pregunta es válida desde mi punto de vista porque se trata del mantenimiento de vehículos de motor en general. Estoy seguro de que otros sienten lo mismo.
Publiqué la pregunta hace unos 8 meses... ¿realmente afecta a alguien más en este momento?
Fui a la escuela en un lugar llamado Instituto Técnico Automotriz. Allá por 1974 y los profesores que tuve allí, nos decían que un motor de arranque en buenas condiciones no debía consumir más de 60 amperios. Dijeron que si lo hacía, necesitaba ser reemplazado. Hoy en día tenemos autos computarizados, así que me imagino que muchas cosas han cambiado, tanto para bien como para mal.

Respuestas (9)

Se necesita MUCHA energía para hacer que el conjunto giratorio (cigüeñal, pistones (o rotores), etc.) se mueva. Como referencia, intente girar su motor con una barra de interruptores en la manivela. No es súper fácil (aunque algo de eso se debe a la compresión).

Todas las piezas del conjunto giratorio (cigüeñal, bielas, pistones, válvulas, árboles de levas, cadena de distribución) se suman a una pieza de metal muy, muy pesada que debe ser movida por un motor eléctrico bastante pequeño (arrancador) para arrancar el automóvil. . No solo eso, tienen que moverse bastante rápido para que el ciclo de combustión se haga cargo. Eso requiere mucho poder.

Puedes trabajar hacia atrás a partir de tus números usando la ley de Ohm (V=I*R) y la definición de potencia (P=I^2 * R). El factor significativo aquí es la resistencia, que es enorme en este contexto.

Entonces, la respuesta corta: las piezas de metal son pesadas y requieren mucha energía para moverse. Esta es una de las razones por las que las aleaciones ligeras y los compuestos son tan importantes en los diseños de alta eficiencia: al reducir el peso de las piezas móviles, reducimos la energía necesaria para moverlas. Todo ese excedente se destina a la salida, lo que hace que su automóvil / bicicleta / jet pack / nave espacial sea más rápido.

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La parte eléctrica de tu publicación está mal. La "resistencia mecánica" es muy diferente a la eléctrica. La resistencia eléctrica de un motor de arranque es ciertamente más baja de lo que parece afirmar. Además, un motor eléctrico no sigue la ley de ohm (e incluso si lo hiciera, necesitaría una resistencia baja para tener una corriente alta). La resistencia en un motor eléctrico son pérdidas puras (calor), por lo que los fabricantes intentan minimizarla.
Esta respuesta pierde el punto de la pregunta de la OMI. Si se necesita mucha energía para arrancar el automóvil, el motor de arranque necesita muchos vatios, no amperios adicionales.
@DmitryGrigoryev con una fuente de voltaje (aproximadamente) constante (batería de automóvil), más potencia equivale a más corriente (P = u * i). por lo tanto, se necesita mucha energía mecánica => se necesita mucha energía eléctrica => se necesita mucha corriente (si se usa una fuente de CC de bajo voltaje, como una batería de automóvil).
@Quentin Y la pregunta es por qué esta relación no se mantiene para los arrancadores de autos.
¿Qué relación? La definición de potencia p = v*i es válida para cualquier componente eléctrico (y vale para el motor de arranque del automóvil). Esta no es la ley de Ohm (v = r*i) . Este último sólo es válido para conductores óhmicos. El motor de arranque no es un conductor óhmico (la relación tensión-corriente no es lineal).
Esta no debería ser la respuesta aceptada, ya que no explica la sobrecorriente inicial sobre la que preguntó específicamente el OP. No se menciona la EMF inversa generada por el motor en movimiento y el hecho de que, por lo tanto, no hay impedimento para la alta corriente de avance cuando el motor comienza a moverse. en.wikipedia.org/wiki/Counter-electromotive_force
@Quentin La definición de potencia ya no es válida si se usan los valores máximos/instantáneos para los valores actuales y medios/nominales para la potencia, que es de lo que creo que se trata la pregunta.
@DmitryGrigoryev, de hecho, está definido solo para valores instantáneos. Empiezo a entender mejor la pregunta original, que ahora entiendo como "¿por qué la corriente de arranque/pico de un motor eléctrico es significativamente más alta que el valor nominal (sostenido)?". Con esta redacción, esta pregunta puede ser más apropiada en electronics.stackexchange.com.
Sabes, eliminaría mi respuesta, pero la discusión en los comentarios es tan educativa que no me atrevo a eliminarlos también.
cuestionable si debemos dejar respuestas completamente incorrectas pero intuitivamente plausibles

Todos los motores eléctricos consumen más corriente en el arranque en comparación con el estado estable. Consulte la etiqueta de su refrigerador, por ejemplo (o mire esta ): la corriente máxima en la etiqueta es 2-3 veces mayor que el valor que obtendría de la relación potencia-voltaje.

La razón detrás de esto radica en las propiedades de los motores eléctricos. Aproximadamente, tales motores tienen un par proporcional a la corriente y una velocidad proporcional al voltaje. Cuando el motor arranca, necesita mucho más torque para hacerlo funcionar de lo que necesitaría en estado estable para mantenerlo funcionando. Por lo tanto, necesita más corriente.

Por cierto, muchos coches tienen motores de arranque aún más potentes (por ejemplo, un Landcruiser tiene uno de 2,5 kW). Eso es más de 200 A en estado estable. Multiplique eso por 2 o 3 para obtener la corriente de arranque, y obtendrá alrededor de 500 A que la batería debe poder proporcionar.

¡Estoy totalmente de acuerdo! ¡Gracias por aclarar eso! Sé que ciertos motores grandes requieren arrancadores más potentes, usé esas estimaciones porque aproximadamente el 75% de los autos por aquí tienen motores de hasta 2.000 cc, que tienen arrancadores que producen 1.5-2kw.
@AndreiGrigore Lo entiendo. Acabo de agregar el último párrafo en caso de que haya personas que se pregunten para qué sirven esas grandes baterías de 600A.
Estás confundiendo causa y efecto. El motor no consume mucha corriente porque "necesita" desarrollar un alto par. Más bien, un motor estacionario es solo una bobina de alambre de baja resistencia. Dibuja una alta corriente debido a la ley de Ohm y esa alta corriente provoca un fuerte campo magnético que, a su vez, genera un alto par.
@DavidRicherby Entonces estás confundiendo causa y efecto en la ley de Ohm. La bobina no "atrae" corriente, simplemente no puede resistir la corriente que el voltaje fuerza a través de ella.
@DmitryGrigoryev Eso es lo que significa la frase "dibujar una corriente". Por supuesto, el cable de alguna manera no absorbe la corriente de la batería: proporciona una ruta de baja resistencia. En cualquier caso, parece que estás respondiendo a la redacción de mi comentario, no a su contenido real.
@DavidRicherby Bueno, el motor tampoco "necesita" producir un par, solo es forzado a una cierta velocidad de rotación por el voltaje que se le aplica, y la única forma de desarrollar esa velocidad en presencia de fricción e inercia es producir par suficiente. Tal vez estoy respondiendo a la redacción de su comentario porque no logro captar el contenido real.
@DmitryGrigoryev Su respuesta dice: "Cuando el motor arranca, necesita mucho más par para que funcione de lo que necesitaría en estado estable para mantenerlo en funcionamiento. Por lo tanto, necesita más corriente". Esto implica que el requerimiento de torque de alguna manera causa una gran corriente. Este no es el caso: es la alta corriente la que causa el gran par que, a su vez, hace que el motor se mueva y genere EMF, lo que disminuye la corriente a medida que el motor sigue girando.
@DavidRicherby ¿O tal vez el alto par aplicado al motor reduce su resistencia al evitar la fuerza contraelectromotriz y proporciona una ruta de baja resistencia para una gran corriente?

Una característica de los motores eléctricos es que producen el par más alto cuando están parados, aunado a esto hay una corriente inicial muy alta de 400 a 600A para automóviles y los motores de arranque comerciales pueden superar los 1000A.

Una vez que comienzan a girar, la demanda de corriente disminuye; recuerde que la relación piñón / volante es de 10 a 1 o más, por lo que cuando el motor gira a 500 rpm, el motor de arranque hace 5000 ...

Un motor de arranque típico es un motor de inducción que puede producir un par elevado al arrancar. Tiene una bobina de estator y una bobina de rotor. La bobina del estator se compone de muchas vueltas de alambre de cobre que se fijan al interior de la carcasa del motor. La bobina del rotor se compone de muchas vueltas de alambre de cobre que se fijan al eje del rotor. Cuando se enciende el motor de arranque, la batería del automóvil de 12 voltios (V) envía corriente al motor de arranque. En este instante la resistencia (R) del motor es sólo la resistencia del hilo de cobre que forma las bobinas del estator y del rotor y por tanto es baja (menos de 0,05 ohmios). La corriente de arranque inicial (I) es por lo tanto alta (superior a 240 amperios; de la ley de Ohmios I=V/R =12/0,05). esta es la corriente máxima de arranque y solo durará una fracción de segundo. A medida que el rotor del motor de arranque comienza a girar, los campos eléctricos de las bobinas del estator y del rotor interactuarán para producir una "EMF inversa", que es un voltaje interno que se opone al voltaje de entrada de la batería. El movimiento del motor de arranque se opondrá a la fuerza mecánica requerida para hacer girar el motor hasta que arranque. Los motores de arranque se adaptan a los motores que deben girar, por lo que solo se les pedirá que giren el motor durante unos segundos. La corriente requerida por el motor de arranque durante estos pocos segundos se reducirá a aproximadamente la mitad de la corriente máxima mencionada anteriormente. Los motores de arranque se adaptan a los motores que deben girar, por lo que solo se les pedirá que giren el motor durante unos segundos. La corriente requerida por el motor de arranque durante estos pocos segundos se reducirá a aproximadamente la mitad de la corriente máxima mencionada anteriormente. Los motores de arranque se adaptan a los motores que deben girar, por lo que solo se les pedirá que giren el motor durante unos segundos. La corriente requerida por el motor de arranque durante estos pocos segundos se reducirá a aproximadamente la mitad de la corriente máxima mencionada anteriormente.

Buena respuesta, Pablo. Bienvenido a Mantenimiento y Reparación de Vehículos Motorizados. Esto se conoce como varias cosas: corriente de irrupción, corriente de arranque, corriente de rotor bloqueado... y es la razón por la que hay un cable pesado directamente a la batería desde el motor de arranque.

Considere el siguiente modelo de un motor eléctrico de CC

  • Va = 12 voltios en un automóvil
  • Ra = la resistencia en ohmios de los devanados, cables, batería, etc.
  • La = inductancia (considéralo cero en primera aproximación)
  • Ia = corriente a través del motor
  • Vc = Voltaje electromagnético inducido en el motor (proporcional a la velocidad de rotación wa)

La potencia nominal de un motor se define convencionalmente como la potencia de salida disponible (≈Vc*ia) en alguna combinación de velocidad y par. En condiciones normales de funcionamiento continuo, la potencia de entrada (=Va*ia) será un poco más alta que la potencia de salida.

Pero el inicio no es un "funcionamiento continuo normal".

Como primera aproximación podemos tratar la inductancia como cero. La corriente consumida por un motor de CC depende de tres cosas, la tensión de alimentación Va, la resistencia de los devanados Ra y la "EMF trasera" Vc, que a su vez depende de la velocidad de rotación del motor. La energía entregada a la EMF trasera (= Vc * ia) se entrega principalmente a la carga, mientras que la energía entregada a la resistencia del devanado (=ia ia Ra) se desperdicia como calor en los devanados.

Debido a la inercia tanto en el motor como en la carga, la velocidad de rotación inicial es cero, por lo tanto, inicialmente la corriente en el motor está limitada solo por la resistencia del devanado, el motor consume mucha más corriente de lo normal y se desperdicia toda la potencia que ingresa al motor. como calor

Gradualmente, a medida que la carga y el motor alcanzan la velocidad, Vc aumenta, por lo tanto, V_Ra disminuye, por lo tanto, Ia (= (Va-Vc)/Ra) también disminuye y el motor pasa a la operación continua normal. Si los ingenieros hicieron bien su trabajo, entonces el motor debería alcanzar una velocidad de funcionamiento segura antes de que se sobrecaliente.

En el caso de un automóvil, es de esperar que el motor arranque y el motor de arranque se desconecte.

Durante el arranque, el motor de arranque consume tanta energía que el voltaje colapsa un poco (causado por la resistencia interna de la batería). Por esto, la potencia nominal P = UI del arrancador corresponde a una corriente I superior a la que calcula con U = 12 V (por ejemplo, si el voltaje se reduce a 6 V, la corriente es el doble para tener el mismo valor). energía). Además, tenga en cuenta que la potencia correspondiente a la pérdida de voltaje y la misma corriente producen calor en la batería...

Las buenas baterías no deben perder más del 25 % de su voltaje nominal durante el arranque. Una batería que baja a 6 V puede no ser suficiente para arrancar el motor.
Además, no hay nada en el motor de arranque que lo limite a la potencia nominal. Si detiene el motor (con embrague y frenos) y enciende el motor de arranque, intentará entregar quizás el doble o el triple de su potencia nominal, no por mucho tiempo, por supuesto.

Imagina intentar arrancar un motor de dos ruedas, de unos 200 cc. Supongamos que se necesita alrededor de la mitad de HP para volverlo contra la compresión, luego esa mitad de HP debe provenir de una batería de 12 v, lo que se traduce en alrededor de 30 + 35 amperios. De manera similar, para arrancar un motor sub diesel, que tiene un motor de arranque de 1.5 kw / 2HP, para que funcione esos 2kw necesita suministrar 125-150 amperios. Lo anterior puede variar según el estado del motor, la temperatura ambiente, etc., muchos factores. Trabajando en condiciones tan severas, a veces sobrecalentándose, los motores pierden parte de su aislamiento, y esos motores pueden consumir mucha corriente y, al mismo tiempo, dar menos par, por lo que los motores no giran y las baterías se agotan muy rápido. Luego se cambian las bobinas de campo o la armadura, a veces todo el motor.

3 años y 9 meses después, respuesta rápida y sencilla: Corriente de arranque: es la corriente de entrada instantánea máxima consumida por un dispositivo eléctrico cuando se enciende por primera vez. Cuando enciendes cualquier motor eléctrico que está estático (sin moverse) producirá un pico de corriente para que ese motor comience a moverse, cuanto mayor sea la resistencia mecánica (en este caso tiene que mover todo el motor) mayor será la pico, luego la corriente baja a sus especificaciones hasta que suelta la llave de encendido.

Porque no tiene un potenciómetro de voltaje o control de velocidad de voltaje, por lo que el motor toma los amperios que puede.

¿Por qué los motores de arranque de los automóviles consumen tanta corriente?
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