Auton omistaja ei saa autoa käynnistymään. Hän mittaa potentiaalieron akun napojen yli olevan 12,5 V ja moottorin napojen yli 8,0 V käynnistysyrityksen aikana. Auton ollessa kunnossa käynnistysmoottorin vastus on 150 m(ohm) ja käynnistyskaapeleiden resistanssi 30m(ohm). Näiden tietojen perusteella: onko vika akussa, moottorissa vai kaapeleiden liitoksissa?
Laskin virran: I = U/R
I = 12,5 V / 180m(ohm) ~ 70 A
Mietin millainen jännite moottorin napojen yli olisi, jos missään ei olisi vikaa,
eli laskin potentiaalieron käynnistyskaapelille : U = 30m(ohm) * 70 A = 2,1 V
Tästä päättelin, että moottorin napojen yli jännite olisi 10,4 V
"Viallisessa" tilanteessa käynnistyskaapeleiden resistanssi on noin 65 m(ohm), ja moottorin resistanssi noin 114m(ohm) , ja mutuilemalla sanoisin, että missä kasvanut resistanssi, siellä vika, eli kaapeleiden liitoksissa on vikaa.
Korjatkaa jos olen väärässä.
Laskin virran: I = U/R
I = 12,5 V / 180m(ohm) ~ 70 A
Mietin millainen jännite moottorin napojen yli olisi, jos missään ei olisi vikaa,
eli laskin potentiaalieron käynnistyskaapelille : U = 30m(ohm) * 70 A = 2,1 V
Tästä päättelin, että moottorin napojen yli jännite olisi 10,4 V
"Viallisessa" tilanteessa käynnistyskaapeleiden resistanssi on noin 65 m(ohm), ja moottorin resistanssi noin 114m(ohm) , ja mutuilemalla sanoisin, että missä kasvanut resistanssi, siellä vika, eli kaapeleiden liitoksissa on vikaa.
Korjatkaa jos olen väärässä.
Vastaukset 17
Vanhimmat
Jos jännite putoaa akusta starttimoottorin napoihin 4,5 V:lla, on vika liitoksissa.
Moottorin vastus ei muutu, vaan virta alenee. Siksi se ei käynnisty. Oikealla virralla laskettuna käynnistyskaapeleiden resistanssi on suurempi.
Onko tosiaan näin?
Kirchhoffin toisen lain mukaan yksittäisten suljetun virtapiirin komponenttien potentiaalierojen summa on aina 0. Jokaisen komponentin aiheuttama potentiaali puolestaan riippuu virrasta ja komponentin resistanssista kaavan U = RI mukaisesti.
Tehtävän virtapiirissä on jännitelähde ja kolme resistanssia aiheuttavaa komponenttia, jotka on lueteltu alla:
R1: Akun sisäinen resistanssi, tuntematon.
R2: Käynistysmoottorin resistanssi 150 Ω
R3: Kaapeliston resistanssi 30Ω
Jännitelähteen lähdejännitteen on mitattu olevan 12.5V
Käynistyshetkellä akun napojen välinen jännite-ero pienenee akun sisäisen resistanssin vuoksi ja tehtävässä oli annettu akun jännite kuormitettuna.
Voimme laskea resistanssin R1 yhtälöstä U = IR1 = 8.0V, mutta virtaa ei ole annettu.
Annettujen tietojen avulla voimme kuitenkin muodostaa myös toisen yhtälön:
I(R1 R2 R3) = 12.5V
Saamme siis yhtälöryhmän:
U = IR1 = 8.0V
I(R1 R2 R3) = 12.5V
Saamastamme yhtälöryhmästä voimme edelleen ratkaista vastuksen R1 suuruuden. Jos akun sisäinen resistanssi R1 on suuri verrattuna kuorman vastukseen (yht.180Ω) , niin vika on akussa. Veikkaan että asia on juuri näin, kokeileppa vaikka laskea. Terveen akun sisäinen resistanssi on pieni.
Eiköhän tuossa ole kyse milliohmeista, eikä ohmeista.
Tällainen yksinkertaistettu tehtävä lähtee siitä, ettei muita kuin tehtävässä mainittuja arvoja tarvitse huomioida. Akun virranajokyky on siis oletettu riittäväksi.
Yhtälöistäsi saataisiin R1 = 0,32 ohmia eli 320 milli ohmia, ja I = 25 A.
Ajatuksesi sisältää kuitenkin virheen.
R1 on liitosresistanssien ja akun sisäresistanssin summa vikatilanteessa, eikä jälkimmäinen yksinään.
Kunnossa olevan auton lyijyhappoakun sisäresitanssi lienee suuruus luokkaa 20 milliohmia.
Millainen vika voisi moninkertaistaa akun sisäresistanssin?
Itse en sellaista tunne, joten olettaisin lisäresistanssin tulevan liitoksista.
Lisäksi yhtälöistäsi saadulla 25 A virralla moottorin napojen jännite olisi 150 milliohmia*25 A = 3,75 V. Se oli kuitenkin 8 volttia, joten jokin on pielessä.
Syy on tietenkin siinä että olettamaasi akun jännitettä kuormitettuna EI ollut annettu, vaan tuo 8V oli moottorin napojen välinen jännite käynnistysyrityksen aikaan.
Yhtälösi "U = I*R1 = 8.0V" oli siis virheellinen!
"Hän mittaa potentiaalieron akun napojen yli olevan 12,5 V ja moottorin napojen yli 8,0 V käynnistysyrityksen aikana"
Tuossa on monitulkintainen ilmaisu:
1) potentiaaliero akun napojen yli on 12,5 V kuormittamattomana ja ainoastaan moottorin napojen jännite on mitattu kuormitettuna.
2) potentiaaliero 12,5 V akun napojen yli on mitattu kuormitettuna aivan kuten moottorinkin jännite.
Molemmat ovat täysin mahdollisia, ja johtavat eri tulokseen.
Laskun mielekkyyden kannalta arvaan että tehtävän laatija tarkoitti 2) vaihtoehtoa, mutta sitä tuo lause ei todellakaan yksikäsittteisesti tarkoita!
Kyllähän tuo lause viittaa selvästi siihen, että molemmat mitataan käynnistysyrityksen aikana. Ei tällaiseen perustehtävään tule olettaa ylimääräisiä asiaa vaikeuttavia tekijöitä. Jos saivartelemaan aletaan, niin pitäisikö huomioida akkujännitteen mahdollinen "notkahtaminen" kahden mittauksen välisenä aikana? Tällaiset saivartelut eivät kuitenkaan kuulu tehtävän luonteeseen.
Varsinainen pihvihän on se, saisiko kaapeloinnissa tulla 4,5 V:n jännitealenemaa, mikäli liitokset ovat kunnossa.
Tehtävänanto on kyllä melko epärealistinen. Ei siinä kaapelistossa saa 2,1 V jännitehäviötäkään tulla, varsinkin vaatimattomalla 70 A käynnistysvirralla. 30 mohm vastaa vaikkapa 8 m 4 mm2 kaapelia, joka ei edes kestä 70 A virtaa eristeitä sulattamatta. Realistisemmalla kaapelin pituudella ja poikkipinta-alalla vastus on reilusti alle 10 mohm.
Joo,+tuossa+on+nyt+kyllä+ollut+minulla+myöhäisen+perjantai-illan+kotiinpaluun+lisä+mukana,+kun+en+edes+tehtävänantoa+osannut/viitsinyt+lukea+kunnolla+ja+kyse+on+varmasti+milliohmeista.+Olisi+ollut+parempi+mennä+suoraan+nukkumaan,+niin+olisi+aamun+herätyskin+tuntunut+mukavammalta.+:+D+Tulkitsin+tehtävän+siten,+että+se+12.5V+olisi+liittämättömän+akun+jännite,+ja+8V+akun+napojen+välinen+potentiaaliero+kun+startataan...
Ei viittaa. Toivotan menestystä kesken oleviin suomenkielen opintoihisi.
Auton omistaja ei saa autoa käynnistymään. Hän mittaa käynnistysyrityksen aikana:
potentiaalieron akun napojen yli olevan 12,5 V ja moottorin napojen yli 8,0 V.
Auton ollessa kunnossa käynnistysmoottorin vastus on 150 m(ohm) ja käynnistyskaapeleiden resistanssi 30m(ohm). Näiden tietojen perusteella: onko vika akussa, moottorissa vai kaapeleiden liitoksissa?
Laskin virran käynnistysyrityksen aikana: I = U/R
I = 8 V / 150 m(ohm) ~ 53,333 A
Mietin millainen jännite moottorin napojen yli olisi, jos missään ei olisi vikaa eikä sisäresistanssia huomioida, eli virta olisikin 12,5 V / 180 m ohmia = 69,444 A:
U_moottori = I * 150 m ohm = 10,417 V
ja laskin potentiaalieron käynnistyskaapelille samalla virralla: U = 30m(ohm) * 69,444 A = 2,083 V
Viallisessa tilanteessa moottorilla on 8 V 10,417 V sijasta, eli 2,417 V vähemmän jännitettä
Ja käynnistyskaapelilla 4,5 V 2,083 V sijasta, eli 2,417 V enemmän jännitettä.
Jos akun sisäresistanssi olisi 20 milliohmia, olisi sen lepojännite 13,567 V vikatilanteessa.
Tällöin viattoman tilanteen virta olisi 13,567 V ohm = 67,835 A. Ja moottorin jännite 10,175 V , sekä kaapelin jännitehäviö 2,035 V. Lukuarvot siis tietysti muuttuvat kun sisäresistanssin ottaa huomioon, mutta kaapeleissa on silti noin 2,42 ... 2,47 V liikaa, eli sen ja liitosten resistanssien summa on kasvanut liikaa.
Eli diagnoosi on joka tapauksessa kaapeleiden liitoksissa on vikaa.
Akun lepojännite ei voi olla suurempi kuin n. 12,8 V (riippuu lyijyakun tyypistä). Tavallisen autonakun CCA-virta on suuruusluokkaa 500 A. Tällöin siis -18 C lämpötilassa akun pitää pystyä tuottamaan 500 A virtaa 30 s ilman, että napajännite laskee alle 7,2 V. Tuosta voi laskea sisäiseksi resistanssiksi n. 10 mohm. Lämpimässä sisäinen resistanssi on pienempi. Tehtävässä ei selvästikään ollut tarkoitus huomioida sisäistä vastusta.
Eli tein virheellisen päätelmän resistanssien suhteen. Tämä pitäisi siis ajatella jännitehäviön kautta. Kiitos vastauksista.
Vikaa on kyllä sytytyksessä. Starttimoottori on mitoitettu toimimaan pakkasella aika alhaisellakin jännitteellä. Terve moottori käynnistyy pienestäkin pyöräytyksestä. Tehtävän sanamuoto ei ole kovinkaan asiallinen.
Et ottanut huomioon sitä vaihtoehtoa että kyseessä oli dieselkoneinen auto.
Silloin sytytyksessä ei todellakaan ollut mitään vikaa. Tuollaisella jännitehäviöllä et saa dieseliä käyntiin millään.
Entä jos et pääse auton sisälle ja auton akku on tyhjänä, konepeltiä ei ole mitään keinoa avata ilman jotta akussa olisi jotain jännitettä, eikä ole mitään mekaanistakaan varamekanismia?
Eli: miten pyörität sähkömoottoria ilman sähköä tai mekaanista kosketusta?