【DIY小教室】摩托車運轉的基本-電流與電壓

 
讓火星塞產生火花，並且讓頭燈等電系配備作動絕對不可缺少的正是電瓶。除了部分沒有搭載電瓶的摩托車外，從輕型機車到大型重機，基本上大部分的摩托車都會搭載電瓶，而電瓶也能透過引擎的運轉充電。
 
想要知道電瓶狀態一般都是透過檢查端子電壓，如果想要知道更明確的狀態的話，就需要更近一步的檢查。

摩托車的用電設備需要考慮到電壓與電流兩個方向

▲鉤錶的特色是有紅色與黑色的測試棒，然後儀器本體還有一個圓圈狀的測量器。圓圈前端看起來像是曬衣夾一樣可以打開，透過圓圈中測量電流的接線來測量磁場，然後將其換算成電流值。
 
▲用於摩托車維修及一般電器相關工作的電路測試器所測定的電流值，最大也不過只有1安培左右，但是這個鉤錶卻能夠切換40安培與200安培的範圍來測量大的電流值。
 
雖然從摩托車整體上來看，可能會覺得「電」相當複雜難懂，但在小學的自然課應該都有學過「電壓」加「電流」就等於電才對。大家應該都有聽過以自來水的譬喻吧！水龍頭能夠打開多大是電壓、用水桶裝的水量是電流。
 
在檢查摩托車的用電設備及電瓶時，一般採用的方法都是檢測電瓶端子的電壓，然後讓引擎運轉藉此確認電壓變化。
 
雖然整流器的特性也會有所影響，但如果是12V電瓶的話，引擎轉速在4000～5000rpm左右時，電壓都會上升到14V～15V上下。
 
但是這個時候並無法知道電流值。也就是說，水桶=電瓶中累積的電量是無法得知的。以自來水的例子來看，水管細的話水壓就會高，但卻很難馬上把水桶裝滿，同樣的水壓只要水管粗的話，就能在短時間內裝滿水桶。
 
把這個拿來套用在摩托車的用電設備及電瓶上的話就會了解到，想要正確掌握摩托車的狀態，電壓及電流的測量就變得非常重要。
 
重點
1. 在維修電裝配備時，一定要同時考慮到電壓與電流。
2. 就算電壓高但電流小的話，發電量就可能會不足。

只要有鉤錶就能夠測量發電電流

▲以直流電模式將電瓶端子接到測試棒上就可以測量電壓。引擎轉速上升的話電壓也會跟著上升，想要知道電瓶到底有沒有在充電的話，只要測量電流就可以明確知道。
 
在國中的物理課上，應該都有學到電壓計的電路是採用並聯、電流計則是使用串聯的設計，將電路測試器的紅色與黑色測試棒，以並聯方式接到電瓶的正負極端子上。另一方面，在測量串聯電路的電流時，必需要中斷電路。
 
此外，一般的電路測試器因為不是專為測量大電流所設計，因此無法用於檢測摩托車及汽車的用電設備上。在這個時候變得非常重要的，就是這個被稱為「鉤錶」的測量器。
 
鉤錶能夠測量電流經過時所產生的磁場，然後將它換算成電流值，因此就算不用中斷電路另外接上去，也能從線束外側使用開口夾住就可以測量電流，在使用上非常方便。
 
從電流（電子的流動）這個詞，就可以看出電壓與電流的性質完全不同。就像乾電池的電壓為1.5V、12V電瓶的電壓是12.8V一樣，不管電子有沒有在流動，電壓數值都是固定的。相對於此，電子如果沒有流動的話電流就是零，流向某個方向是正極的話，流向反方就變成了負極。
 
以摩托車的充電設備為例具體說明的話，從交流發電機經由整流器流向電瓶正極端子的電流中，如果把為電瓶充電的電流視為正極的話，那麼頭燈及點火設備等消耗放電的電流就是負極。
 
這個正極與負極的表示方式，會根據連接在鉤錶上的方向改變，不過因為通常大多數時候都是測量電瓶的充電電流，所以一般在說正極的時候都是以充電時的電流為主。
 
順帶一提，在1970年代推出的部分車款還將電流計列為標準配備，而通常這個電流計也是把發電量多=電瓶充電時的電流視為正極、將發電量少的時候列為負極。
 
重點
1. 只要使用鉤錶夾住接線就能夠測量電流。
2. 電流值會因為充電、放電的不同而改變正極與負極。

引擎轉速上升但電流值維持在負極的話，就要小心電瓶壞掉

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這次準備的車輛是外表從流線形設計的Z1轉變為採用直線設計的Z1-R，而且還是在巨大的前整流罩內配備油量表與電壓計的豪華版。
 
接下來以標準配備電流計的KAWASAKI Z1-R做示範，為大家具體說明一下如何使用鉤錶來測量電流。鉤錶夾住接線的方向是電子從整流器流到電瓶端子，也就是說電瓶在充電時，電流值變成正極的方式。
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從整流器連接到電瓶正極端子的接線接到鉤錶上然後啟動引擎，產生的電流會隨著轉速上升逐漸變大，最大可以到7安培左右。為了防止充電過度，因此怠速時的電流值大多是零或者是變成負數。
 
在這種狀態下啟動引擎的話，怠速時大約是0.1安培的正數，或者是稍微低於零的負數，而且在引擎轉速上升的同時，電流應該也會跟著變大。但是由於車輛本身有整流器來測量並控制電瓶的充電狀態，因此如果電瓶狀況良好的話，充電量並不會太大。
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如果開啟會消耗大量電流的頭燈時，儀表板內電流計指針會朝負數移動，比起充電，放電時的數值應該會比較大。雖然對於一直開燈已經變成家常便飯的現行款來說並不會有這種情況發生，但是可以任意開關頭燈的舊車、絕版車在怠速時的電流是±0，而打開頭燈時通常則是負數。
 
大量消耗電流通常是在使用頭燈、煞車燈等會消耗電力的電裝配備時，電瓶電壓12.4V可以讓55W的頭燈點亮，單純計算的話就是消耗4.4安培，如果這個時候消耗的電量大於發電量的話，測量出來的電流值就會是負數，而電瓶也會呈現放電狀態。
 

 
同時打開頭燈與尾燈的話，怠速時的電瓶會釋放2.75安培的電量。假設電瓶電壓是12.5V的話，電裝配備大概會消耗35W。如果將引擎轉速上升的話，就能讓電流從負數變成正數的幫電瓶開始充電，但是如果幫代替導航的智慧型手機充電或者使用從電瓶提供電力的電熱服飾的話，發電能力弱的摩托車就會因為發電過多而出現電池過熱的問題。
 
引擎轉速上升、發電量增加，只要電流值不是負數的話電瓶就會充電，但如果持續過度的放電、甚至消耗到點火裝置的電流時，就會導致引擎熄火。
 
特別是舊車款如果增加了像是智慧型手機充電及電熱服飾等，在1970年代根本不存在的電子配件的話，那麼在騎乘中電瓶壞掉的機會就會明顯增加。
 
端子電壓上升到13～14V、在夜晚或是使用電熱服飾等導致電瓶壞掉時，只要試著測量一下充電電流，或許就可以知道故障的原因所在。
 
重點
1. 怠速時的電流即使很小也不會有問題。
2. 電流值與引擎轉速成正比的會越變越大。
3. 使用電裝配備後變成負數的電流，在引擎轉速上升時又會轉變為正數。

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資料提供「Webike magazine」
「Webike台灣」編輯部編譯