Zaleta stosowania generatorów prądu przemiennego w samochodach zamiast prądnic prądu stałego

Większość samochodów korzysta z generatora prądu przemiennego, a następnie zamienia napięcie na prąd stały za pomocą prostownika z diodą mostkową, aby naładować akumulator 12 V.

Dlaczego zamiast tego nie używać dynamo prądu stałego?

Czy to dlatego, że dynamo prądu przemiennego daje lepszą wydajność?

(Nawet rower i energia wiatrowa wykorzystują prądnicę / turbinę AC).

Nie, to nie ze względu na wydajność.

Generatory prądu stałego zwykle mają komutatory, tj. Styki ze szczotkami, które odwracają biegunowość napięcia na zaciskach generatora co pół obrotu. Zasadniczo generatory prądu stałego są po prostu generatorami prądu przemiennego, które mają „mechaniczny” prostownik.

Możesz budować generatory bez żadnych styków elektrycznych między ruchomymi częściami, ale nie możesz budować komutatorów bez nich.

Ponieważ takie styki najprawdopodobniej zawiodą podczas ciągłego użytkowania, w brudnych i wibrujących środowiskach, bardzo pożądane jest, aby nie używać ich w samochodach. Chciałbym również powiedzieć, że jeśli nie zbudujesz bardzo drogiego, rezystancja styku może być wyższa niż to, co tracisz przez prostownik mostkowy.

Alternator MUSI wygenerować DUŻO wzmacniaczy przy bardzo szerokim zakresie prędkości obrotowych. Ponadto obciążenie elektryczne może i będzie drastycznie zmieniać się z chwili na chwilę.

Dynamo z magnesem stałym wymagałoby niezwykle mocnego systemu regulacji napięcia w celu wygenerowania wymaganych napięć i wymagań.

O wiele prostszym i moim zdaniem bardziej eleganckim rozwiązaniem jest skromny alternator.

Pomimo tego, co ludzie myślą, samochody NIE mają regulatora napięcia. W rzeczywistości mają „regulator pola”.

Alternator ma obracającą się cewkę wirnika, która wytwarza część MAGNETOWĄ. Ta cewka składa się z wielu zwojów stosunkowo cienkiego drutu. Wokół tego wirnika znajduje się stojan, który zawiera cewki generacyjne wykonane z DUŻO cięższych drutów zdolnych do przenoszenia AMPS potrzebnych do obsługi samochodu.

Aby utrzymać stałe maksymalne napięcie na wyjściu alternatora, ilość elektromagnesu generowanego przez cewkę wirnika jest regulowana przez regulator pola. Ponieważ ta cewka ma wysoką rezystancję, nie pobudza jej dużo prądu. W rzeczywistości, gdy silnik nie jest uruchamiany, jest on wzbudzany z akumulatora przez lampkę ładowania.

Piękno tego polega na tym, że jeśli nie używasz żadnej mocy, alternator wytwarza bardzo małe obciążenie silnika. Gdy potrzebujesz mocy, jest ona dostępna niemal natychmiast.

Części są proste, tanie, niezawodne i wydajne.

BTW: Alternator jest trochę mylący. Twój alternator samochodowy wytwarza prąd stały, a nie prąd przemienny, ze znacznym tętnieniem. Wszystkie powyższe zawarte są w większości alternatorów. Generator byłby lepszą nazwą.

Dlaczego więc nie możesz zrobić czegoś podobnego z dynamem? To znaczy zamień magnesy stałe na elektromagnesy. Prawda jest taka, że ​​możesz. Musisz jednak zdać sobie sprawę, że dynamo to po prostu alternator z mechanicznym prostownikiem. Dynamo wymaga pierścienia komutacyjnego i szczotek do włączania i wyłączania cewek w odpowiednim czasie w cyklu napięcia.

Dodaje to znacznie więcej kosztów niż kilka diod, ma problemy ze zużyciem i niezawodnością oraz jest BARDZO głośne elektrycznie. Ponadto podczas komutacji występują straty, gdy cewki są chwilowo zwarte przez szczotkę lub pozostają w otwartej pętli i nie dają żadnej mocy.

Więc jeśli projektujesz taką bestię, pomyślałbyś, hmmm .. jak pozbyć się tego mechanicznego prostownika ... OOO .. Użyjmy tych nowych wymyślonych rzeczy zwanych diodami ... zanim się zorientujesz ... jesteś z powrotem na to, co teraz nazywamy alternatorem.

Prawdopodobnie tak właśnie wymyślono tę rzecz.

Inną kwestią jest to, że alternatory ze stałym twornikiem i polem na wirniku są łatwiej i taniej regulowane. Do wirnika musi być dostarczane tylko pole prądu stałego, co zmniejsza znamionowe pierścienie ślizgowe w porównaniu do komutatora maszynowego na prąd stały. Ponieważ akumulatory ołowiowo-kwasowe stosowane w samochodach mają bardzo niski opór wewnętrzny i tak wąski zakres roboczego PD, każdy układ ładowania napędzany silnikiem spalinowym pojazdu (z szerokim zakresem obrotów na minutę) wymaga kontroli / regulacji. Dynamo prądu stałego ze stojanem PM wymagałoby sterowania pełną mocą wyjściową maszyny. Alternator można regulować poprzez sterowanie prądem pola do wirnika za pomocą elektronicznego regulatora o stosunkowo niskiej mocy, przy czym wyjście twornika stojana jest podłączone bezpośrednio do bloku prostownika i baterii bez ruchomego kontaktu.

Alternatory mają wirnik, który może obracać się ze znacznie większą prędkością bez rozpadania się pod wpływem sił odśrodkowych. Dzięki temu może generować wystarczające napięcie nawet przy niższych prędkościach biegu jałowego przy odpowiednim przełożeniu paska. Może to być główny powód używania ich w samochodach.