Nenesu design automobilové alternátory, takže nemohu přesně říci, co jde do technických rozhodnutí. Zde je však několik rozumných spekulací.

Účinnost alternátoru v autě prostě není velký problém. Síla, kterou musí motor vynaložit, aby pohnula trpaslíky automobilu, co alternátor vyžaduje. Pokud by tento nepatrný zlomek celkového výkonu motoru byl o 1/3 menší, moc by to nezměnilo. Proto lze účinnost vyměnit za získání dalších důležitějších parametrů. Některé z nich pravděpodobně zahrnují vysokou spolehlivost v drsném prostředí, provoz přes široký teplotní rozsah a pokračujte ve stříkání vodou obsahující špínu a posypovou sůl a další nečistoty. Objemy jsou velmi vysoké, takže udržování nízkých nákladů musí být také hlavní touhou.

Nejprve se podívejte na náklady na 90% efektivní generátor se stejným výkonem ve srovnání s alternátorem v automobilu. Očekávám, že to bude několikanásobně více. Pak zkuste provozovat vysoce účinný generátor v drsném prostředí, jako je pod kapotou automobilu, a uvidíte, jak dlouho přežije to. Alternátory automobilů to běžně přežijí po dobu 10–15 let. Špičkový efektivní generátor, který stojí několikanásobně více, pravděpodobně nevyhraje za špatných podmínek měsíc.

Je to všechno o tom, co opravdu důležité a dělat vhodné technické kompromisy v designu.

Komentáře

• Další faktor pravděpodobně souvisí s tím, co je třeba udělat pro udržení konstantního výstupního napětí při různých rychlostech. Účelové sestavy motoru a generátoru mohou být navrženy tak, aby běžely motor při jakékoli rychlosti, která nejlépe funguje pro generaci. Automobilové alternátory musí běžet při jakýchkoli otáčkách motoru, díky nimž se auto pohybuje požadovanou rychlostí.
• Díky, vím, že samotný spalovací motor je obvykle 25% účinný. Moje otázka je opravdu na úrovni designu, ne proč se průmysl ubírá touto cestou. Něco, o čem můžeme předpokládat, že je nad dimenzovanými ložisky, kvůli prachu, vibracím a teplotě. To každopádně nebude brát účinnost do tohoto bodu. Také jsou vzduchem chlazené, stejně jako ostatní, každopádně nevím, jaké jsou teploty v kapotě, změní to parametry vinutí, což může být podstatnějším faktorem. I ‚ nejsem ani v tomto odvětví, ale s magnetikou a určitými mechanickými znalostmi můžeme spekulovat.
• @supercat je napětí regulováno změnou budicího napětí. Účinnost se velmi liší podle rychlosti, pokud vidíte graf, méně než 40% při téměř 8000 ot./min (myslím, že vám nikdo při těchto otáčkách nenastaví motor).
• Oprava, je poháněna řemenem, takže může mít jiný poměr než otáčky hřídele motoru.
• @Diego: Motory automobilů nejsou ‚ téměř 25% účinné.

Napětí: při 14 V je velmi těžké být efektivní.

• Ztráta diod: alternátor v autě pracuje kolem 14 V, s 0,6 V pro každý průchod diody máte ztrátu 1,2 V: ztráta téměř 10% pouze u této.

• vinutí: ztratíte spoustu energie nad odporovou ztrátou ve vinutí kvůli vysokému proudu pro velikost vinutí (tuto ztrátu můžete vypočítat pomocí měřidla vinutí při daném proudu)

• Připojení: při tomto proudu a napětí je velmi snadné ztratit několik procent účinnosti: a 0.1 ohmové připojení při 65 A by bylo 6,5 V napříč, ztrácí téměř 50% energie!

• Ztráta jádra: Při vyšších rychlostech je ztráta jádra pravděpodobně stále důležitější (velký odhad se snaží vysvětlete graf)

Myslím, že bychom mohli dosáhnout mnohem lepší účinnosti pouhým provozováním stejného alternátoru při vyšším napětí.

Komentáře

• Vítejte na EE.SE! Vaše odpověď se ‚ bohužel nezdá velmi realistická. Abychom oslovili prostřední dva body: vinutí jsou navržena pro proudy a připojení mají mnohem nižší odpor než 0,1 ohm, pokud jsou správně přišroubovány.
• Myslím, že ‚ více kompromis (ztrát I2R) mezi cenou a efektivitou. Ale to, co říkáte jako napětí (elektrický potenciál), není přímo otázka, je to ‚ proud v případě ztrát I2R. A velké generátory pracují s ještě většími proudy a jsou mnohem efektivnější. Dnes alternátory mají tendenci být efektivnější, protože automobilový trh používá více elektrických zařízení.
• Zapomněl jsem bod: ten graf má maximální výkon pro dané otáčky. Myslím, že to je ‚ důvod, proč je účinnost tak nízká a vysoká odporová ztráta. V případě nižšího proudu bude účinnost lepší, protože odporová ztráta je RI2.

Automobilové alternátory jsou neúčinné, protože „používají 50 let starý design pasivní ochrany proti přetížení. Generátor můžete maximálně zatížit proudem pole a pokud napětí neklesne pod 12 V, nebude poškozeno přehřátím, alespoň ne hned. Ve vinutích je obrovské množství zbloudilé indukčnosti. Při volnoběhu může vydávat 16 voltů střídavého proudu, ale interně (pokud je měřeno bez zátěže) by vydávalo 28 voltů. Při vysokých otáčkách se zátěží 100 A při 16 střídavých voltech může alternátor interně vydávat více než 100 voltů, pokud byste jej měřili bez zátěže. Jak se otáčky zvyšují, rozptylová indukčnost se stává efektivnější při snižování výstupního proudu.

Pokud můžete z alternátoru při volnoběžných otáčkách motoru dostat 24 V, můžete z něj snadno dostat 150 V motor při vysokých otáčkách. Je zřejmé, že pokud produkuje 150 voltů, ale vy z toho získáváte pouze 14 voltů kvůli indukční reaktanci, pak se děje obrovské množství neefektivity.

Také stator je velmi ztrátový. Pokud na alternátor použijete napětí v plném poli, můžete dokonce cítit odpor, pokud se pokusíte jej otočit rukou bez zátěže. To je vše, co se magnetické pole ztrácí na statér. Elektrický proud je přiváděn do statoru a generuje teplo. Obrovské množství proudu vzduchu vytvářeného alternátorem otáčejícím se v otáčkách tisíce otáček udržuje toto teplo pod kontrolou. Někteří lidé instalují přepínač deaktivace alternátoru, který se aktivuje na plný plyn, aby neztrácel tento extra výkon.

Pak usměrňovač při vyšším zatížení poklesne asi o 2 volty. 16 voltů klesajících na 14 voltů je ztráta 12,5% kromě všeho ostatního.

Pokud můžete získat mnohem více energie z alternátoru, který se otáčí při vysokých otáčkách, tím, že necháte vydat vyšší napětí. Tím by se také zvýšila jeho účinnost. Usměrňovací diody jsou diody TVS, takže „udržují výkon pod 40 volty a v případě potřeby se v procesu zničí. Bez diod TVS, pokud alternátor pracoval při vysokých otáčkách a plném zatížení a zátěž náhle odpojen, výstup by mohl vystoupit na více než 100 Vo Než se regulátor znovu nastaví. Takže budete muset vyměnit usměrňovač za běžný třífázový usměrňovač a zajistit způsob řešení přepětí. Pak ručně ovládejte polní proud. Nechat výstup jít ze 14 voltů na 28 voltů, přičemž alternátor interně produkující 150 voltů by téměř zdvojnásobil výstupní výkon a účinnost.

Namísto pasivní ochrany proti přetížení by mohli vytvořit účinnější stator a mít pouze aktuální smysl na výstupu, aby se regulátor vypnul a chránil jej před přetížením.

Věřím, že velkou část nízké účinnosti lze připsat skutečnosti, že jednotlivé cívky nenabíjejí baterii, dokud jejich napětí překračuje napětí baterie + 2 diody klesají. Pokud je špičkové napětí cívky 16 V a napětí baterie 12,6 V, potom z cívky neproudí žádný proud, dokud křivka střídavého proudu této cívky nepřekročí přibližně 14,6 V (12,6 V + 1 V + 1 V). Každé vinutí tedy neprodukuje vůbec žádný proud, dokud jeho napětí není vyšší než 14,6. I když je pravda, že existují 3 fáze, což výrazně snižuje zvlnění proudu baterie, to nezmění skutečnost, že každá jednotlivá cívka neprodukuje vůbec žádný proud po většinu každého cyklu. Takové nízké využití cívky by muselo mít negativní dopad na celkovou účinnost.

Tedy pokud alternátor není zdrojem konstantního proudu a nikoli zdrojem konstantního napětí …

Komentáře

• alternátory nejsou konstruovány s ohledem na účinnost – obvykle jsou sešroubovány s motorem o výkonu přibližně 150+ k, a tak koho zajímá, zda si vezmou 10 nebo 15 …. Aha, ani to nejsou konstantní proud …
• Ale myslel bych si, že když auta zbavují všechnu svoji váhu, každé ušetřené HP by mělo měřitelný rozdíl v počtu najetých kilometrů. Vypadá to jako oblast zralá pro použití elektroniky.
• A proto některé řídicí systémy nabíjení alternátorů dělají přesně to, tj. Přesně odpovídají výstup potřebám automobilu a baterie, nejen že některé také cyklují zatížení klimatizace také, ale hodně to záleží na ceně a kvalitě vozu: nabíjecí systém v mém autě se velmi přesně přizpůsobuje potřebám zátěže a baterie, ve skutečnosti také nabíjí až 15,2 v některé body – než se zeptáte ano, mám přesný měřič …
• @solarmike Ano, některá ECU ovládá alternátor, věřím, že ovládáním budicího proudu. Ale 10 HP je hodně energie, některé systémy sání vzduchu nejsou levné, jsou navrženy tak, aby přidávaly méně. Také dnes s více elektronickými zařízeními roste poptávka po elektrickém proudu i po lepší účinnosti.
• Provedl jsem simulaci LTSPICE a zjistil jsem, že mohu výrazně zvýšit efektivitu pomocí FET, které fungují jako zesilovače převodu pomocí indukčnosti cívek jako induktorů ‚ s. Přepnul jsem na asi 22 Khz a použil synchronní usměrnění.

Alternátory pro automobily jsou mnohem lepší než Generátory stejnosměrného proudu, protože jsou efektivnější a produkují dostatek elektřiny k napájení všeho, co potřebujete, při všech otáčkách. Problém je v tom, že když zjistíte jméno, produkují AC, zatímco vše ve vašem autě potřebuje DC. Takže při vstupu ztratíte určitou účinnost. Musí být také stabilizován proud – další ztráty. Navzdory všem ztrátám jsou stále lepší než stejnosměrné generátory, které barelly mohou pohánět světlomety automobilu. A když něco funguje dobře, proč to opravit?

Komentáře

• Nepropaguji stejnosměrné generátory, ale říkám, že stejnosměrné generátory mohou sotva rozsvítit světlomety, je špatné. Správné dimenzování může generátory stejnosměrného proudu, které produkují více než dost energie. Spíše se generátory stejnosměrného proudu mýlí, protože regulace napětí vyžadovala nákladnou a neúčinnou konverzi stejnosměrného proudu na stejnosměrný a komutace způsobuje větší opotřebení kartáčů než sběrací kroužky na alternátoru. Je možné, že účinnost a náklady na převod stejnosměrného proudu klesly. Ale stále máte více zboží a očekávání perminátových magnetů, které musí pracovat při zvýšených teplotách pod kapotou.
• Jak nad tím zmiňuje Keith ‚ to není pravda že stejnosměrný generátor nedokáže správně rozsvítit žárovku. Starší vozy měly dříve, než byl použit alternátorový systém, stejnosměrný generátor. Pamatuji si, že ve starém autě mých dědečků používal stejnosměrný generátor. Jedním z důvodů, proč se alternátory staly běžnými později, bylo, když klesly náklady na křemíkové usměrňovače, alternátor je lehčí (ty staré stejnosměrné geny jsou v některých dieselových automobilech super těžké –_-), výkon je mnohem vyšší v alternátoru a kartáčku opotřebení alternátoru je menší, protože sběrací kroužky jsou hladké ve srovnání s komutátorem na stejnosměrném generátoru.