Jeg designer ikke bilgeneratorer, så jeg kan ikke sige nøjagtigt, hvad der ligger i de tekniske beslutninger. Men her er nogle rimelige spekulationer.

Generatoreffektivitet er simpelthen ikke en big deal i en bil. Kraften, som motoren har til at flytte bilen, dværger, hvad generatoren har brug for. Hvis denne lille brøkdel af den samlede motoreffekt var 1/3 mindre, ville det ikke gøre meget af en forskel. Derfor kan effektivitet handles væk for at få andre vigtigere parametre. Nogle af dem inkluderer sandsynligvis høj pålidelighed i et hårdt miljø, drift over et bredt temperaturinterval, og bliv ved med at sprøjte med vand, der indeholder snavs og vejsalt og andet rå. Mængderne er meget høje, så det skal også være et stort ønske at holde omkostningerne nede.

Se først på omkostningerne ved en 90% effektiv generator med samme effekt sammenlignet med en bilgenerator. Jeg forventer, at det vil være flere gange mere. Prøv derefter at betjene den højeffektive generator i et hårdt miljø som under motorhjelmen og se, hvor længe den overlever. Bilgeneratorer overlever rutinemæssigt dette i 10-15 år. Den avancerede effektive generator, der koster flere gange mere, vil sandsynligvis ikke vare en måned under dårlige forhold.

Det handler om hvad der er virkelig vigtigt og gøre de rette tekniske afvejninger i designet.

Kommentarer

• En anden faktor er sandsynligvis relateret til, hvad man skal gøre for at opretholde en konstant udgangsspænding ved forskellige hastigheder. Formålsbyggede motor- og generatoraggregater kan designes til at køre motoren med den hastighed, der fungerer bedst til generation. Bilgeneratorer skal køre uanset motorhastighed, der får bilen til at køre med den ønskede hastighed.
• Tak, jeg ved, at selve forbrændingsmotoren normalt er 25% effektiv. Mit spørgsmål er virkelig på designniveau, ikke hvorfor branchen går denne vej. Noget, vi kan antage, er over dimensionerede lejer på grund af støv, vibrationer og temperatur. Alligevel vil det ikke tage effektivitet til dette punkt. De er også luftkølede, ligesom de andre, alligevel kender jeg ikke ‘ de temperaturer, det oplever i emhætten, dette vil ændre viklingens parametre, og det kan derfor være en mere betydelig faktor. Jeg ‘ er ikke også i denne industri, men med magnetik og noget mekanisk viden kan vi spekulere.
• @supercat spændingen reguleres ved at ændre excitationsspændingen. Effektiviteten varierer meget med hastighed, hvis du ser grafen, mindre end 40% ved næsten 8000 omdrejninger pr. Minut (godt jeg tror ingen vil sætte din motor ved denne omdrejningstal).
• Korrektion, den er bæltdrevet, så den kan have et andet forhold end motorakslens omdrejningstal.
• @Diego: Bilmotorer er ‘ t i nærheden af 25% effektive.

Spænding: ved 14v er det meget svært at være effektiv.

• tab af dioder: bilgenerator kører omkring 14 v, med 0,6 v for hvert diodepass, har du 1,2 v tab: kun 10% tab kun denne.

• viklinger: du mister meget magt over modstandstab i viklingen på grund af den høje strøm for viklingsstørrelsen (du kan beregne dette tab med viklingsmåleren ved en given strøm)

• Forbindelser: det er meget let at miste et par procent af effektiviteten ved denne strøm og spænding: a 0.1 ohm-forbindelse ved 65A ville være 6,5 v på tværs og miste næsten 50% af strømmen!

• kernetab: ved højere hastighed er kernetab sandsynligvis stadig vigtigere (stort gæt forsøger at forklar grafen)

Jeg tror, vi kunne få en langt bedre effektivitet bare ved at betjene den samme generator med en højere spænding.

Kommentarer

• Velkommen til EE.SE! Desværre virker dit svar ikke ‘ t meget realistisk. For at adressere de to midterste punkter: viklingerne er designet til strømme, og forbindelserne er meget lavere modstand end 0,1 ohm, når de boltes korrekt ned.
• Jeg tror, det ‘ er mere en afvejning (af I2R-tabene) mellem omkostninger og effektivitet. Men hvad du siger er spændingen (elektrisk potentiale), er ikke direkte spørgsmålet, det er ‘ strømmen i tilfælde af I2R-tab. Og store generatorer arbejder med endnu større strømme og er langt bedre effektive. Under alle omstændigheder har dynamoer en tendens til at være mere effektive, da bilmarkedet bruger flere elektriske apparater.
• Jeg glemte et punkt: grafen har maksimal effekt for et givet omdrejningstal. Jeg tror, at ‘ hvorfor effektiviteten er så lav, og det resistive tab er højt. I tilfælde af lavere strøm bliver effektiviteten bedre, da det resistive tab er RI2.

Bilgeneratorer er ineffektive, fordi de bruger et 50 år gammelt passivt overbelastningsbeskyttelsesdesign. Du kan lægge en ubegrænset belastning på en generator med feltstrømmen maksimalt, og så længe spændingen ikke falder under 12 volt, vil den ikke blive beskadiget ved overophedning, i det mindste ikke med det samme. Der er en enorm mængde af vildinduktans i viklingerne. I tomgang er det muligvis at slukke 16 volt vekselstrøm, men internt (hvis det måles uden belastning) ville det være at lægge ud 28 volt. Ved højt omdrejningstal med 100 Amp-belastning ved 16 AC-producerede volt, kan generatoren internt udsætte over 100 Volt, hvis du skulle måle den uden belastning. Efterhånden som omdrejningstallet stiger, bliver den omstrejfende induktans mere effektiv til at reducere udgangsstrømmen.

Hvis du kan få 24 volt ud af en generator med motoren i tomgang, kan du nemt få 150 volt ud af det med motoren ved høj hastighed. Det er klart, at hvis det producerer 150 volt, men du kun får 14 volt ud af det på grund af induktiv reaktans, er der en enorm mængde ineffektivitet i gang.

Statoren er også meget tabsfri. Hvis du anvender fuld felt spænding på en generator, kan du endda mærke modstanden, hvis du forsøger at dreje den med din hånd uden belastning. Det er alt fra magnetfeltet, der går tabt til staterne. Elektrisk strøm indføres i statoren, og den genererer varme. En enorm mængde luftstrøm skabt ved, at generatoren drejer med tusinder af omdrejninger pr. Minut holder denne varme under kontrol. Nogle mennesker installerer en switch, der deaktiverer generatoren, der aktiveres ved fuld gas for ikke at spilde den ekstra hestekræfter.

Derefter falder ensretteren omkring 2 volt ved højere belastninger. 16 volt, der går ned til 14 volt, er 12,5% tab i ud over alt andet.

Hvis du kan få meget mere strøm ud af en generator, der drejer ved høje omdrejninger ved at lade den lægge en højere spænding. Hvis du gør dette, ville det også gøre det meget mere effektivt. Ensretterdioderne er dog TVS-dioder, så de vil holde output under 40 volt, og de ødelægger sig selv i processen, hvis det er nødvendigt. Uden TVS-dioder, hvis generatoren fungerede ved højt omdrejningstal og fuld belastning, og belastningen var pludselig afbrudt, kunne output spike til over 100 Vo lts før regulatoren justerer igen. Så du bliver nødt til at udskifte ensretteren med en regelmæssig 3-faset ensretter og give en måde at håndtere overspændinger på. Kontroller derefter feltstrømmen manuelt. At lade output gå fra 14 volt til 28 volt, hvor generatoren internt producerer 150 volt, ville næsten fordoble udgangseffekten og effektiviteten.

I stedet for passiv overbelastningsbeskyttelse kunne de skabe en mere effektiv stator og bare have en nuværende følelse af output for at gøre regulatoren tilbage for at beskytte den mod overbelastning.

Jeg tror, at en god del af den lave effektivitet kan tilskrives det faktum, at de enkelte spoler ikke oplader batteriet, indtil deres spænding overstiger batterispændingen + 2 dioder falder. Hvis topspolespændingen er 16V, og batterispændingen er 12,6V, strømmer der ingen strøm fra en spole, før spolenes AC-bølgeform overstiger ca. 14,6V (12,6V + 1V + 1V). Så hver vikling producerer slet ingen strøm, indtil dens spænding er over 14,6. Selvom det er rigtigt, er der 3 faser, som i høj grad reducerer batteriets krusningsstrøm, men det ændrer ikke det faktum, at hver enkelt spole slet ikke producerer nogen strøm i størstedelen af hver cyklus. En sådan lav udnyttelse af spolen vil have en negativ indvirkning på den samlede effektivitet.

Det er medmindre en generator er en konstant strømkilde og ikke en konstant spændingskilde …

Kommentarer

• generatorer er ikke designet til effektivitet – de er normalt boltet til en motor på omkring 150+ hk, og hvem er ligeglad med, om de tager 10 eller 15 …. Åh, og de er heller ikke konstant strøm …
• Men jeg ville tro, at når biler kaster al den vægt, de kan, ville hver sparet HP gøre en målbar forskel i kilometertal. Dette ligner et område, der er modent til anvendelse af elektronik.
• Og det er grunden til, at nogle generatoropladningskontrolsystemer gør netop det, dvs. at de matcher output nøjagtigt med bilens og batteriets behov, ikke kun at nogle også cykler klimaanlægget også, men det afhænger meget af bilens pris og kvalitet: opladningssystemet på min bil matcher sig selv med belastningen, og batteriet har brug for meget præcist, faktisk oplades det også op til 15,2 v ved nogle punkter – inden du spørger ja, jeg har en nøjagtig måler …
• @solarmike Ja nogle ECU styrer generatoren, det tror jeg ved at styre excitationsstrøm. Men 10 HK er meget strøm, nogle luftindtagssystemer ikke billige, er designet til at tilføje mindre end dette. Også i dag med flere elektroniske enheder vokser efterspørgslen efter elektrisk strøm såvel som en bedre effektivitet.
• Jeg udførte en LTSPICE-simulering og fandt ud af, at jeg i høj grad kunne øge effektiviteten ved at bruge FETer til at fungere som boostkonvertere ved hjælp af spolens induktans som konverter ‘ s induktorer. Jeg kørte switcheren omkring 22 kHz og brugte synkron afhjælpning.

Bilgeneratorer er langt bedre end Jævnstrømsgeneratorer, fordi de er mere effektive og producerer tilstrækkelig elektricitet til at drive det evigt, du har brug for i alle omdrejningstal. Problemet er, at de, som du finder ud af navnet, producerer vekselstrøm, mens alt i din bil har brug for jævnstrøm. Så ved indgangen mister du en vis effektivitet. Strømmen skal også stabiliseres – næste løst. På trods af alle tab, er de stadig bedre end jævnstrømsgeneratorer, der kun kan drive forlygter i en bil. Og når noget fungerer godt, hvorfor skal man rette det?

Kommentarer

• Jeg promoverer ikke jævnstrømsgeneratorer, men siger at jævnstrømsgeneratorer næppe kan tænde forlygter er forkert. Korrekt dimensionering kan gøre jævnstrømsgeneratorer, der producerer mere end nok strøm. Snarere har vekselstrømsgeneratorer været forkert, fordi spændingsregulering krævede dyre og ineffektive vekselstrøms- til vekselstrømsomdannelser og kommutering forårsager mere børsteslitage end glideringe på en generator. Indrømmet DC til DC-konverteringseffektivitet og omkostninger kan være faldet. Men du har stadig mere ware og mængden af perminate magneter, der skal arbejde i høje temperaturer under emhætten.
• Som Keith nævner ovenfor, ‘ er ikke sandt at en jævnstrømsgenerator ikke kan tænde en pære ordentligt. De ældre biler plejede at have en jævnstrømsgenerator, inden generatoren blev brugt. Jeg husker, at i min bedstefædres gamle bil brugte den en DC-generator. En af grundene til, at generatorer senere blev almindelige, var da prisen på silicium-ensrettere faldt ned, generatoren var lettere i vægt (de gamle DC-gener er super tunge i nogle dieselbiler -_-), effekt er meget højere i generator og børste slid er mindre i en generator, da glideringe er glatte sammenlignet med kommutatoren på jævnstrømsgeneratoren.