Ich entwerfe nicht Lichtmaschinen, daher kann ich nicht genau sagen, was in die technischen Entscheidungen einfließt. Hier sind jedoch einige vernünftige Spekulationen.

Die Effizienz des Generators ist in einem Auto einfach keine große Sache. Die Leistung, die der Motor abgeben muss, um das Auto in den Schatten zu stellen, stellt die Lichtmaschine in Frage. Wenn dieser winzige Teil der gesamten Motorleistung 1/3 weniger wäre, würde dies keinen großen Unterschied machen. Daher kann der Wirkungsgrad weggetauscht werden, um andere wichtigere Parameter zu erhalten. Einige davon beinhalten wahrscheinlich eine hohe Zuverlässigkeit in einer rauen Umgebung, Betrieb über einen weiten Temperaturbereich, und fahren Sie fort, während Sie mit Wasser bespritzt werden, das Schmutz, Streusalz und andere Rohstoffe enthält. Die Volumina sind sehr hoch, daher muss es auch ein großer Wunsch sein, die Kosten niedrig zu halten.

Schauen Sie sich zuerst an Die Kosten für einen 90% effizienten Generator mit der gleichen Leistung im Vergleich zu einer Lichtmaschine. Ich gehe davon aus, dass er um ein Vielfaches höher sein wird. Versuchen Sie dann, den Hochleistungsgenerator in einer rauen Umgebung wie unter der Motorhaube eines Autos zu betreiben, und sehen Sie, wie lange es überlebt. Lichtmaschinen überleben dies routinemäßig 10-15 Jahre lang. Der effiziente High-End-Generator, der ein Vielfaches mehr kostet, wird unter schlechten Bedingungen wahrscheinlich keinen Monat halten.

Es geht nur darum, was “ wirklich wichtig und die entsprechenden technischen Kompromisse eingehen im Design.

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• Ein weiterer Faktor hängt wahrscheinlich damit zusammen, was zu tun ist, um eine konstante Ausgangsspannung bei unterschiedlichen Geschwindigkeiten aufrechtzuerhalten. Speziell entwickelte Motor-Generator-Baugruppen können so ausgelegt werden, dass der Motor mit der Drehzahl betrieben wird, die für die Erzeugung am besten geeignet ist. Lichtmaschinen müssen mit jeder Motordrehzahl laufen, mit der das Auto mit der gewünschten Geschwindigkeit fährt.
• Danke, ich weiß, dass der Verbrennungsmotor selbst normalerweise einen Wirkungsgrad von 25% aufweist. Meine Frage ist wirklich auf der Designebene, nicht warum die Branche diesen Weg geht. Wir können davon ausgehen, dass Lager aufgrund von Staub, Vibrationen und Temperatur überdimensioniert sind. Auf jeden Fall wird dies die Effizienz bis zu diesem Punkt nicht beeinträchtigen. Auch sie sind luftgekühlt, wie die anderen, sowieso kenne ich die Temperaturen in der Haube nicht. Dies ändert die Wicklungsparameter und kann daher ein bedeutenderer Faktor sein. „Div div =“ f65c2c6b95 „>

Spannung: Bei 14 V ist es sehr schwierig, effizient zu sein.

• Diodenverlust: Die Lichtmaschine arbeitet mit etwa 14 V, wobei 0,6 V für jeden Diodenpass 1,2 V Verlust haben: fast 10% Verlust nur dieser.

• Wicklungen: Sie verlieren aufgrund des hohen Stroms für die Wicklungsgröße viel Leistung über den Widerstandsverlust in der Wicklung (Sie können diesen Verlust mit der Wicklungslehre bei einem bestimmten Strom berechnen).

• Anschlüsse: Bei diesem Strom und dieser Spannung ist es sehr leicht, einige Prozent des Wirkungsgrads zu verlieren: a 0.Eine 1-Ohm-Verbindung bei 65 A würde einen Durchmesser von 6,5 V haben und fast 50% der Leistung verlieren!

• Kernverlust: Bei höherer Geschwindigkeit werden Kernverluste wahrscheinlich immer wichtiger (große Vermutungen versuchen dies) Erklären Sie die Grafik)

Ich denke, wir könnten einen weitaus besseren Wirkungsgrad erzielen, wenn wir denselben Generator bei einer höheren Spannung betreiben.

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• Willkommen bei EE.SE! Leider erscheint Ihre Antwort ‚ nicht sehr realistisch. Um die beiden mittleren Punkte anzusprechen: Die Wicklungen sind für die Ströme ausgelegt und die Anschlüsse haben bei korrekter Verschraubung einen viel geringeren Widerstand als 0,1 Ohm.
• Ich denke, es ist ‚ s eher ein Kompromiss (der I2R-Verluste) zwischen Kosten und Effizienz. Was Sie jedoch als Spannung (elektrisches Potential) bezeichnen, ist nicht direkt die Frage, sondern ‚ der Strom bei I2R-Verlusten. Und große Generatoren arbeiten mit noch größeren Strömen und sind weitaus effizienter. Heutzutage sind Lichtmaschinen in der Regel effizienter, da auf dem Automobilmarkt mehr elektrische Geräte verwendet werden.
• Ich habe einen Punkt vergessen: Dieser Graph hat die maximale Leistung für eine bestimmte Drehzahl. Ich denke, dass ‚ der Grund ist, warum der Wirkungsgrad so niedrig und der Widerstandsverlust hoch ist. Im Falle eines niedrigeren Stroms wird der Wirkungsgrad besser sein, da der Widerstandsverlust RI2 beträgt.

Lichtmaschinen für Kraftfahrzeuge sind ineffizient, weil sie ein 50 Jahre altes passives Überlastschutzdesign verwenden. Sie können einen Generator mit maximalem Feldstrom unbegrenzt belasten und solange die Spannung nicht unter 12 Volt fällt, wird er nicht beschädigt durch Überhitzung, zumindest nicht sofort. Es gibt eine große Menge an Streuinduktivität in den Wicklungen. Im Leerlauf werden möglicherweise 16 Volt Wechselstrom ausgegeben, aber intern (wenn ohne Last gemessen) werden 28 Volt ausgegeben. Bei hohen Drehzahlen mit einer Last von 100 Ampere bei 16 AC Volt kann der Generator intern mehr als 100 Volt abgeben, wenn Sie ihn ohne Last messen. Mit zunehmender Drehzahl wird die Streuinduktivität beim Reduzieren des Ausgangsstroms effektiver.

Wenn Sie bei Leerlauf des Motors 24 Volt aus einer Lichtmaschine herausholen können, können Sie mit leicht 150 Volt herausholen der Motor mit hoher Drehzahl. Wenn es 150 Volt produziert, aber Sie aufgrund der induktiven Reaktanz nur 14 Volt herausholen, ist natürlich eine enorme Ineffizienz zu verzeichnen.

Der Stator ist ebenfalls sehr verlustbehaftet. Wenn Sie eine Lichtmaschine mit voller Feldspannung versorgen, können Sie den Widerstand sogar spüren, wenn Sie versuchen, ihn mit Ihrer Hand ohne Last zu drehen. Das ist alles, weil das Magnetfeld an den Stater verloren geht. Elektrischer Strom wird in den Stator eingespeist und erzeugt Wärme. Ein großer Luftstrom, der durch den Generator erzeugt wird, der sich mit Tausenden von U / min dreht, hält diese Wärme unter Kontrolle. Einige Leute installieren einen Generator-Deaktivierungsschalter, der bei Vollgas aktiviert wird, um diese zusätzliche Leistung nicht zu verschwenden.

Dann fällt der Gleichrichter bei höheren Lasten um etwa 2 Volt ab. 16 Volt, die auf 14 Volt abfallen, bedeuten einen Verlust von 12,5% zusätzlich zu allem anderen.

Wenn Sie viel mehr Leistung aus einer Lichtmaschine herausholen können, die sich mit hohen Drehzahlen dreht, indem Sie eine höhere Spannung abgeben. Dies würde sie auch viel effizienter machen. Die Gleichrichterdioden sind jedoch TVS-Dioden, so dass sie den Ausgang unter 40 Volt halten und sich dabei bei Bedarf selbst zerstören. Ohne TVS-Dioden, wenn der Generator mit hoher Drehzahl und Volllast betrieben wurde und die Last war plötzlich getrennt, könnte der Ausgang auf über 100 Vo ansteigen Bevor sich der Regler neu einstellt. Sie müssen also den Gleichrichter durch einen normalen 3-Phasen-Gleichrichter ersetzen und eine Möglichkeit zur Behandlung von Überspannungen bieten. Steuern Sie dann den Feldstrom manuell. Wenn Sie den Ausgang von 14 Volt auf 28 Volt gehen lassen, wobei der Generator intern 150 Volt erzeugt, würde sich dies fast verdoppeln Ausgangsleistung und Wirkungsgrad.

Anstelle eines passiven Überlastschutzes könnten sie einen effizienteren Stator bilden und nur einen Stromsinn am Ausgang haben, um den Regler auszuschalten und ihn vor Überlast zu schützen.

Ich glaube, dass ein großer Teil des geringen Wirkungsgrads auf die Tatsache zurückzuführen ist, dass die einzelnen Spulen den Akku erst aufladen Ihre Spannung überschreitet die Batteriespannung + 2 Diodenabfälle. Wenn die maximale Spulenspannung 16 V und die Batteriespannung 12,6 V beträgt, fließt kein Strom von einer Spule, bis die Wechselstromwellenform dieser Spule etwa 14,6 V (12,6 V + 1 V + 1 V) überschreitet. Jede Wicklung erzeugt also überhaupt keinen Strom, bis ihre Spannung über 14,6 liegt. Zwar gibt es 3 Phasen, die den Welligkeitsstrom der Batterie stark reduzieren, was jedoch nichts an der Tatsache ändert, dass jede einzelne Spule während des größten Teils jedes Zyklus überhaupt keinen Strom erzeugt. Eine derart geringe Auslastung der Spule müsste sich negativ auf den Gesamtwirkungsgrad auswirken.

Es sei denn, ein Generator ist eine Konstantstromquelle und keine Konstantspannungsquelle …

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• Lichtmaschinen sind nicht auf Effizienz ausgelegt – sie sind normalerweise an einen Motor mit mehr als 150 PS angeschraubt. Wen kümmert es also, wenn sie 10 oder 15 PS benötigen? Oh, und sie sind auch kein Konstantstrom …

ber ich würde denken, wenn Autos so viel Gewicht wie möglich verlieren, würde jede eingesparte HP einen messbaren Unterschied in der Kilometerleistung bewirken. Dies scheint ein Bereich zu sein, der für die Anwendung von Elektronik reif ist.

• Und deshalb tun einige Generator-Ladesteuerungssysteme genau das, dh sie passen die Leistung genau an die Bedürfnisse des Autos und der Batterie an, nicht nur, dass einige auch Fahrrad fahren Auch die Last der Klimaanlage hängt stark vom Preis und der Qualität des Autos ab: Das Ladesystem meines Autos passt sich sehr genau an die Last und den Batteriebedarf an. Tatsächlich lädt es auch mit bis zu 15,2 V auf Einige Punkte – bevor Sie fragen, ja, ich habe ein genaues Messgerät …
• @solarmike Ja, einige Steuergeräte steuern den Generator. Ich glaube, dass durch die Steuerung des Erregerstroms. Aber 10 PS sind viel Leistung, einige Luftansaugsysteme sind nicht billig, sind so konzipiert, dass sie weniger hinzufügen. Auch heute wächst mit mehr elektronischen Geräten der Bedarf an elektrischem Strom und ein besserer Wirkungsgrad.
• Ich führte eine LTSPICE-Simulation durch und stellte fest, dass ich den Wirkungsgrad durch die Verwendung von FETs als Aufwärtswandler erheblich steigern konnte unter Verwendung der Spuleninduktivität als Induktivitäten des Wandlers ‚. Ich habe den Umschalter mit ca. 22 kHz betrieben und die synchrone Gleichrichtung verwendet.

Lichtmaschinen sind weitaus besser als Gleichstromgeneratoren, weil sie effektiver sind und genug Strom produzieren, um alles, was Sie brauchen, in allen Drehzahlbereichen mit Strom zu versorgen. Das Problem ist, dass sie, wie Sie aus dem Namen herausfinden, Wechselstrom produzieren, während alles in Ihrem Auto Gleichstrom benötigt. Beim Eintritt verlieren Sie also etwas an Effizienz. Der Strom muss ebenfalls stabilisiert werden – nächste Loos. Trotz aller Verluste sind sie immer noch besser als Gleichstromgeneratoren, die kaum die Scheinwerfer eines Autos antreiben können. Und wenn etwas gut funktioniert, warum sollte es dann behoben werden?

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• Ich fördere keine Gleichstrom-Deneratoren, aber es ist falsch zu sagen, dass Gleichstromgeneratoren kaum Scheinwerfer einschalten können. Durch die richtige Dimensionierung können Gleichstromgeneratoren hergestellt werden, die mehr als genug Strom produzieren. Gleichstromgeneratoren haben sich eher geirrt, weil die Spannungsregelung eine teure und ineffiziente Umwandlung von Gleichstrom in Gleichstrom erfordert und die Kommutierung mehr Bürstenverschleiß verursacht als Schleifringe an einem Generator. Die Effizienz und die Kosten der zugewiesenen Gleichstrom-Gleichstrom-Umwandlung sind möglicherweise gesunken. Aber Sie haben immer noch mehr Ware und die Kosten für Permanentmagnete, die bei erhöhten Temperaturen unter der Haube arbeiten müssen.
• Wie Keith oben erwähnt, ist ‚ nicht wahr dass ein Gleichstromgenerator eine Glühbirne nicht richtig anzünden kann. Die älteren Autos hatten früher einen Gleichstromgenerator, bevor das Generatorsystem verwendet wurde. Ich erinnere mich, dass in dem alten Auto meines Großvaters ein Gleichstromgenerator verwendet wurde. Einer der Gründe, warum Lichtmaschinen später üblich wurden, war, als die Kosten für Siliziumgleichrichter sanken, die Lichtmaschine leichter ist (diese alten Gleichstromaggregate sind in einigen Dieselautos super schwer -_-), die Leistung in Lichtmaschine und Bürste viel höher ist Der Verschleiß einer Lichtmaschine ist geringer, da die Schleifringe im Vergleich zum Kommutator des Gleichstromgenerators glatt sind.