Je ne conçois pas alternateurs automobiles, donc je ne peux pas dire exactement ce qui entre dans les décisions dingénierie. Cependant, voici quelques spéculations raisonnables.

Lefficacité de lalternateur nest tout simplement pas un gros problème dans une voiture. La puissance que le moteur doit fournir pour déplacer la voiture est inférieure à ce dont lalternateur a besoin. Si cette infime fraction de la puissance globale du moteur était inférieure de 1/3, cela ne ferait pas beaucoup de différence. Par conséquent, l’efficacité peut être échangée contre d’autres paramètres plus importants. Certains d’entre eux incluent probablement une fiabilité élevée dans un environnement difficile. une large plage de températures, et continuez tout en étant éclaboussé deau contenant de la saleté, du sel de voirie et dautres saletés. Les volumes sont très élevés, donc réduire les coûts doit également être un souhait majeur.

Tout dabord, regardez le coût dun générateur efficace à 90% de la même puissance par rapport à un alternateur de voiture. Je pense que ce sera plusieurs fois plus élevé. Ensuite, essayez de faire fonctionner le générateur à haut rendement dans un environnement difficile comme sous le capot dune voiture et voyez combien de temps il survit. Les alternateurs de voiture survivent régulièrement pendant 10 à 15 ans. Le générateur efficace haut de gamme qui coûte plusieurs fois plus probablement ne durera pas un mois dans de mauvaises conditions.

Tout dépend de ce qui est vraiment important et faire les compromis dingénierie appropriés dans la conception.

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• Un autre facteur est probablement lié à ce quil faut faire pour maintenir une tension de sortie constante à des vitesses différentes. Des ensembles moteur et générateur spécialement conçus peuvent être conçus pour faire fonctionner le moteur à la vitesse qui convient le mieux pour la génération. Les alternateurs automobiles doivent fonctionner à la vitesse du moteur qui permet à la voiture de se déplacer à la vitesse souhaitée.
• Merci, je sais que le moteur à combustion interne lui-même est normalement efficace à 25%. Ma question est vraiment au niveau de la conception, pas pourquoi lindustrie va dans cette direction. On peut supposer que les roulements sont surdimensionnés, à cause de la poussière, des vibrations et de la température. Quoi quil en soit, cela namènera pas lefficacité à ce point. De plus, ils sont refroidis par air, comme les autres, de toute façon je ne connais pas ‘ les températures dans la hotte, cela modifiera les paramètres des enroulements et peut donc être un facteur plus considérable. Je ‘ ne suis pas non plus dans cette industrie, mais avec le magnétisme et quelques connaissances mécaniques, nous pouvons spéculer.
• @supercat la tension est régulée en changeant la tension dexcitation. Lefficacité varie énormément avec la vitesse si vous voyez le graphe, moins de 40% à près de 8000 tr / min (enfin je pense que personne ne mettra votre moteur à ce régime).
• Correction, il est entraîné par courroie, donc il peut avoir un rapport différent de celui du régime de larbre du moteur.
• @Diego: les moteurs de voiture ne sont ‘ que denviron 25% defficacité.

Tension: à 14v, il est très difficile d’être efficace.

• perte de diodes: lalternateur de voiture fonctionne autour de 14v, avec 0,6v pour chaque passage de diode, vous avez une perte de 1,2v: près de 10% de perte seulement celle-ci.

• enroulements: vous perdez beaucoup de puissance sur la perte résistive dans lenroulement à cause du courant élevé pour la taille de lenroulement (vous pouvez calculer cette perte avec la jauge denroulement à un courant donné)

• Connexions: il est très facile de perdre quelques pour cent de rendement à ce courant et cette tension: un 0.Une connexion de 1 ohm à 65A serait de 6,5 V, perdant près de 50% de la puissance!

• perte de cœur: à une vitesse plus élevée, la perte de cœur est probablement de plus en plus importante (grande estimation expliquez le graphique)

Je pense que nous pourrions obtenir un bien meilleur rendement simplement en faisant fonctionner le même alternateur à une tension plus élevée.

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• Bienvenue dans EE.SE! Malheureusement, votre réponse ne ‘ ne semble pas très réaliste. Pour aborder les deux points du milieu: les enroulements sont conçus pour les courants et les connexions ont une résistance bien inférieure à 0,1ohm, lorsquelles sont correctement boulonnées.
• Je pense que ‘ s plus un compromis (des pertes I2R) entre le coût et lefficacité. Mais, ce que vous dites être la tension (potentiel électrique), nest pas directement la question, cest ‘ est le courant dans le cas de pertes I2R. Et les gros générateurs fonctionnent à des courants encore plus importants et sont bien plus efficaces. Quoi quil en soit aujourdhui, les alternateurs ont tendance à être plus efficaces car le marché automobile utilise plus dappareils électriques.
• Jai oublié un point: ce graphique est à la puissance maximale pour un régime donné. Je pense que ‘ s pourquoi le rendement est si faible et la perte résistive est élevée. En cas de courant plus faible, lefficacité sera meilleure car la perte résistive est RI2.

Les alternateurs automobiles sont inefficaces car ils utilisent une conception de protection passive contre les surcharges vieille de 50 ans. Vous pouvez mettre une charge illimitée sur un générateur avec le courant de champ au maximum et tant que la tension ne tombe pas en dessous de 12 volts, il ne sera pas endommagé par surchauffe, du moins pas tout de suite. Il y a une énorme quantité dinductance parasite dans les enroulements. Au ralenti, il peut émettre 16 volts CA, mais en interne (sil est mesuré sans charge), il émet 28 volts. À un régime élevé avec une charge de 100 A à 16 volts CA, lalternateur peut produire en interne plus de 100 volts, si vous le mesuriez sans charge. À mesure que le régime augmente, linductance parasite devient plus efficace pour réduire le courant de sortie.

Si vous pouvez obtenir 24 volts dun alternateur avec le moteur au ralenti, vous pouvez facilement en tirer 150 volts avec le moteur à haute vitesse. Évidemment, sil produit 150 volts mais que vous nen obtenez que 14 volts en raison de la réactance inductive, alors il y a une énorme quantité dinefficacité en cours.

Le stator est également très avec pertes. Si vous appliquez une tension de champ complet à un alternateur, vous pouvez même sentir la résistance si vous essayez de le tourner avec votre main sans aucune charge. Tout cela vient du champ magnétique perdu dans le stator. Le courant électrique est induit dans le stator et il génère de la chaleur. Une énorme quantité dair créée par lalternateur tournant à des milliers de tr / min maintient cette chaleur sous contrôle. Certaines personnes installent un interrupteur de désactivation de lalternateur qui sactive à plein régime pour ne pas gaspiller cette puissance supplémentaire.

Ensuite, le redresseur baissera denviron 2 volts à des charges plus élevées. 16 volts descendant à 14 volts est une perte de 12,5% en en plus de tout le reste.

Si vous pouvez obtenir beaucoup plus de puissance dun alternateur qui tourne à des régimes élevés en le laissant émettre une tension plus élevée, cela le rendrait également beaucoup plus efficace. Les diodes de redressement sont des diodes TVS, donc elles garderont la sortie sous 40 Volts et elles se détruiront dans le processus si nécessaire. Sans diodes TVS, si lalternateur fonctionnait à un régime élevé et à pleine charge, et que la charge était soudainement déconnecté, la sortie pourrait atteindre plus de 100 Vo Cest avant que le régulateur ne se réajuste. Vous devrez donc remplacer le redresseur par un redresseur triphasé régulier et fournir un moyen de gérer les surtensions. Ensuite, contrôler manuellement le courant de champ. Laisser la sortie passer de 14 volts à 28 volts avec lalternateur produisant en interne 150 volts doublerait presque la puissance de sortie et lefficacité.

Au lieu de la protection passive contre les surcharges, ils pourraient créer un stator plus efficace et avoir juste un sens de courant sur la sortie pour faire reculer le régulateur pour le protéger des surcharges.

Je crois quune bonne partie du faible rendement peut être attribuée au fait que les bobines individuelles ne chargent pas la batterie tant que leur tension dépasse la tension de la batterie + 2 chutes de diode. Si la tension de crête de la bobine est de 16 V et que la tension de la batterie est de 12,6 V, aucun courant ne circule dune bobine jusquà ce que la forme donde CA de cette bobine dépasse environ 14,6 V (12,6 V + 1 V + 1 V). Ainsi, chaque enroulement ne produit aucun courant tant que sa tension nest pas supérieure à 14,6. Sil est vrai quil y a 3 phases, ce qui réduit considérablement le courant dondulation de la batterie, cela ne change pas le fait que chaque bobine individuelle ne produit aucun courant pendant la majorité de chaque cycle. Une telle faible utilisation de la bobine devrait avoir un impact négatif sur le rendement global.

À moins quun alternateur ne soit une source de courant constant et non une source de tension constante …

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• Les alternateurs ne sont pas conçus pour être efficaces – ils sont normalement boulonnés à un moteur de plus de 150 chevaux et peu importe sils en prennent 10 ou 15 …. Oh et ils ne sont pas non plus à courant constant …
• Mais je pense que lorsque les voitures perdent tout le poids quelles peuvent, chaque HP économisé ferait une différence mesurable en termes de kilométrage. Cela ressemble à un domaine mûr pour lapplication de lélectronique.
• Et cest pourquoi certains systèmes de contrôle de charge dalternateur font exactement cela, cest-à-dire correspondent précisément à la sortie avec les besoins de la voiture et de la batterie, non seulement que certains cyclent également la charge de la climatisation également, mais cela dépend beaucoup du prix et de la qualité de la voiture: le système de charge de ma voiture correspond très précisément aux besoins de charge et de batterie, en fait, il se recharge également jusquà 15,2 v à quelques points – avant de demander oui, jai un compteur précis …
• @solarmike Oui, certains ECU contrôlent lalternateur, je crois quen contrôlant le courant dexcitation. Mais 10 CV, cest beaucoup de puissance, certains systèmes dadmission dair pas bon marché, sont conçus pour en ajouter moins. Aujourdhui également, avec plus dappareils électroniques, la demande de courant électrique augmente, ainsi quune meilleure efficacité.
• Jai effectué une simulation LTSPICE et jai découvert que je pouvais considérablement augmenter lefficacité en utilisant des FET pour agir comme des convertisseurs boost , en utilisant linductance des bobines comme inductances du convertisseur ‘. Jai fait fonctionner le mélangeur à environ 22 kHz et utilisé la rectification synchrone.

Les alternateurs de voiture sont bien meilleurs que Les générateurs CC parce quils sont plus efficaces et produisent suffisamment délectricité pour alimenter tout ce dont vous avez besoin à toutes les plages de régime. Le problème est que, comme vous le savez, ils produisent du courant alternatif alors que tout dans votre voiture a besoin de courant continu. Donc, à lentrée, vous perdez de lefficacité. Le courant doit également être stabilisé – les prochains loos. Malgré toutes les pertes, ils sont toujours meilleurs que les générateurs CC qui peuvent alimenter les phares dune voiture. Et quand quelque chose fonctionne bien, pourquoi le réparer?

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• Je ne fais pas la promotion des générateurs DC, mais dire que les générateurs DC peuvent à peine allumer les phares est faux. Un dimensionnement approprié peut rendre les générateurs CC qui produisent plus que suffisamment dénergie. Au contraire, les générateurs à courant continu se sont trompés parce que la régulation de la tension exigeait une conversion de courant continu en courant continu coûteuse et inefficace et la commutation cause plus dusure des balais que les bagues collectrices sur un alternateur. Lefficacité et le coût de la conversion CC en CC accordés peuvent avoir baissé. Mais vous avez encore plus darticles et la consommation daimants perminats qui doivent fonctionner à des températures élevées sous le capot.
• Comme Keith le mentionne ci-dessus, ‘ nest pas vrai quun générateur CC ne peut pas allumer correctement une ampoule. Les voitures plus anciennes avaient un générateur CC avant lutilisation du système dalternateur. Je me souviens que dans lancienne voiture de mon grand-père, elle utilisait un générateur CC. Lune des raisons pour lesquelles les alternateurs sont devenus courants plus tard était lorsque le coût des redresseurs en silicium a baissé, lalternateur est plus léger (ces vieux groupes électrogènes à courant continu sont super lourds dans certaines voitures Diesel -_-), la puissance de sortie est beaucoup plus élevée dans lalternateur et la brosse lusure est moindre dans un alternateur car les bagues collectrices sont lisses par rapport au commutateur sur le générateur CC.