Non disegno alternatori di automobili, quindi non posso dire esattamente cosa centra nelle decisioni ingegneristiche. Tuttavia, ecco alcune ipotesi ragionevoli.

Lefficienza dellalternatore non è semplicemente un grosso problema in unauto. La potenza che il motore deve erogare per muovere lauto fa sembrare minuscola quella richiesta dallalternatore. Se questa piccola frazione della potenza complessiva del motore fosse 1/3 in meno, non farebbe molta differenza. Pertanto lefficienza può essere scambiata per ottenere altri parametri più importanti. Alcuni di questi probabilmente includono unelevata affidabilità in un ambiente difficile, un ampio intervallo di temperature e continuare a essere spruzzati con acqua contenente sporco, sale stradale e altro sporco. I volumi sono molto alti, quindi anche mantenere bassi i costi deve essere un grande desiderio.

Innanzitutto, guarda il costo di un generatore efficiente al 90% della stessa potenza rispetto a un alternatore per auto. Mi aspetto che sarà molte volte di più. Quindi prova a far funzionare il generatore ad alta efficienza in un ambiente difficile come sotto il cofano di unauto e guarda per quanto tempo sopravvive. Gli alternatori delle auto sopravvivono abitualmente a questo per 10-15 anni. Il generatore efficiente di fascia alta che costa molte volte di più probabilmente non durerà un mese in cattive condizioni.

È tutto su cosa è “s”. davvero importante e fare i compromessi ingegneristici appropriati nel progetto.

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• Un altro fattore probabilmente riguarda ciò che si deve fare per mantenere una tensione di uscita costante a velocità differenti. I gruppi motore e generatore appositamente progettati possono essere progettati per far funzionare il motore a qualsiasi velocità funzioni meglio per la generazione. Gli alternatori automobilistici devono funzionare a qualsiasi regime del motore faccia viaggiare lauto alla velocità desiderata.
• Grazie, so che il motore a combustione interna stesso è normalmente efficiente al 25%. La mia domanda è davvero a livello di design, non perché lindustria vada in questo modo. Qualcosa che possiamo supporre sia cuscinetti sovradimensionati, a causa della polvere, delle vibrazioni e della temperatura. Comunque questo non porterà lefficienza a questo punto. Inoltre sono raffreddati ad aria, come gli altri, comunque ‘ non conosco le temperature che subisce nella cappa, questo altererà i parametri degli avvolgimenti, e quindi può essere un fattore più considerevole. Anche io ‘ non sono in questo settore, ma con il magnetismo e alcune conoscenze meccaniche possiamo ipotizzare.
• @supercat la tensione viene regolata cambiando la tensione di eccitazione. Lefficienza varia notevolmente con la velocità se vedi il grafico, meno del 40% a circa 8000 giri / min (beh, penso che nessuno metterà il tuo motore a questo numero di giri).
• Correzione, è a cinghia, quindi può avere un rapporto diverso rispetto al numero di giri dellalbero motore.
• @Diego: i motori delle auto non sono ‘ con unefficienza vicina al 25%.

Voltaggio: a 14v è molto difficile essere efficienti.

• perdita dei diodi: lalternatore dellauto funziona intorno ai 14 V, con 0,6 V per ogni passaggio dei diodi si ha una perdita di 1,2 V: quasi il 10% di perdita solo questo.

• avvolgimenti: si perde molta potenza rispetto alla perdita resistiva nellavvolgimento a causa della corrente elevata per le dimensioni dellavvolgimento (è possibile calcolare questa perdita con il calibro dellavvolgimento a una data corrente)

• Connessioni: è molto facile perdere una piccola percentuale di efficienza a questa corrente e tensione: a 0.La connessione da 1 ohm a 65 A sarebbe di 6,5 V, perdendo quasi il 50% della potenza!

• perdita del core: a velocità più elevate la perdita del core è probabilmente sempre più importante (grande supposizione spiegare il grafico)

Penso che potremmo ottenere unefficienza molto migliore semplicemente azionando lo stesso alternatore a una tensione più alta.

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• Benvenuto in EE.SE! Sfortunatamente, la tua risposta non ‘ sembra molto realistica. Per affrontare i due punti centrali: gli avvolgimenti sono progettati per le correnti e le connessioni hanno una resistenza molto inferiore a 0,1ohm, se imbullonate correttamente.
• Penso che ‘ è più un compromesso (delle perdite I2R) tra costo ed efficienza. Ma quello che dici essere il voltaggio (potenziale elettrico), non è direttamente il problema, è ‘ è la corrente nel caso di perdite I2R. E i grandi generatori funzionano a correnti ancora maggiori e sono molto più efficienti. Comunque oggi gli alternatori tendono ad essere più efficienti in quanto il mercato automobilistico utilizza più dispositivi elettrici.
• Ho dimenticato un punto: quel grafico è alla massima potenza per un dato RPM. Penso che ‘ sia il motivo per cui lefficienza è così bassa e la perdita resistiva è alta. In caso di corrente inferiore lefficienza sarà migliore in quanto le perdite resistive sono RI2.

Gli alternatori automobilistici sono inefficienti perché “utilizzano un design di protezione da sovraccarico passivo vecchio di 50 anni. È possibile applicare un carico illimitato su un generatore con la corrente di campo al massimo e finché la tensione non scende al di sotto di 12 Volt non verrà danneggiato”. surriscaldandosi, almeno non subito. Cè unenorme quantità di induttanza parassita negli avvolgimenti. Al minimo, potrebbe emettere 16 Volt CA ma internamente (se misurato senza carico) emetterebbe 28 Volt. Ad alti regimi con 100 Amp di carico a 16 AC Volt prodotti, internamente lalternatore potrebbe erogare oltre 100 Volt, se lo si misurasse senza carico. Allaumentare del regime, linduttanza parassita diventa più efficace nel ridurre la corrente di uscita.

Se riesci a ottenere 24 Volt da un alternatore con il motore al minimo, puoi facilmente ricavarne 150 Volt con il motore ad alta velocità. Ovviamente se produce 150 Volt ma ne ricava solo 14 Volt a causa della reattanza induttiva, si verifica unenorme quantità di inefficienza.

Anche lo statore è molto con perdite. Se applichi la tensione a pieno campo a un alternatore, puoi persino sentire la resistenza se provi a ruotarlo con la mano senza alcun carico. Questo è tutto dal campo magnetico che viene perso allo statere. La corrente elettrica viene immessa nello statore e sta generando calore. Unenorme quantità di flusso daria creato dallalternatore che gira a migliaia di RPM mantiene questo calore sotto controllo. Alcune persone installano un interruttore di disabilitazione dellalternatore che si attiva a tutto gas per non sprecare quella potenza extra.

Quindi il raddrizzatore scenderà di circa 2 Volt a carichi più elevati. 16 Volt scendendo a 14 Volt è il 12,5% di perdita in oltre a tutto il resto.

Se riesci a ottenere molta più potenza da un alternatore che gira a regimi elevati lasciandolo emettere una tensione più elevata, anche farlo lo renderebbe molto più efficiente. I diodi raddrizzatori sono diodi TVS, quindi manterranno luscita sotto i 40 Volt e si autodistruggeranno durante il processo se necessario. Senza diodi TVS, se lalternatore funzionava a regime elevato ea pieno carico, e il carico era improvvisamente scollegato, luscita potrebbe superare i 100 Vo Prima che il regolatore si riaggiusti. Quindi dovrai sostituire il raddrizzatore con un normale raddrizzatore a 3 fasi e fornire un modo per gestire le sovratensioni. Quindi controllare manualmente la corrente di campo. Lasciando luscita da 14 Volt a 28 Volt con lalternatore che produce internamente 150 Volt sarebbe quasi il doppio la potenza di uscita e lefficienza.

Invece di una protezione passiva da sovraccarico, potrebbero creare uno statore più efficiente e avere solo un senso di corrente sulluscita per far indietreggiare il regolatore per proteggerlo dai sovraccarichi.

Credo che buona parte della bassa efficienza possa essere attribuita al fatto che le singole bobine non caricano la batteria finché la loro tensione supera la tensione della batteria + 2 cadute di diodi. Se la tensione di picco della bobina è 16 V e la tensione della batteria è 12,6 V, nessuna corrente fluisce da una bobina fino a quando la forma donda CA di quella bobina supera circa 14,6 V (12,6 V + 1 V + 1 V). Quindi ogni avvolgimento non produce corrente fino a quando la sua tensione non è superiore a 14,6. Sebbene sia vero che ci sono 3 fasi, il che riduce notevolmente la corrente di ripple della batteria, ciò non cambia il fatto che ogni singola bobina non produce alcuna corrente per la maggior parte di ogni ciclo. Un utilizzo così basso della bobina avrebbe un impatto negativo sullefficienza complessiva.

Cioè a meno che un alternatore non sia una sorgente di corrente costante e non una sorgente di tensione costante …

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• gli alternatori non sono progettati per lefficienza – sono normalmente imbullonati a un motore di circa 150+ CV e quindi chi se ne frega se ne prendono 10 o 15 …. Oh e non sono nemmeno a corrente costante …
• Ma penserei che quando le auto perdono tutto il peso possibile, ogni HP risparmiato farebbe una differenza misurabile nel chilometraggio. Questa sembra unarea matura per lapplicazione dellelettronica.
• Ed è per questo che alcuni sistemi di controllo della carica dellalternatore fanno esattamente questo, ovvero abbinano luscita precisamente alle esigenze dellauto e della batteria, non solo che alcuni ciclano anche il carico dellaria condizionata, ma dipende molto dal prezzo e dalla qualità dellauto: il sistema di ricarica della mia auto si adatta perfettamente al carico e necessita di batteria, infatti si carica anche fino a 15,2 V a alcuni punti – prima che tu lo chieda si ho un misuratore preciso …
• @solarmike Si qualche ECU controlla lalternatore, credo che controllando la corrente di eccitazione. Ma 10 HP sono molta potenza, alcuni sistemi di aspirazione dellaria non economici, sono progettati per aggiungere meno di questo. Anche oggi con più dispositivi elettronici, la domanda di corrente elettrica è in crescita, così come una migliore efficienza.
• Ho eseguito una simulazione LTSPICE e ho scoperto che potevo aumentare notevolmente lefficienza utilizzando i FET come convertitori boost , utilizzando linduttanza delle bobine come induttori del convertitore ‘. Ho eseguito lo switcher a circa 22 Khz e ho utilizzato la rettifica sincrona.

Gli alternatori per auto sono molto migliori di Generatori CC perché sono più efficaci e producono elettricità sufficiente per alimentare tutto ciò di cui hai bisogno a tutte le gamme di giri. Il guaio è che, come scopri di nome, producono CA mentre tutto nella tua auto ha bisogno di CC. Quindi allingresso perdi un po di efficienza. Anche la corrente deve essere stabilizzata – prossimi allentamenti. Nonostante tutte le perdite, sono ancora migliori dei generatori DC che possono alimentare i fari di unauto. E quando qualcosa funziona bene, perché risolverlo?

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• Non sto promuovendo dc denerator ma dire che i generatori dc riescono a malapena ad accendere i fari è sbagliato. Il dimensionamento corretto può rendere generatori CC che producono energia più che sufficiente. Piuttosto, i generatori di corrente continua si sono sbagliati perché la regolazione della tensione richiede una conversione da cc a cc costosa e inefficace e la commutazione provoca unusura delle spazzole maggiore rispetto agli anelli di contatto su un alternatore. Lefficienza e il costo della conversione da cc a cc garantiti potrebbero essere diminuiti. Ma hai ancora più articoli e la spesa di magneti perminati che devono funzionare a temperature elevate sotto il cofano.
• Come menzionato sopra Keith ‘ non è vero che un generatore DC non può accendere correttamente una lampadina. Le auto più vecchie avevano un generatore DC prima che fosse utilizzato il sistema dellalternatore. Ricordo che nella vecchia macchina di mio nonno usava un generatore DC. Uno dei motivi per cui gli alternatori sono diventati comuni in seguito è stato quando il costo dei raddrizzatori al silicio è sceso, lalternatore è più leggero (quei vecchi generatori CC sono super pesanti in alcune auto Diesel -_-), la potenza in uscita è molto più alta in alternatore e spazzola lusura è minore in un alternatore poiché gli anelli collettori sono lisci rispetto al commutatore sul generatore CC.