Ik ontwerp niet auto-alternatoren, dus ik kan niet precies zeggen wat er in de technische beslissingen zit. Hier zijn echter enkele redelijke speculaties.

De efficiëntie van de alternator is gewoon niet zo belangrijk in een auto. Het vermogen dat de motor moet afgeven om de auto in beweging te brengen, valt in het niet bij wat de dynamo nodig heeft. Als dit minuscule deel van het totale motorvermogen 1/3 minder zou zijn, zou het niet veel verschil maken. Daarom kan efficiëntie worden ingeruild voor andere, belangrijkere parameters. Sommige daarvan omvatten waarschijnlijk een hoge betrouwbaarheid in een ruwe omgeving, een breed temperatuurbereik en blijf doorgaan terwijl u wordt bespat met water dat vuil en strooizout en andere onzuiverheden bevat. De volumes zijn erg hoog, dus het moet ook een grote wens zijn om de kosten laag te houden.

Kijk eerst naar de kosten van een 90% efficiënte generator met hetzelfde vermogen in vergelijking met een auto-dynamo. Ik verwacht dat het meerdere keren hoger zal zijn. Probeer dan de hoog-efficiënte generator te gebruiken in een ruwe omgeving zoals onder de motorkap van een auto en kijk hoe lang het overleeft. Auto-alternatoren overleven dit routinematig gedurende 10-15 jaar. De high-end efficiënte generator die meerdere keren meer kost, zal waarschijnlijk geen maand meegaan in slechte omstandigheden.

Het gaat allemaal om wat is echt belangrijk en het maken van de juiste technische afwegingen in het ontwerp.

Opmerkingen

• Een andere factor heeft waarschijnlijk te maken met wat men moet doen om een constante uitgangsspanning bij verschillende snelheden te behouden. Speciaal gebouwde motor-generatorassemblages kunnen worden ontworpen om de motor te laten draaien op het toerental dat het beste werkt voor generatie. Dynamos voor autos moeten draaien op het motortoerental dat de auto met de gewenste snelheid laat rijden.
• Bedankt, ik weet dat de verbrandingsmotor zelf normaal gesproken 25% efficiënt is. Mijn vraag is echt op ontwerpniveau, niet waarom de industrie zo gaat. Iets wat we kunnen veronderstellen zijn lagers met te grote afmetingen, vanwege stof, trillingen en temperatuur. Hoe dan ook, dat zal tot nu toe geen efficiëntie kosten. Ze zijn ook luchtgekoeld, net als de andere, in ieder geval weet ik niet ‘ de temperaturen die het ervaart in de kap, dit zal de wikkelingsparameters veranderen, en kan dus een grotere factor zijn. Ik ‘ m niet ook in deze branche, maar met magnetisme en enige mechanische kennis kunnen we speculeren.
• @supercat wordt de spanning geregeld door de excitatiespanning te veranderen. De efficiëntie varieert sterk met de snelheid als je de grafiek ziet, minder dan 40% bij bijna 8000 tpm (nou ik denk dat niemand je motor op dit toerental zal zetten).
• Correctie, hij is riemaangedreven, dus het is kan een andere verhouding hebben dan het toerental van de motoras.
• @Diego: automotoren zijn ‘ nergens in de buurt van 25% efficiënt.

Voltage: bij 14v is het zeer moeilijk om efficiënt te zijn.

• diodes verlies: auto-dynamo werkt rond 14v, met 0,6v voor elke diodepas heb je 1,2v verlies: bijna 10% verlies alleen deze.

• wikkelingen: je verliest veel vermogen over weerstandsverlies in de wikkeling vanwege de hoge stroom voor de wikkelingsmaat (je zou dit verlies kunnen berekenen met de wikkelingsmeter bij een gegeven stroom)

• Verbindingen: het is heel gemakkelijk om een paar procent aan efficiëntie te verliezen bij deze stroom en spanning: a 0.1 ohm-verbinding bij 65A zou 6,5 V zijn, waardoor bijna 50% van het vermogen verloren gaat!

• kernverlies: bij hogere snelheid wordt kernverlies waarschijnlijk steeds belangrijker (grote gok leg de grafiek uit)

Ik denk dat we een veel betere efficiëntie kunnen krijgen door dezelfde dynamo op een hoger voltage te laten werken.

Opmerkingen

• Welkom bij EE.SE! Helaas lijkt uw antwoord niet ‘ t erg realistisch. Om de middelste twee punten aan te pakken: de wikkelingen zijn ontworpen voor de stromen en de verbindingen hebben een veel lagere weerstand dan 0,1 ohm, mits correct vastgeschroefd.
• Ik denk dat het ‘ is meer een afweging (van de I2R-verliezen) tussen kosten en efficiëntie. Maar wat u zegt dat de spanning (elektrisch potentieel) is, is niet direct de vraag, het is ‘ de stroom in het geval van I2R-verliezen. En grote generatoren werken met nog grotere stromen en zijn veel efficiënter. Hoe dan ook, alternatoren zijn tegenwoordig doorgaans efficiënter omdat de automobielmarkt meer elektrische apparaten gebruikt.
• Ik vergat een punt: die grafiek geeft het maximale vermogen weer voor een bepaald toerental. Ik denk dat ‘ is waarom de efficiëntie zo laag is en het weerstandsverlies hoog. In het geval van een lagere stroom zal de efficiëntie beter zijn aangezien het weerstandsverlies RI2 is.

Dynamos voor autos zijn inefficiënt omdat ze een 50 jaar oud ontwerp voor passieve overbelastingsbeveiliging gebruiken. U kunt een generator onbeperkt belasten met de veldstroom maximaal en zolang de spanning niet onder de 12 volt daalt, wordt deze niet beschadigd door oververhitting, althans niet meteen. Er is een enorme hoeveelheid verdwaalde inductie in de wikkelingen. Bij inactiviteit kan het 16 volt AC zijn, maar intern (indien gemeten zonder belasting) zou het 28 volt zijn. Bij een hoog toerental met een belasting van 100 Amp bij 16 AC-volt geproduceerd, kan de dynamo intern meer dan 100 volt leveren, als u deze zonder belasting zou meten. Naarmate het toerental toeneemt, wordt de zwerfinductantie effectiever in het verminderen van de uitgangsstroom.

Als u 24 volt uit een dynamo kunt halen terwijl de motor stationair draait, kunt u er gemakkelijk 150 volt uit halen met de motor op hoge snelheid. Het is duidelijk dat als het 150 volt produceert maar je er maar 14 volt uit krijgt vanwege inductieve reactantie, er een enorme hoeveelheid inefficiëntie aan de hand is.

De stator is ook erg verliesgevend. Als u volledige veldspanning op een dynamo toepast, kunt u zelfs de weerstand voelen als u deze zonder belasting met uw hand probeert te draaien. Dat komt allemaal doordat het magnetische veld verloren gaat naar de stater. Elektrische stroom wordt naar de stator geleid en deze genereert warmte. Een enorme hoeveelheid lucht die wordt gecreëerd door de dynamo die met duizenden toeren per minuut draait, houdt deze warmte onder controle. Sommige mensen installeren een dynamo-uitschakelingsschakelaar die bij volgas wordt geactiveerd om dat extra vermogen niet te verspillen.

Dan zal de gelijkrichter ongeveer 2 volt dalen bij hogere belastingen. 16 volt naar 14 volt is 12,5% verlies in Naast al het andere.

Als je veel meer vermogen kunt halen uit een dynamo die met een hoog toerental draait door hem een hogere spanning te laten geven, dan zou het ook veel efficiënter maken. De gelijkrichterdiodes zijn echter TVS-diodes, dus ze “zullen de output onder de 40 volt houden en ze” zullen zichzelf in het proces vernietigen indien nodig. Als de verbinding plotseling wordt verbroken, kan de output stijgen tot meer dan 100 Vo Het is voordat de regulator zich opnieuw aanpast. U zult dus de gelijkrichter moeten vervangen door een gewone 3-fasegelijkrichter en zorgen voor een manier om met pieken om te gaan. Vervolgens handmatig de veldstroom regelen. De output van 14 volt naar 28 volt laten gaan terwijl de dynamo intern 150 volt produceert, zou bijna verdubbelen. het uitgangsvermogen en de efficiëntie.

In plaats van passieve overbelastingsbeveiliging zouden ze een efficiëntere stator kunnen maken en gewoon een stroomgevoel kunnen hebben op de uitgang om de regelaar terug te laten uitschakelen om hem te beschermen tegen overbelasting.

Ik geloof dat een groot deel van het lage rendement kan worden toegeschreven aan het feit dat de afzonderlijke spoelen de batterij pas opladen als hun spanning overschrijdt de accuspanning + 2 diodedalingen. Als de piekspoelspanning 16 V is en de accuspanning 12,6 V, dan vloeit er geen stroom van een spoel totdat de AC-golfvorm van die spoel ongeveer 14,6 V (12,6 V + 1 V + 1 V) overschrijdt. Dus elke wikkeling produceert helemaal geen stroom totdat de spanning hoger is dan 14,6. Hoewel het waar is, zijn er 3 fasen, die de rimpelstroom van de batterij aanzienlijk verminderen, maar dat verandert niets aan het feit dat elke individuele spoel gedurende het grootste deel van elke cyclus helemaal geen stroom produceert. Een dergelijk laag gebruik van de spoel zou een negatief effect moeten hebben op het algehele rendement.

Tenzij een dynamo een bron met constante stroom is en geen bron met constante spanning …

Opmerkingen

• dynamos zijn niet ontworpen voor efficiëntie – ze zijn normaal gesproken vastgeschroefd aan een motor van ongeveer 150+ pk en dus wat maakt het uit of ze 10 of 15 nodig hebben … Oh en ze hebben ook geen constante stroom …
• Maar ik zou denken dat wanneer autos al het mogelijke gewicht verliezen, elke bespaarde HP een meetbaar verschil in kilometers zou maken. Dit ziet eruit als een gebied dat rijp is voor de toepassing van elektronica.
• En daarom doen sommige regelsystemen voor het opladen van de dynamo precies dat, dwz de output precies afstemmen op de behoeften van de auto en de accu, niet alleen dat sommige ook fietsen ook de belasting van de airconditioning, maar het hangt sterk af van de prijs en kwaliteit van de auto: het laadsysteem van mijn auto stemt zich wel heel precies af op de belasting en de batterijbehoefte, hij laadt zelfs op tot 15,2 v bij enkele punten – voordat je het vraagt: ja, ik heb een nauwkeurige meter …
• @solarmike Ja, sommige ECUs regelen de dynamo, ik geloof dat door de excitatiestroom te regelen. Maar 10 pk is veel vermogen, sommige luchtinlaatsystemen zijn niet goedkoop, zijn ontworpen om minder toe te voegen. Ook vandaag met meer elektronische apparaten groeit de vraag naar elektrische stroom, evenals een betere efficiëntie.
• Ik voerde een LTSPICE-simulatie uit en ontdekte dat ik de efficiëntie aanzienlijk kon verhogen door FETs te gebruiken als boost-omvormers , met behulp van de inductantie van de spoelen als de inductoren van de omzetter ‘. Ik draaide de switcher op ongeveer 22 Khz en gebruikte synchrone rectificatie.

Auto-alternatoren zijn veel beter dan Gelijkstroomgeneratoren omdat ze effectiever zijn en voldoende elektriciteit produceren om alles wat u nodig hebt bij elk toerentalbereik van stroom te voorzien. Het probleem is dat ze, zoals je weet, wisselstroom produceren terwijl alles in je auto gelijkstroom nodig heeft. Dus bij binnenkomst verlies je wat efficiëntie. De stroom moet ook worden gestabiliseerd – volgende loos. Ondanks alle verliezen zijn ze nog steeds beter dan DC-generatoren die de koplampen van een auto kunnen aandrijven. En als iets goed werkt, waarom zou ik het dan repareren?

Opmerkingen

• Ik promoot geen gelijkstroom-deneratoren, maar zeg dat gelijkstroomgeneratoren de koplampen nauwelijks kunnen aanzetten, is verkeerd. De juiste dimensionering kan DC-generatoren maken die meer dan voldoende stroom produceren. De gelijkstroomgeneratoren hebben eerder het mis gehad, omdat spanningsregeling een dure en inefficiënte gelijkstroom-naar-gelijkstroom-conversie vereiste en commutatie meer borstelslijtage veroorzaakt dan sleepringen op een dynamo. Toegekende dc-naar-dc-conversie-efficiëntie en kosten zijn mogelijk gedaald. Maar je hebt nog steeds meer gebruiksvoorwerpen en de kosten van permanente magneten die moeten werken bij hoge temperaturen onder de motorkap.
• Zoals Keith hierboven vermeldt ‘ s niet waar dat een DC-generator een lamp niet goed kan aansteken. De oudere autos hadden een gelijkstroomgenerator voordat het alternatorsysteem werd gebruikt. Ik herinner me dat de oude auto van mijn grootvader een gelijkstroomgenerator gebruikte. Een van de redenen waarom dynamos later gebruikelijk werden, was toen de kosten van siliciumgelijkrichters daalden, de dynamo lichter is (die oude gelijkstroomgeneratoren zijn superzwaar in sommige dieselautos -_-), het vermogen is veel hoger in de dynamo en de borstel slijtage is minder in een dynamo omdat de sleepringen glad zijn in vergelijking met de commutator op een DC-generator.