Nu am design alternatoare de automobile, așa că nu pot spune exact ce intră în deciziile de inginerie. Cu toate acestea, iată câteva speculații rezonabile.

Eficiența alternatorului nu este pur și simplu o mare problemă într-o mașină. Puterea pe care motorul trebuie să o oprească pentru a deplasa mașina piticeste ceea ce necesită alternatorul. Dacă această mică fracțiune din puterea totală a motorului ar fi cu 1/3 mai mică, nu ar face o mare diferență. Prin urmare, eficiența poate fi schimbată pentru a obține alți parametri mai importanți. Unii dintre aceștia includ probabil fiabilitate ridicată într-un mediu dur, funcționare peste o gamă largă de temperaturi și continuați în timp ce vă stropiți cu apă care conține murdărie, sare de drum și alte aspecte. Volumele sunt foarte mari, astfel încât menținerea costurilor scăzute trebuie să fie, de asemenea, o dorință majoră.

În primul rând, uitați-vă la costul unui generator eficient de 90% de aceeași putere în comparație cu un alternator auto. Mă aștept să fie de câteva ori mai mare. Apoi încercați să folosiți generatorul de înaltă eficiență într-un mediu dur, cum ar fi sub capota unei mașini și vedeți cât timp alternativele de mașini supraviețuiesc în mod obișnuit timp de 10-15 ani. Generatorul eficient de ultimă generație, care costă de câteva ori mai mult, probabil că nu va dura o lună în condiții proaste.

Totul este despre ce este cu adevărat important și face compromisurile inginerești adecvate în proiectare.

Comentarii

• Un alt factor se referă probabil la ceea ce trebuie făcut pentru a menține o tensiune de ieșire constantă la viteze diferite. Ansamblurile de motor și generator construite special pot fi proiectate pentru a porni motorul la orice turație funcționează cel mai bine pentru generație. Alternatoarele automobilelor trebuie să funcționeze cu orice turație a motorului care face ca mașina să circule cu viteza dorită.
• Mulțumesc, știu că motorul cu ardere internă este în mod normal 25% eficient. Întrebarea mea este cu adevărat la nivel de proiectare, nu de ce industria merge așa. Ceva pe care îl putem presupune este supra lagăre dimensionate, din cauza prafului, vibrațiilor și temperaturii. Oricum, acest lucru nu va duce eficiența până în acest punct. De asemenea, sunt răcite cu aer, ca și celelalte, oricum nu știu ‘ știu temperaturile pe care le experimentează în capotă, acest lucru va modifica parametrii înfășurărilor și, prin urmare, poate fi un factor mai considerabil. Nu ‘ nu sunt și în această industrie, dar cu magnetica și unele cunoștințe mecanice putem specula.
• @supercat tensiunea este reglată prin schimbarea tensiunii de excitație. Eficiența variază foarte mult în funcție de viteză, dacă vedeți graficul, mai puțin de 40% la aproape 8000 rpm (ei bine, cred că nimeni nu va pune motorul la acest RPM).
• Corecție, este acționată de curea, deci poate avea un raport diferit de RPM-ul arborelui motorului.
• @Diego: motoarele auto nu sunt ‘ t oriunde aproape de 25% eficiente.

Tensiune: la 14v este foarte greu să fii eficient.

• pierderea diodelor: alternatorul auto funcționează în jurul valorii de 14v, cu 0,6v pentru fiecare trecere a diodei aveți pierderi de 1,2v: pierderi de aproape 10% doar aceasta.

• înfășurări: pierdeți multă putere asupra pierderilor rezistive din înfășurare din cauza curentului mare pentru dimensiunea înfășurării (ați putea calcula această pierdere cu manometrul înfășurării la un curent dat)

• Conexiuni: este foarte ușor să pierdeți câteva procente din eficiență la acest curent și tensiune: un 0.Conexiunea de 1 ohm la 65A ar avea 6,5 v peste, pierzând aproape 50% din putere!

• Pierderea miezului: la o viteză mai mare, pierderea miezului este probabil din ce în ce mai importantă (presupunere mare încercând să explică graficul)

Cred că am putea obține o eficiență mult mai bună doar prin acționarea aceluiași alternator la o tensiune mai mare.

Comentarii

• Bun venit la EE.SE! Din păcate, răspunsul tău nu ‘ pare prea realist. Pentru a aborda cele două puncte din mijloc: înfășurările sunt proiectate pentru curenți și conexiunile au o rezistență mult mai mică decât 0,1ohm, atunci când sunt înșurubate corect.
• Cred că ‘ este mai mult un compromis (al pierderilor I2R) între cost și eficiență. Dar ceea ce spuneți că este tensiunea (potențialul electric), nu este întrebarea directă, ci ‘ este curentul în cazul pierderilor I2R. Iar generatoarele mari funcționează la curenți și mai mari și sunt mult mai eficiente. Oricum, astăzi alternatoarele tind să fie mai eficiente, deoarece piața auto folosește mai multe dispozitive electrice.
• Am uitat un punct: graficul respectiv este la puterea maximă pentru un RPM dat. Cred că ‘ este motivul pentru care eficiența este atât de mică și pierderea rezistivă este mare. În cazul unui curent mai mic, eficiența va fi mai bună, deoarece pierderile rezistive sunt RI2.

Alternatoarele auto sunt ineficiente deoarece utilizează un design pasiv de protecție la suprasarcină de 50 de ani. Puteți pune sarcină nelimitată pe un generator cu curent de câmp la maxim și atâta timp cât tensiunea nu scade sub 12 volți, nu va fi deteriorată prin supraîncălzire, cel puțin nu imediat. Există o cantitate imensă de inductanță rătăcită în înfășurări. La ralanti, ar putea scoate 16 Volți AC, dar intern (dacă se măsoară fără sarcină) ar scoate 28 Volți. La RPM ridicat, cu o sarcină de 100 Amp la 16 Volți AC produși, alternatorul poate scoate peste 100 Volți, dacă ar fi să-l măsurați fără sarcină. Pe măsură ce RPM crește, inductanța rătăcită devine mai eficientă la reducerea curentului de ieșire.

Dacă puteți obține 24 de volți dintr-un alternator cu motorul la ralanti, puteți obține cu ușurință 150 de volți din acesta cu motorul la turație mare. Evident, dacă produce 150 de volți, dar obții doar 14 volți din reactanța inductivă, atunci se întâmplă o cantitate imensă de ineficiență.

Și statorul este foarte slab. Dacă aplicați tensiune pe câmp complet la un alternator, puteți simți chiar rezistența dacă încercați să o rotiți cu mâna fără sarcină. Asta înseamnă că câmpul magnetic este pierdut în stater. Curentul electric este introdus în stator și generează căldură. O cantitate imensă de flux de aer creat de alternatorul care se rotește la mii de RPM menține această căldură sub control. Unii oameni instalează un comutator de dezactivare a alternatorului care se activează la maximă accelerație pentru a nu pierde acea putere suplimentară.

Atunci redresorul va scădea aproximativ 2 volți la sarcini mai mari. în plus față de orice altceva.

Dacă puteți obține mult mai multă putere dintr-un alternator care se întoarce la RPM mari, lăsându-l să scoată o tensiune mai mare. Dacă faceți acest lucru, îl veți face și mai eficient. Diodele redresoare sunt diode TVS, de aceea, vor păstra ieșirea sub 40 de volți și se vor distruge în proces, dacă este necesar. Fără diode TVS, dacă alternatorul funcționa la RPM mare și încărcare completă, iar sarcina a fost brusc deconectat, ieșirea ar putea crește la peste 100 Vo Înainte ca regulatorul să se reajusteze. Deci va trebui să înlocuiți redresorul cu un redresor trifazat obișnuit și să oferiți o modalitate de gestionare a supratensiunilor. Apoi controlați manual curentul de câmp. Lăsând ieșirea să treacă de la 14 volți la 28 volți, cu alternatorul care produce intern 150 volți, aproape s-ar dubla puterea și eficiența de ieșire.

În loc de protecție pasivă la suprasarcină, ar putea face un stator mai eficient și ar avea doar un sens curent asupra ieșirii pentru a face regulatorul să se retragă pentru a-l proteja de suprasarcini.

Cred că o bună parte a eficienței scăzute poate fi atribuită faptului că bobinele individuale nu încarcă bateria până tensiunea lor depășește tensiunea bateriei + 2 picături de diodă. Dacă tensiunea de vârf a bobinei este de 16V, iar tensiunea bateriei este de 12,6V, atunci nu curge curent dintr-o bobină până când forma de undă AC a bobinei depășește aproximativ 14,6V (12,6V + 1V + 1V). Deci fiecare înfășurare nu produce deloc curent până când tensiunea sa este peste 14,6. Deși este adevărat, există 3 faze, ceea ce reduce foarte mult curentul de descărcare a bateriei, ceea ce nu schimbă faptul că fiecare bobină individuală nu produce deloc curent pentru majoritatea fiecărui ciclu. O utilizare atât de redusă a bobinei ar trebui să aibă un impact negativ asupra eficienței generale.

Asta dacă un alternator nu este o sursă de curent constant și nu o sursă de tensiune constantă …

Comentarii

• alternatoarele nu sunt proiectate pentru eficiență – sunt în mod normal înșurubate la un motor de peste 150 CP și deci cui îi pasă dacă iau 10 sau 15 …. Oh și nici nu sunt curenți constanți …
• Dar aș crede că atunci când mașinile pierd toată greutatea pe care o pot, fiecare HP salvat ar face o diferență măsurabilă în kilometraj. Aceasta pare a fi o zonă coaptă pentru aplicarea electronice.
• Și de aceea, unele sisteme de control al încărcării alternatorului fac exact asta, adică potrivesc ieșirea exact cu nevoile mașinii și bateriei, nu numai că unele, de asemenea, circulă încărcarea aerului condiționat, dar depinde foarte mult de prețul și calitatea mașinii: sistemul de încărcare al mașinii mele se potrivește cu sarcina și are nevoie de baterie foarte precis, de fapt se încarcă până la 15,2 v la unele puncte – înainte de a întreba da, am un contor precis …
• @solarmike Da, unele ECU controlează alternatorul, cred că controlând curentul de excitație. Dar 10 CP este multă putere, unele sisteme de admisie a aerului nu sunt ieftine, sunt concepute pentru a adăuga mai puțin decât aceasta. Tot astăzi, cu mai multe dispozitive electronice, cererea de curent electric este în creștere, precum și o eficiență mai bună.
• Am efectuat o simulare LTSPICE și am constatat că aș putea crește foarte mult eficiența folosind FET-uri pentru a acționa ca convertoare de impuls , folosind inductanța bobinelor ca inductori ai convertorului ‘. Am rulat comutatorul la aproximativ 22 Khz și am folosit rectificare sincronă.

Alternatoarele auto sunt mult mai bune decât Generatoare de curent continuu, deoarece acestea sunt mai eficiente și produc suficientă energie electrică pentru a alimenta orice lucru de care aveți nevoie la toate intervalele de rpm. Problema este că, pe măsură ce aflați numele, produc AC, în timp ce tot ce aveți în mașină are nevoie de DC. Deci, la intrare, pierdeți o anumită eficiență. De asemenea, curentul trebuie stabilizat – următorii loos. În ciuda tuturor pierderilor, acestea sunt încă mai bune decât generatoarele de curent continuu, care abia pot alimenta farurile unei mașini. Și când ceva funcționează bine, de ce să-l remediem?

Comentarii

• Nu promovez deneratoare de curent continuu, dar este greșit să spun că generatoarele de curent alternativ abia pot aprinde farurile. O dimensionare adecvată poate face ca generatoarele de curent continuu care produc o putere mai mult decât suficientă. Mai degrabă, generatoarele de curent continuu au fost greșite, deoarece reglarea tensiunii a necesitat o conversie și comutare costisitoare și ineficiente de curent continuu la curent continuu, cauzează o uzură mai mare a periei decât inelele de alunecare pe un alternator. Este posibil ca eficiența și costul conversiei dc-dc acordate să fi scăzut. Dar aveți în continuare mai multe obiecte și expenția magneților perminați care trebuie să funcționeze la temperaturi ridicate sub capotă.
• După cum menționează Keith deasupra, ‘ nu este adevărat că un generator de curent continuu nu poate aprinde corect un bec. Mașinile mai vechi aveau un generator de curent continuu înainte ca sistemul de alternator să fie folosit. Îmi amintesc că în mașina veche a bunicului meu, se folosea un generator de curent continuu. Unul dintre motivele pentru care alternatoarele au devenit obișnuite mai târziu a fost când a scăzut costul redresoarelor cu siliciu, alternatorul are o greutate mai mică (acele vechi gens DC sunt foarte grele în unele mașini Diesel -_-), puterea de ieșire este mult mai mare în alternator și perie uzura este mai mică într-un alternator, deoarece inelele de alunecare sunt netede în comparație cu comutatorul de pe generatorul de curent continuu.