Перевага використання генераторів змінного струму в автомобілях замість генераторів постійного струму


14

Більшість автомобілів використовують генератор змінного струму, а потім перетворюють свою напругу в постійний струм через мостовий діодний випрямляч, щоб зарядити батарею 12 В.

Чому б замість цього не було використане динамо DC?

Це тому, що змінне змінного струму дає кращу ефективність?

(Навіть енергія на велосипеді та вітрі використовують динамічне / турбінне змінного струму).


1
Це два різні питання: 1. "Яка перевага генераторів змінного струму в автомобілях", і 2. "Чи є перевага ефективності?" Оскільки 1. є більш загальним питанням, я переробив ваше запитання.
Маркус Мюллер

1
Тому що якщо комутатор кисті. Динамо змінного струму без щіток, в той час як у нього ще є ковзаючі кільця для подачі струму збудження ротора. Кільця ковзання рівномірні, вони не мають сегментів.
Марко Буршич

1
Міст "діод" у вашому автомобілі може взагалі не мати діодів. Ви можете замінити всі діоди Шоткі з обмеженими втратами та контролером низької потужності
Стів Кокс

Відповіді:


25

Ні, це не з міркувань ефективності.

Генератори постійного струму, як правило, мають комутатори, тобто контакти з щітками, які повертають полярність напруги на затискачах генератора кожні половину обертання. По суті, генератори постійного струму - це просто генератори змінного струму, які мають «механічний» випрямляч.

Ви можете створювати генератори без електричних контактів між рухомими частинами, але без них неможливо побудувати комутатори.

Оскільки такі контакти, швидше за все, виходять з ладу при постійному користуванні, у брудних та вібраційних умовах, дуже бажано не використовувати їх у автомобілях. Я також хотів би сказати, що якщо ви не побудуєте дуже дорогий, контактний опір може бути вище, ніж ви втратите над мостовим випрямлячем.


5
Тільки для посилення точки ефективності генератори приймають щось на зразок 30-40 Вт для генерації магнітного поля (відповідно до роботи Х'ю Пігготта на малих вітрових турбінах), тому постійний генератор змінного струму (ПМСМ або двигун BLDC) був би більш ефективним. Але втрата 30-40 Вт вважається прийнятною при русі від двигуна потужністю 30-40 кВт (або більше). А постійні магніти коштують грошей ...
Брайан Драммонд

Що ж, можуть бути побудовані комутатори з низьким опорним опором - один використовується в стартерному двигуні - це машина, яка повинна справляти дуже високий струм ротора, щоб створити достатній крутний момент для перевертання холодного двигуна внутрішнього згоряння на противагу густому маслу, холодному -зменшені зазори і, при дизелях, висока компресія. Високі комутаційні втрати залишать вас на межі :(
Мартін Джеймс

1
Це правда @MartinJames, але тоді більшість стартерних двигунів працюють лише секунди на день. Вже тоді їх замінюють майже якщо не частіше, ніж генератори.
Trevor_G

3
@ Так, низький цикл експлуатації означає ще більшу економію будівництва. Оскільки більшість двигунів (із їх комп’ютеризованими форсунками, запаленням тощо) починають вперше запускатися в ці дні, я підозрюю, що стартери зараз ще більше втрачають і можуть вийти з ладу, ніж у попередні десятиліття :(
Мартін Джеймс,

Для цього, постійні магніти можуть бути використані для активації обмотки збуджувача, яка потім може подавати живлення в поле генератора.
Харпер - Відновіть Моніку

15

Генератор МАЄ генерувати багато ампер під дуже широким діапазоном швидкостей обертання. Далі електричне навантаження може і буде різко змінюватися з моменту в момент.

Динамо з фіксованим магнітом потребує надзвичайно пристрасної системи регулювання напруги для створення необхідних напруг та вимог.

Набагато простіше, і на мій погляд, більш елегантне рішення - це скромний генератор. введіть тут опис зображення

Незважаючи на те, що думають люди, у автомобілях НЕ є регулятор напруги. Вони фактично мають "Регулятора поля".

Генератор має обертову котушку ротора, яка генерує частину MAGNET. Ця котушка складається з безлічі витків порівняно тонкого дроту. Навколо цього ротора є статор, який містить котушки покоління, які виготовлені з набагато важчих проводів, здатних переносити AMPS, необхідні для управління вашим автомобілем.

Щоб підтримувати стійку максимальну напругу на виході генератора, величина електромагнетизму, що генерується котушкою ротора, регулюється польовим регулятором. Оскільки котушка має високий опір, для збудження її не використовується багато струму. Насправді, коли двигун не запускається, він збуджується від акумулятора через світло заряду.

Краса цього полягає в тому, що якщо ви не використовуєте жодної потужності, генератор генерує дуже мало навантаження на двигун. Коли вам потрібна потужність, вона доступна майже миттєво.

Запчастини прості, дешеві, надійні та ефективні.

BTW: Генератор трохи помилковий. Ваш автомобільний генератор виробляє постійний струм не змінного струму, і все це має значну пульсацію. Все вищесказане міститься в більшості генераторів. Генератор був би кращим ім'ям.

То чому б вам не зробити щось подібне з динамо? Тобто замініть постійні магніти електромагнітами. Ну, правда, ти міг. Однак ви повинні усвідомити, що динамо - це просто генератор з механічним випрямлячем. Динамо вимагає комутаційного кільця та щіток, щоб увімкнути та вимкнути котушки у відповідний час циклу напруги.

Це збільшує більше витрат, ніж кілька діодів, має проблеми зі зносом і надійністю, і ДУЖЕ електрично шумно. Далі під час комутації виникають втрати, коли змійовики тимчасово замикаються щіткою або залишаються відкритими петлями і не дають вам ніякої сили.

Отже, якби ви сконструювали такого звіра, ви б подумали, хммм .. як я позбудуся цього механічного випрямляча ... ТОВ .. Дозволяє використовувати ці нові викручені речі, що називаються діодами ... перш ніж ви це знаєте .. ви назад у тому, що ми зараз називаємо генератором.

Це, мабуть, річ, придумана в першу чергу.


3
У вас є мій +1 для включення регулятора поля, одна з найкращих причин не використовувати постійні магніти в генераторі.
Кайтар

просто щоб бути впевненим, що це правильно зрозуміло: речення "... електромагнетизм, що генерується котушкою статора, регулюється ..." повинно було бути " котушкою ротора " - і компонент, нанесений на схемі "регулятор напруги", знаходиться в власне польовий регулятор?
dlatikay

@Kaithar добре, якщо ви збираєтесь використовувати постійні магніти, то вам потрібно зробити щось більш складне в контролі виводу, наприклад, MPPT з дамп, безумовно, буде достатньо.
Harper - Відновіть Моніку

5

Ще один момент полягає в тому, що генератори з фіксованою арматурою і полем на роторі регулюються легше і дешевше. На ротор потрібно подавати тільки напругу постійного струму, тому зменшуючи номінал ковзаючих кілець порівняно з машинним комутатором постійного струму. Оскільки свинцево-кислотні акумулятори, що використовуються в автомобілях, мають дуже низький внутрішній опір і настільки вузький діапазон працюючого ПД, то будь-яка система зарядки, що приводиться в рух двигуном внутрішнього згоряння транспортного засобу, (з широким діапазоном обертів на хвилину), вимагає контролю / регулювання. "Динамо" постійного струму зі статором ПМ вимагає керування повним виходом машини, а генератор може регулюватися, керуючи струмом поля на роторі за допомогою відносно малої потужності електронного регулятора, вихід вихід арматури статора безпосередньо підключається до випрямного блоку та акумулятора без рухомого контакту.


3
До винаходу силіконових силових діодів автомобільні генератори дійсно були машинами постійного струму з полем, керованим обмоткою статора і невеликим механічним регулятором. +1 у будь-якому випадку
Янка

@Janka так. Система, яка гарантовано назавжди залишає вас забитим акумулятором або сухим кип'яченим акумулятором. Ескорт моєї дружини Mk1 мав таку приналежність - ми замінили його генератором якнайшвидше :)
Мартін Джеймс

0

Генератори мають ротор, який може обертатися зі значно більшою швидкістю, не розриваючись через відцентрові сили. Отже, він може генерувати достатню напругу навіть при менших швидкостях холостого ходу, при правильному співвідношенні передачі ременя. Це може бути основною причиною їх використання в автомобілях.

Використовуючи наш веб-сайт, ви визнаєте, що прочитали та зрозуміли наші Політику щодо файлів cookie та Політику конфіденційності.
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.