Vorteil der Verwendung von Wechselstromgeneratoren in Autos anstelle von Gleichstromgeneratoren

Die meisten Autos verwenden einen Wechselstromgenerator, der dann seine Spannung über einen Brückendiodengleichrichter in Gleichstrom umwandelt, um die 12-V-Batterie aufzuladen.

Warum sollte stattdessen kein DC-Dynamo verwendet werden?

Liegt es daran, dass ein Wechselstrom-Dynamo eine bessere Effizienz bietet?

(Auch Fahrrad- und Windenergie nutzen Wechselstromdynamo / Turbine).

Nein, nicht aus Effizienzgründen.

Gleichstromgeneratoren haben typischerweise Kommutatoren, dh Kontakte mit Bürsten, die die Polarität der Spannung an den Generatorklemmen bei jeder halben Umdrehung umkehren. Im Wesentlichen sind Gleichstromgeneratoren nur Wechselstromgeneratoren mit einem "mechanischen" Gleichrichter.

Sie können Generatoren ohne elektrische Kontakte zwischen beweglichen Teilen bauen, aber Sie können keine Kommutatoren ohne diese bauen.

Da solche Kontakte bei ständigem Gebrauch in schmutzigen und vibrierenden Umgebungen sehr wahrscheinlich versagen, ist es sehr wünschenswert, sie nicht in Autos zu verwenden. Ich würde auch so weit gehen zu sagen, dass der Kontaktwiderstand möglicherweise höher ist als der, den Sie über einen Brückengleichrichter verlieren, wenn Sie keinen sehr teuren bauen.

Die Lichtmaschine MUSS VIELE Ampere in einem sehr weiten Drehzahlbereich erzeugen. Ferner kann und wird sich die elektrische Last von Moment zu Moment drastisch ändern.

Ein Dynamo mit festem Magneten würde ein extrem leistungsfähiges Spannungsregelungssystem erfordern, um die erforderlichen Spannungen und Anforderungen zu erzeugen.

Eine viel einfachere und meiner Meinung nach elegantere Lösung ist die bescheidene Lichtmaschine.

Ungeachtet dessen, was die Leute denken, haben Autos KEINEN Spannungsregler. Sie haben tatsächlich einen "Field Regulator".

Die Lichtmaschine hat eine rotierende Rotorspule, die den MAGNET-Teil erzeugt. Diese Spule besteht aus vielen Windungen eines relativ dünnen Drahtes. Um diesen Rotor befindet sich der Stator, der die Generationsspulen enthält, die aus VIEL schwereren Drähten bestehen und die AMPS tragen können, die Sie für den Betrieb Ihres Autos benötigen.

Um eine konstante maximale Spannung am Ausgang des Wechselstromgenerators aufrechtzuerhalten, wird der von der Rotorspule erzeugte Elektromagnetismus durch den Feldregler geregelt. Da diese Spule einen hohen Widerstand hat, verbraucht sie nicht viel Strom, um sie anzuregen. Wenn der Motor nicht gestartet wird, wird er durch das Ladelicht von der Batterie angeregt.

Das Schöne daran ist, dass die Lichtmaschine den Motor nur sehr wenig belastet, wenn Sie keinen Strom verbrauchen. Wenn Sie Strom benötigen, ist dieser fast sofort verfügbar.

Die Teile sind einfach, billig, zuverlässig und effizient.

Übrigens: Lichtmaschine ist ein bisschen eine Fehlbezeichnung. Ihre Lichtmaschine erzeugt keinen Wechselstrom, sondern Gleichstrom, und das alles mit erheblichen Welligkeiten. All dies ist in den meisten Lichtmaschinen enthalten. Generator wäre ein besserer Name gewesen.

Warum kannst du so etwas nicht mit einem Dynamo machen? Das heißt, die Permanentmagnete durch Elektromagnete ersetzen. Nun, die Wahrheit ist, dass du es könntest. Man muss sich jedoch darüber im Klaren sein, dass ein Dynamo einfach eine Lichtmaschine mit einem mechanischen Gleichrichter ist. Ein Dynamo benötigt einen Kommutierungsring und Bürsten, um die Spulen zum richtigen Zeitpunkt im Spannungszyklus ein- und auszuschalten.

Das erhöht die Kosten im Vergleich zu einigen Dioden erheblich, hat Probleme mit Verschleiß und Zuverlässigkeit und ist SEHR laut. Während des Kommutierens treten Verluste auf, wenn die Spulen vorübergehend von der Bürste kurzgeschlossen werden oder die Schleife offen bleibt und Ihnen keine Leistung zur Verfügung steht.

Also, wenn Sie solch ein Biest designen würden, würden Sie denken, hmmm ... wie werde ich diesen mechanischen Gleichrichter los ... OOO ... Lasst uns diese neuen zerbrochenen Dinge benutzen, die Dioden genannt werden ... bevor Sie es wissen ... Sie sind zurück zu dem, was wir jetzt die Lichtmaschine nennen.

Wahrscheinlich wurde das Ding so erfunden.

Ein weiterer Punkt ist, dass Wechselstromgeneratoren mit festem Anker und Feld am Rotor einfacher und kostengünstiger geregelt werden können. Dem Rotor muss nur Gleichstrom zugeführt werden, wodurch die Nennleistung der Schleifringe im Vergleich zu einem Gleichstrom-Maschinenkommutator verringert wird. Da die in Kraftfahrzeugen verwendeten Blei-Säure-Batterien einen sehr geringen Innenwiderstand und einen so engen Arbeitsbereich aufweisen, muss jedes von einem Fahrzeug-Verbrennungsmotor angetriebene Ladesystem (mit seinem weiten Drehzahlbereich) gesteuert / geregelt werden. Ein Gleichstrom-Dynamo mit einem PM-Stator würde die Steuerung der vollen Leistung der Maschine erfordern. Eine Lichtmaschine kann durch Steuerung des Feldstroms zum Rotor mit einem elektronischen Regler mit relativ geringer Leistung geregelt werden, wobei der Statorankerausgang direkt angeschlossen wird zu einem Gleichrichterblock und einer Batterie ohne beweglichen Kontakt.

Lichtmaschinen haben einen Rotor, der sich mit viel mehr Geschwindigkeit drehen kann, ohne aufgrund von Fliehkräften auseinanderzubrechen. So kann es auch bei niedrigeren Leerlaufdrehzahlen mit dem richtigen Übersetzungsverhältnis des Riemens genügend Spannung erzeugen. Dies könnte der Hauptgrund für den Einsatz in Autos sein.