Keuntungan menggunakan generator AC di mobil daripada generator DC

14

Sebagian besar mobil menggunakan generator AC kemudian mengubah tegangan ke DC melalui penyearah dioda jembatan untuk mengisi baterai 12v.

Mengapa bukan dinamo DC yang digunakan?

Apakah karena AC dinamo memberikan efisiensi yang lebih baik?

(Bahkan energi sepeda dan angin menggunakan AC dinamo / turbin).

MAK
sumber
1
Ini adalah dua pertanyaan berbeda: 1. "Apa keunggulan generator AC pada mobil", dan 2. "Apakah ada keuntungan efisiensi?" Karena 1. adalah pertanyaan yang lebih umum, saya merestrukturisasi pertanyaan Anda.
Marcus Müller
1
Karena kalau sikat komutator. Dinamo AC bersifat tanpa sikat, sementara masih memiliki cincin selip untuk memasok arus eksitasi rotor. Cincin slip seragam, mereka tidak memiliki segmen.
Marko Buršič
1
Jembatan "diode" di mobil Anda mungkin sebenarnya tidak memiliki dioda sama sekali. Anda dapat mengganti semua dioda schottky dengan low loss fets dan pengontrol daya rendah
Steve Cox

Jawaban:

25

Tidak, ini bukan karena alasan efisiensi.

Generator DC biasanya memiliki komutator, yaitu kontak dengan sikat yang membalik polaritas tegangan pada klem generator setiap setengah putaran. Intinya, generator DC hanyalah generator AC yang memiliki penyearah "mekanis".

Anda dapat membuat generator tanpa kontak listrik antara komponen yang bergerak, tetapi Anda tidak dapat membuat komutator tanpa itu.

Karena kontak semacam itu sangat mungkin gagal jika digunakan terus-menerus, di lingkungan yang kotor dan bergetar, sangat diinginkan untuk tidak menggunakannya di mobil. Saya juga akan mengatakan bahwa kecuali jika Anda membangun yang sangat mahal, resistansi kontak mungkin lebih tinggi daripada apa yang Anda kehilangan karena penyearah jembatan.

Marcus Müller
sumber
5
Hanya untuk memperkuat titik efisiensi, alternator mengambil sesuatu seperti 30-40W untuk menghasilkan medan magnet (menurut karya Hugh Piggott pada turbin angin kecil) sehingga generator AC magnet permanen (motor PMSM atau BLDC) akan lebih efisien. Namun kerugian 30-40W saat ini dianggap dapat diterima ketika digerakkan dari mesin 30-40kw (atau lebih). Dan magnet permanen membutuhkan biaya ...
Brian Drummond
Nah, komutator dengan resistansi kontak yang rendah dapat dibangun - satu digunakan di motor starter - mesin yang harus menangani arus rotor sangat tinggi untuk menghasilkan torsi yang cukup untuk membalikkan mesin pembakaran internal yang dingin melawan oposisi dari oli tebal, dingin Jarak bebas yang dikurangi dan, dengan mesin diesel, kompresi tinggi. Kerugian komutator yang tinggi akan membuat Anda terdampar :(
Martin James
1
Itu benar @MartinJames, tetapi kebanyakan motor starter berjalan hanya beberapa detik sehari. Bahkan kemudian, mereka diganti hampir jika tidak lebih sering daripada alternator.
Trevor_G
3
@ Trevor ya, siklus kerja yang rendah berarti lebih banyak ekonomi dalam konstruksi. Karena sebagian besar mesin, (dengan injektor yang terkomputerisasi, pengapian, dll.), Mulai pertama kali hari ini, saya menduga bahwa permulaan sekarang bahkan lebih merugi dan cenderung gagal daripada dalam dekade sebelumnya :(
Martin James
Untuk itu, magnet permanen dapat digunakan untuk mengaktifkan belitan exciter yang kemudian dapat memberi makan daya ke bidang generator.
Harper - Pasang kembali Monica
15

Alternator TELAH menghasilkan BANYAK amp pada kisaran kecepatan rotasi yang sangat luas. Selanjutnya beban listrik dapat dan akan berubah secara drastis dari waktu ke waktu.

Dinamo magnet tetap akan membutuhkan sistem pengaturan tegangan sangat gemuk untuk menghasilkan voltase dan tuntutan yang diperlukan.

Solusi yang jauh lebih sederhana, dan dalam pikiran saya, yang lebih elegan adalah alternator yang sederhana. masukkan deskripsi gambar di sini

Terlepas dari apa yang orang pikirkan, mobil TIDAK memiliki pengatur tegangan. Mereka sebenarnya memiliki "Regulator Lapangan".

Alternator memiliki kumparan rotor berputar yang menghasilkan bagian MAGNET. Koil ini terdiri dari banyak lilitan kawat yang relatif tipis. Di sekitar rotor itu terdapat stator yang berisi kumparan pembangkitan yang terbuat dari kabel JAUH lebih berat yang mampu membawa AMPS yang Anda perlukan untuk mengoperasikan mobil Anda.

Untuk menjaga tegangan maksimum tetap pada output alternator, jumlah elektro-magnet yang dihasilkan oleh kumparan rotor diatur oleh regulator medan. Karena kumparan itu memiliki resistansi tinggi, ia tidak menggunakan banyak arus untuk menggairahkannya. Bahkan, ketika mesin tidak dinyalakan, ia bersemangat dari baterai melalui lampu pengisian daya.

Keindahan ini adalah bahwa jika Anda tidak menggunakan daya apa pun alternator menghasilkan sangat sedikit beban pada mesin. Ketika Anda membutuhkan daya, itu tersedia hampir secara instan.

Bagian-bagiannya sederhana, murah, dapat diandalkan, dan efisien.

BTW: Alternator sedikit keliru. Alternator mobil Anda menghasilkan DC bukan AC, semua itu dengan riak yang signifikan. Semua hal di atas terkandung dalam sebagian besar alternator. Generator akan menjadi nama yang lebih baik.

Jadi mengapa Anda tidak dapat melakukan sesuatu yang mirip dengan dinamo? Yaitu mengganti magnet permanen dengan magnet elektro. Ya, sebenarnya Anda bisa. Namun, Anda harus menyadari bahwa dinamo hanyalah sebuah alternator dengan penyearah mekanis. Sebuah dinamo membutuhkan ring dan sikat pergantian untuk mengganti koil pada saat yang tepat dalam siklus voltase.

Itu menambah biaya jauh lebih dari beberapa dioda, memiliki masalah dengan keausan dan keandalan, dan SANGAT berisik listrik. Lebih lanjut saat pergantian ada kerugian yang terlibat ketika kumparan sementara korsleting oleh sikat atau dibiarkan terbuka dan tidak memberi Anda kekuatan apa pun.

Jadi jika Anda merancang binatang seperti itu, Anda akan berpikir, hmmm .. bagaimana cara menyingkirkan penyearah mekanik ini ... OOO .. Mari kita gunakan hal-hal ketinggalan jaman baru yang disebut dioda ... sebelum Anda menyadarinya .. Anda adalah kembali pada apa yang sekarang kita sebut alternator.

Mungkin itulah yang pertama kali ditemukan.

Trevor_G
sumber
3
Anda memiliki +1 saya untuk dimasukkannya regulator lapangan, salah satu alasan terbaik untuk tidak menggunakan magnet permanen dalam generator.
Kaithar
hanya untuk memastikan ini dipahami dengan benar: kalimat "... elektro-magnet yang dihasilkan oleh kumparan stator diatur ..." seharusnya " kumparan rotor " - dan komponen berlabel "pengatur tegangan" dalam skema ada di Bahkan regulator lapangan?
dlatikay
@Kaithar, jika Anda akan menggunakan magnet permanen, maka Anda perlu melakukan sesuatu yang lebih canggih pada kontrol output, misalnya MPPT dengan dump sudah cukup.
Harper - Pasang kembali Monica
5

Poin lain adalah bahwa alternator dengan armature dan bidang tetap pada rotor lebih mudah, dan murah, diatur. Hanya daya medan DC yang perlu diumpankan ke rotor, sehingga mengurangi peringkat slip-ring dibandingkan dengan komutator mesin DC. Karena baterai timbal-asam yang digunakan dalam mobil memiliki resistansi internal yang sangat rendah dan rentang kerja PD yang sempit, sistem pengisian daya apa pun yang digerakkan oleh mesin pembakaran internal kendaraan, (dengan rentang rpm yang lebar), memerlukan kontrol / pengaturan. Sebuah 'dinamo' DC dengan stator PM akan membutuhkan output penuh dari mesin untuk dikendalikan, Sebuah alternator dapat diatur dengan mengendalikan arus medan ke rotor dengan regulator elektronik yang relatif rendah, regulator stator armature terhubung secara langsung ke blok penyearah dan baterai tanpa kontak bergerak.

Martin James
sumber
3
Sebelum penemuan dioda daya silikon, alternator mobil memang mesin DC, dengan medan yang dikendalikan oleh belitan stator dan pengatur mekanis kecil. Tetap memberi +1.
Janka
@Janka ya. Suatu sistem yang dijamin akan membuat Anda selalu terjebak dengan baterai yang rata atau kering. Escort Mk1 istri saya memiliki alat seperti itu - kami menggantinya dengan alternator ASAP :)
Martin James
0

Alternator memiliki rotor yang dapat berputar dengan kecepatan lebih banyak tanpa putus karena gaya sentrifugal. Jadi, itu dapat menghasilkan tegangan yang cukup bahkan pada kecepatan iddle yang lebih rendah, dengan rasio transmisi sabuk yang tepat. Ini mungkin menjadi alasan utama untuk menggunakannya di mobil.

Marco Borba
sumber