Vantagem de usar geradores CA em carros em vez de geradores CC

A maioria dos carros usa um gerador CA e, em seguida, converte sua tensão em CC através de um retificador de diodo em ponte para carregar a bateria de 12V.

Por que um dínamo DC não seria usado?

É porque o dínamo CA oferece melhor eficiência?

(Mesmo a bicicleta e a energia eólica usam dínamo / turbina CA).

Não, não é por razões de eficiência.

Os geradores CC normalmente têm comutadores, ou seja, contatos com escovas que invertem a polaridade da tensão nos grampos do gerador a cada meia rotação. Em essência, os geradores de corrente contínua são apenas geradores de corrente alternada que possuem um retificador "mecânico".

Você pode construir geradores sem nenhum contato elétrico entre as partes móveis, mas não é possível construir comutadores sem eles.

Como é provável que esses contatos falhem sob uso constante, em ambientes sujos e vibrantes, é muito desejável não usá-los em carros. Eu também diria que, a menos que você construa uma muito cara, a resistência de contato pode ser maior do que a que você perde com um retificador de ponte.

O alternador tem que gerar muitos amperes em uma faixa muito ampla de velocidades de rotação. Além disso, a carga elétrica pode e mudará drasticamente de momento para momento.

Um dínamo de ímã fixo exigiria um sistema de regulação de tensão extremamente robusto para gerar as tensões e demandas necessárias.

Uma solução muito mais simples e, em minha opinião, mais elegante é o humilde alternador.

Apesar do que as pessoas pensam, os carros NÃO possuem um regulador de tensão. Eles realmente têm um "Regulador de Campo".

O alternador possui uma bobina de rotor rotativa que gera a parte MAGNET. Essa bobina é composta de várias voltas de fio relativamente fino. Ao redor desse rotor está o estator, que contém as bobinas de geração que são feitas de fios MUITO mais pesados, capazes de transportar o AMPS necessário para operar o seu carro.

Para manter uma tensão máxima constante na saída do alternador, a quantidade de eletro-magnetismo gerado pela bobina do rotor é regulada pelo regulador de campo. Como essa bobina tem uma alta resistência, ela não usa muita corrente para excitá-la. De fato, quando o motor não liga, ele é excitado pela bateria através da luz de carga.

A vantagem disso é que, se você não estiver usando energia, o alternador produzirá muito pouca carga no motor. Quando você precisar de energia, ela estará disponível quase instantaneamente.

As peças são simples, baratas, confiáveis ​​e eficientes.

BTW: Alternador é um pouco impróprio. O alternador do seu carro produz corrente contínua, não corrente alternada, tudo com uma ondulação significativa. Todos os itens acima estão contidos na maioria dos alternadores. Gerador teria sido um nome melhor.

Então, por que você não pode fazer algo semelhante com um dínamo? Ou seja, substitua os ímãs permanentes por eletroímãs. Bem, a verdade é que você poderia. No entanto, você deve perceber que um dínamo é simplesmente um alternador com um retificador mecânico.Um dínamo requer um anel de comutação e escovas para ativar e desativar as bobinas no momento apropriado no ciclo de tensão.

Isso aumenta muito mais as despesas do que alguns diodos, apresenta problemas de desgaste e confiabilidade e é MUITO barulhento. Além disso, durante a comutação, há perdas envolvidas quando as bobinas são temporariamente interrompidas pela escova ou são deixadas em loop aberto e não fornecem energia.

Então, se você estivesse projetando uma fera assim, você pensaria, hum ... como me livrar desse retificador mecânico ... OOO ... Vamos usar essas novas coisas enroladas chamadas diodos ... antes que você perceba ... você está de volta ao que chamamos agora de alternador.

Provavelmente foi assim que a coisa foi inventada.

Outro ponto é que os alternadores com uma armadura e um campo fixos no rotor são regulados com mais facilidade e baixo custo. Somente a energia de campo CC precisa ser alimentada ao rotor, reduzindo assim a classificação dos anéis coletores em comparação com o comutador da máquina CC. Como as baterias de chumbo-ácido usadas nos carros têm uma resistência interna muito baixa e uma faixa tão estreita de DP de trabalho, qualquer sistema de carregamento acionado por um motor de combustão interna do veículo (com sua ampla faixa de rpm) requer controle / regulação. Um dínamo CC com um estator de PM exigiria que toda a saída da máquina fosse controlada. Um alternador pode ser regulado controlando a corrente de campo do rotor com um regulador eletrônico de potência relativamente baixa, com a saída da armadura do estator conectada diretamente a um bloco retificador e bateria sem contato em movimento.

Os alternadores têm um rotor que pode girar com muito mais velocidade sem se separar devido a forças centrífugas. Assim, ele pode gerar tensão suficiente, mesmo nas velocidades mais baixas, com a taxa de transmissão adequada da correia. Esse pode ser o principal motivo para usá-los em carros.