La mayoría de los automóviles usan un generador de CA y luego convierten su voltaje en CC a través de un puente rectificador de diodos para cargar la batería de 12 voltios.
¿Por qué no se usaría una dinamo DC en su lugar?
¿Se debe a que la dinamo de CA brinda una mayor eficiencia?
(Incluso la bicicleta y la energía eólica usan dínamo / turbina de CA).
Respuestas:
No, no es por razones de eficiencia.
Los generadores de CC suelen tener conmutadores, es decir, contactos con escobillas que invierten la polaridad del voltaje en las pinzas del generador cada media rotación. En esencia, los generadores de CC son solo generadores de CA que tienen un rectificador "mecánico".
Puede construir generadores sin ningún contacto eléctrico entre las partes móviles, pero no puede construir conmutadores sin ellos.
Dado que es muy probable que tales contactos fallen con el uso constante, en entornos sucios y vibrantes, es muy deseable no usarlos en automóviles. También iría tan lejos como para decir que, a menos que construyas uno muy caro, la resistencia de contacto podría ser mayor que la que pierdes con un puente rectificador.
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El alternador TIENE que generar MUCHOS amperios en un rango muy amplio de velocidades de rotación. Además, la carga eléctrica puede y cambiará drásticamente de un momento a otro.
Una dinamo de imán fijo requeriría un sistema de regulación de voltaje extremadamente robusto para generar los voltajes y demandas requeridos.
Una solución mucho más simple y, en mi opinión, más elegante es el humilde alternador.
A pesar de lo que la gente piensa, los automóviles NO tienen un regulador de voltaje. En realidad tienen un "regulador de campo".
El alternador tiene una bobina de rotor giratorio que genera la parte MAGNET. Esta bobina se compone de muchas vueltas de cable relativamente delgado. Alrededor de ese rotor está el estator que contiene las bobinas de generación que están hechas de MUCHO cables más pesados capaces de transportar los AMPS que necesita para operar su automóvil.
Para mantener un voltaje máximo constante en la salida del alternador, el regulador de campo regula la cantidad de electromagnetismo generado por la bobina del rotor. Como esa bobina tiene una alta resistencia, no utiliza mucha corriente para excitarla. De hecho, cuando el motor no arranca, la batería lo excita a través de la luz de carga.
La belleza de esto es que si no está utilizando ninguna potencia, el alternador produce muy poca carga en el motor. Cuando necesita energía, está disponible casi al instante.
Las piezas son simples, baratas, confiables y eficientes.
Por cierto: el alternador es un poco inapropiado. El alternador de su automóvil produce CC, no CA, todo con una ondulación significativa. Todo lo anterior está contenido en la mayoría de los alternadores. Generador habría sido un mejor nombre.
Entonces, ¿por qué no puedes hacer algo similar con una dinamo? Es decir, reemplazar los imanes permanentes con electroimanes. Bueno, la verdad es que podrías. Sin embargo, debe darse cuenta de que una dinamo es simplemente un alternador con un rectificador mecánico. Una dinamo requiere un anillo de conmutación y cepillos para conectar y desconectar las bobinas en el momento apropiado del ciclo de voltaje.
Eso agrega mucho más gasto que unos pocos diodos, tiene problemas de desgaste y confiabilidad, y es MUY ruidoso eléctricamente. Además, mientras se conmuta, hay pérdidas involucradas cuando las bobinas se acortan temporalmente por el cepillo o se dejan en bucle abierto y no le dan ninguna potencia.
Entonces, si estuvieras diseñando una bestia así, pensarías, hmmm ... ¿Cómo puedo deshacerme de este rectificador mecánico ... OOO ... Vamos a usar estas nuevas cosas llamadas diodos ... antes de que te des cuenta ... estás de vuelta a lo que ahora llamamos el alternador.
Probablemente así fue como se inventó la cosa en primer lugar.
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Otro punto es que los alternadores con una armadura fija y un campo en el rotor se regulan más fácil y económicamente. Solo la alimentación de campo de CC debe alimentarse al rotor, por lo que se reduce la clasificación de los anillos colectores en comparación con un conmutador de máquina de CC. Dado que las baterías de plomo-ácido utilizadas en los automóviles tienen una resistencia interna muy baja y un rango de PD de trabajo tan estrecho, cualquier sistema de carga impulsado por un motor de combustión interna del vehículo (con su amplio rango de rpm) requiere control / regulación. Una 'dinamo' de CC con un estator PM requeriría el control de la salida completa de la máquina. Un alternador puede regularse controlando la corriente de campo al rotor con un regulador electrónico de potencia relativamente baja, la salida de la armadura del estator se conecta directamente a un bloque rectificador y batería sin contacto móvil.
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Los alternadores tienen un rotor que puede girar con mucha más velocidad sin romperse debido a las fuerzas centrífugas. Por lo tanto, puede generar suficiente voltaje incluso a las velocidades de ralentí más bajas, con la relación de transmisión adecuada de la correa. Esta podría ser la razón principal para usarlos en automóviles.
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