La mayoría de los autos usan un generador de CA y luego convierten su voltaje a CC a través de un rectificador de diodo puente para cargar la batería de 12v. ¿Por qué no se usaría una dinamo DC en su lugar?
¿Es porque la dinamo AC da mejor eficiencia? (Incluso la bicicleta y la energía eólica utilizan un dinamo / turbina de CA).
No, no es por razones de eficiencia.
Los generadores de CC suelen tener conmutadores, es decir, contactos con cepillos que invierten la polaridad de la tensión en las pinzas del generador cada media rotación. En esencia, los generadores de CC son solo generadores de CA que tienen un rectificador "mecánico".
Puedes construir generadores sin contactos eléctricos entre las partes móviles, pero no puedes construir conmutadores sin esos.
Dado que es muy probable que dichos contactos fallen en uso constante, en ambientes sucios y vibrantes, es muy conveniente no usarlos en automóviles. También me atrevería a decir que, a menos que construyas uno muy caro, la resistencia de contacto podría ser mayor que la que pierdes con un puente rectificador.
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.
Apesardeloquepienselagente,losautosNOtienenunreguladordevoltaje.Realmentetienenun"Regulador de campo".
El alternador tiene una bobina de rotor giratorio que genera la pieza MAGNET. Esta bobina se compone de muchas vueltas de alambre relativamente delgado. Alrededor de ese rotor se encuentra el estator que contiene las bobinas de generación que están hechas de cables MUCHO más pesados capaces de transportar los AMPS que necesita para operar su automóvil.
Para mantener un voltaje máximo constante en la salida del alternador, la cantidad de electromagnetismo generado por la bobina del rotor está regulada por el regulador de campo. Dado que esa bobina tiene una alta resistencia, no usa mucha corriente para excitarla. De hecho, cuando el motor no arranca, se excita desde la batería a través de la luz de carga.
Lo bueno de esto es que si no está usando ninguna potencia, el alternador produce muy poca carga en el motor. Cuando necesitas energía, está disponible casi instantáneamente.
Las piezas son simples, baratas, confiables y eficientes.
BTW: el alternador es un nombre poco apropiado. El alternador de su automóvil produce CC, no CA, todo ello con una ondulación significativa. Todo lo anterior está contenido dentro de la mayoría de los alternadores. Generador habría sido un mejor nombre.
Entonces, ¿por qué no puedes hacer algo similar con una dinamo? Eso es 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 encender y apagar las bobinas en el momento adecuado en el ciclo de voltaje.
Eso agrega mucho más gasto que unos pocos diodos, tiene problemas con el desgaste y la confiabilidad, y es MUY ruidoso eléctricamente. Además, mientras se conmuta, existen pérdidas cuando el cepillo hace un cortocircuito temporalmente en las bobinas o se deja abierto y no le da ningún poder.
Entonces, si estuvieras diseñando una bestia así, pensarías, hmmm ... ¿cómo me deshago de este rectificador mecánico ... OOO ... Vamos a usar estas cosas nuevas y llamativas llamadas diodos ... antes de que te des cuenta? . estás de vuelta en lo que ahora llamamos el alternador.
Probablemente así es como se inventó la cosa en primer lugar.
Otro punto es que los alternadores con una armadura fija y un campo en el rotor son más fáciles y económicos de regular. Solo la alimentación de campo de CC debe alimentarse al rotor, lo que reduce la clasificación de los anillos deslizantes 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, por lo tanto, un rango reducido de PD de trabajo, 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 que se controlara la salida total de la máquina. Se puede regular un alternador controlando la corriente de campo al rotor con un regulador electrónico de potencia relativamente baja, la salida del inducido del estator se conecta directamente a un bloque rectificador y una batería sin contacto móvil.