Gamla 12/24V likströmsgeneratorer vs moderna "växelströmmare"?

[JohnA]

Denna tråd har sin uppenbarliga koppling till den jag nyss startade om att bygga litet ångdrivet elverk, men jag tycker det är två olika delar som kan diskuteras var för sig.

Bilgeneratorer tycks vara generallt usla vad verkningsgraden beträffar. I en bil har detta hittills inte spelat någon större roll, eftersom elbehovet ändå är försvinnande litet i förhållande till den mängd bränsle som går åt för att få bilen att röra sig. Det kan vad jag förstått röra sig om flera 100 Watt enbart i likriktarförluster hos en växelströmsgenerator. Hur är det då med de gamla likströmsgeneratorerna i jämförelse? Det jag tror mig veta om dessa är att de krävde mer snurr på motorn för att börja ladda, och att de i förhållande till storlek och vikt gav betydligt mindre effekt, men nu är det framför allt verkningsgraden jag funderar över. Järnförluster finns förstås precis som i växelströmsgeneratorn, men då i rotorn i stället för i statorn. I stället för spänningsfallet i sex likriktardioder har likströmsgeneratorn rimligtvis någon grad av förluster i kolborstarna. Om fakta pekar på att kolborstade maskiner så som truckmotorer och gamla likströmsgeneratorer har bättre verkningsgrad än de flesta växelströmsgeneratorer man hittar i halvgamla bilar, blir det självklart vad jag ska leta efter till ett litet elverk för långsam batteriladdning hemma på gården.

[borsdorfer]

Det finns likströmsmaskiner med permanentmagneter. Bäst verkningsgrad vid låg effekt. Spänningen beror på vartalet.

[torbjorn]

Likströmsgeneratorerna för bilbruk är nog inte mycket bättre än en växelströmsgenerator när det gäller verkningsgrad.  Visserligen slipper man ju diodspänningsfallen, men man får fortfarande en hel del belastningsförluster pga rotorlindningens resistans och spänningsfall mellan kol och kollektor. Och magnetiseringsförluster, järnförluster torde nog vara i stort sett desamma.

Jag anser fortfarande att den bästa lösningen ur verkningsgradssynpunkt är att välja en överdimensionerad växelströmsgenerator och ta ut så låg ström ur den att belastningsförlusterna inte spelar så stor roll. Kanske 20-30 % av märkström.  Och så kör man den på "lagom" högt varvtal. Varvtalet ska vara så högt att den inte behöver magnetiseras onödigt hårt för att hålla spänningen uppe (på så vis slipper man ju både järnförluster och det mesta av fältlindningens strömförbrukning), men inte så högt att mekaniska förluster från kylfläkt etc , hysteres- och virvelströmsförluster mm börjar bli alltför besvärande.   Jag kan tänka mig att idealvarvtalet för en normal gammal bilgenerator (t ex en Bosch K1) ligger runt 3000 r/min när den går lätt belastad, något högre om man måste belasta generatorn hårdare.

Likriktarförlusterna tror jag var större på de äldsta växelströmsgeneratorerna från omkring 1970, senare har diodspänningsfallen under belastning sjunkit litegrann. Vill man få ner dem ännu mer skulle man kunna överväga att göra sig en brygga med kraftiga schottkydioder istället för vanliga kiseldioder.  Dioderna som används i 5 V-likriktaren i större PC-nätdelar skulle nog kunna komma till användning där.
Om även schottkydioderna anses ha för stort framspänningsfall, så skulle man kunna överväga att börja blanda in modern kraftelektronik och göra en aktiv brygga med mosfettransistorer.