Voilà pourquoi les voitures utilisent des alternateurs produisant du courant alternatif alors qu’elles fonctionnent en courant continu

Vous êtes-vous déjà posé des questions sur l’électricité qui circule dans votre voiture ? Vous soupçonnez qu’il y a un éclair captif retenu dans un bocal magique ? Bien sûr, vous ne le faites pas. Vous n’êtes pas un homme de Neandertal. Vous savez qu’il y a une batterie et un alternateur. Vous savez peut-être même que votre batterie fournit du courant continu que la voiture utilise, mais que votre alternateur génère du courant alternatif. Cela ne vous semble-t-il pas bizarre ? Pourquoi cela ?

C’est une question intéressante parce que cela ne semble pas avoir de sens. Si tout dans votre voiture fonctionne sur 12 volts de courant continu, pourquoi les constructeurs automobiles n’utilisent-ils plus de générateurs, qui produisent une électricité continue riche et crémeuse ? Pourquoi serait-il logique de produire du courant alternatif, puis de devoir le convertir en courant continu ?

Comme vous l’avez probablement deviné, il y a une bonne raison, et je vais essayer de vous l’expliquer maintenant.

D’abord, clarifions ce que nous entendons par électricité CA et CC. Les voitures utilisent le courant continu, ou DC, pour Direct Current. C’est le type d’électricité produit par les batteries, et il circule dans une direction constante. C’est aussi le type d’électricité produit par un générateur, qui était utilisé dans les automobiles du début des années 1900 jusqu’aux années 1960.

L’autre sorte de courant est le courant alternatif car il inverse périodiquement le sens. C’est la sorte d’électricité à laquelle on accède par n’importe quelle prise murale, et nous l’utilisons pour alimenter les maisons et les bâtiments, les villes et ainsi de suite, car il est plus facile de transmettre sur de longues distances. La plupart des appareils électroniques – y compris presque tout ce qui se trouve dans votre voiture – utilisent le courant continu en interne et doivent convertir le courant de la prise murale du courant alternatif au courant continu. C’est pourquoi tant de choses électroniques ont ces grosses fiches en forme de brique : il y a du matériel à l’intérieur pour changer le CA en CC (et un peu de chaleur).

Donc, encore une fois, pourquoi faire fonctionner quelque chose à partir du moteur d’une voiture qui produit le mauvais type d’électricité ?

La réponse est à peu près juste que les alternateurs sont juste meilleurs pour transformer le mouvement rotatif en électricité. Cela n’a pas toujours été le cas, cependant. Les toutes premières voitures à essence à combustion interne utilisaient des magnétos, qui étaient en quelque sorte des alternateurs rudimentaires pour des systèmes électriques automobiles très simples sans batterie. Ils ont été développés par un homme avec le meilleur nom de tous les temps, Hippolyte Pixii.

Maintenant, voici le vrai secret de tout cela. Les générateurs DC (également connus sous le nom de dynamos) produisent en fait également du courant alternatif car l’armature (la partie en rotation) tourne à l’intérieur du stator (la « coque » extérieure qui a un champ magnétique constant). Pour transformer ce courant inversé en électricité continue, on utilise un collecteur. Un collecteur est un dispositif mécanique qui utilise un cylindre segmenté sur les mèches tournantes et quelques balais pour établir un contact électrique.

Cela fonctionne, mais il y a beaucoup de pièces mécaniques et les brosses peuvent parfois être des choses capricieuses. Pourtant, c’était la meilleure façon d’obtenir du courant continu, ce dont vous avez besoin pour charger la batterie et faire fonctionner les systèmes d’une voiture.

Un alternateur est plus simple et plus léger, mais ne produit pas le courant continu qu’une voiture veut. Convertir mécaniquement ne fait fondamentalement qu’un générateur, alors, quel est l’intérêt d’un alternateur ?

Eh bien, il n’y avait aucun intérêt jusqu’à la fin des années 1950, quand une solution électronique à l’état solide pour convertir le courant alternatif en courant continu est apparue, via des redresseurs à diodes de silicium.

Ces redresseurs (parfois appelés pont de diodes) faisaient un bien meilleur travail de conversion du courant alternatif en courant continu, ce qui permettait d’utiliser des alternateurs plus simples et plus robustes dans les voitures. Le premier constructeur automobile à vraiment développer cette idée et à la mettre sur le marché fut Chrysler, qui avait une expérience des redresseurs et des régulateurs de tension électroniques grâce à des travaux de recherche financés par le ministère de la Défense.

La première voiture à être équipée de série d’un alternateur était, croyez-le ou non, la Plymouth 1960 (bien que, au début, ils voulaient que Valiant soit sa propre marque) Valiant. Certains des avantages les plus immédiatement apparents de l’alternateur étaient qu’à faible vitesse de ralenti, l’alternateur produisait encore suffisamment de courant pour maintenir la batterie chargée – quelque chose que la plupart des générateurs ne pouvaient pas faire.

Les alternateurs sont moins chers à fabriquer que les générateurs, ils durent plus longtemps, et ils produisent plus de courant sur toute la plage de vitesse. Ils sont juste tellement une amélioration que ce n’est tout simplement pas un gros problème de convertir leur AC en DC – du moins, ce n’est pas un gros problème depuis le développement du réacteur à semi-conducteurs bon marché et fiable.

Donc, récapitulons : toutes les méthodes de fabrication d’électricité en faisant tourner quelque chose à l’intérieur d’un champ magnétique ou en faisant tourner un champ magnétique autour de quelque chose ou quoi que ce soit aboutissent à du CA, qui doit être transformé en CC pour être utilisé dans une voiture. Un générateur s’en charge de manière interne et mécanique avec un collecteur et des balais. Un alternateur tire le même tour avec externe avec l’électronique.

Le résultat final, cependant, est le courant continu, et un alternateur plus redresseur est juste moins cher, plus robuste, et meilleur pour transformer le filage en lumière de phare ou en musique de radio ou en essuyage d’essuie-glace ou autre.

Vous voyez ? C’est logique après tout !