Ezért használnak az autók váltakozó áramot termelő generátort, amikor egyenárammal működnek

Gondolkozott már azon, hogy milyen áram folyik az autójában? Gyanítja, hogy egy varázsüvegben tartott villámot tartanak fogva? Persze, hogy nem. Te nem vagy neandervölgyi. Tudja, hogy van egy akkumulátor és egy generátor. Talán még azt is tudja, hogy az akkumulátor egyenáramot szolgáltat, amit az autó használ, de a generátor váltóáramot termel. Nem tűnik ez furcsának? Miért van ez?

Ez egy érdekes kérdés, mert egyszerűen nem tűnik értelmesnek. Ha az autóban minden 12 voltos egyenárammal működik, akkor az autógyártók miért nem használnak már generátorokat, amelyek gazdag, krémes egyenáramot termelnek? Miért lenne értelme váltakozó áramot termelni, amit aztán egyenárammá kell alakítani?

Amint valószínűleg kitaláltad, ennek jó oka van, és most megpróbálom elmondani neked.

Először is tisztázzuk, mit értünk AC és DC áram alatt. Az autók DC, egyenáramot használnak. Ezt a fajta áramot az akkumulátorok termelik, és egy állandó irányban áramlik. Ez a generátor által termelt áram típusa is, amit az 1900-as évek elejétől egészen az 1960-as évekig használtak az autókban.

A másik áramfajta a váltakozó áram, mivel periodikusan megfordul az iránya. Ez az a fajta áram, amihez bármelyik konnektoron keresztül hozzáférhetünk, és ezt használjuk otthonok, épületek, városok stb. áramellátására, mert könnyebben továbbítható nagy távolságokra. A legtöbb elektronikai eszköz – beleértve az autójában lévő szinte mindent – belsőleg egyenáramot használ, és a konnektorból érkező áramot váltóáramról egyenáramra kell átalakítania. Ezért van olyan sok elektronikus dolognak olyan nagy, téglány alakú dugója: belül van egy hardver a váltóáram egyenárammá alakítására (és némi hőre).

Szóval, még egyszer: miért is kellene az autó motorjáról meghajtani valamit, ami rossz áramot termel?

A válasz nagyjából csak annyi, hogy a generátorok egyszerűen jobban tudják a forgó mozgást árammá alakítani. Ez azonban nem volt mindig így. Nos, a nagyon-nagyon korai belsőégésű benzines autók magnetókat használtak, amelyek afféle nyers generátorok voltak a nagyon egyszerű, akkumulátorok nélküli autóelektromos rendszerekhez. Ezeket egy olyan ember fejlesztette ki, akinek a legjobb neve Hippolyte Pixii volt.

Most, itt van az igazi titok az egészben. Az egyenáramú generátorok (más néven dinamók) valójában váltóáramot is termelnek, mivel az armatúra (a pörgős rész) az állórészben (a külső “hajótest”, amely állandó mágneses mezővel rendelkezik) forog. Ahhoz, hogy ezt a fordított áramot egyenárammá alakítsák, kommutátort használnak. A kommutátor egy mechanikus eszköz, amely egy szegmentált hengert használ a forgó darabokon és néhány kefét az elektromos érintkezéshez.

Ez működik, de sok mechanikus alkatrész van benne, és a kefék néha kényes dolgok lehetnek. Mégis, ez volt a legjobb módja az egyenáram előállításának, ami az akkumulátor töltéséhez és az autó rendszereinek működtetéséhez szükséges.

A generátor egyszerűbb és könnyebb, de nem adja ki azt az egyenáramot, amit egy autó igényel. A mechanikus átalakítás alapvetően csak egy generátort eredményez, tehát mi értelme van a generátornak?

Nos, nem volt értelme egészen az 1950-es évek végéig, amikor is megjelent a szilárdtest-elektronikus megoldás a váltakozó áram egyenárammá alakítására, a szilícium diódás egyenirányítókon keresztül.

Ezek az egyenirányítók (néha diódahídnak is nevezik őket) sokkal jobb munkát végeztek a váltóáram egyenárammá alakításában, ami lehetővé tette az egyszerűbb és robusztusabb generátorok használatát az autókban. Az első autógyártó, aki valóban kifejlesztette és piacra dobta ezt az ötletet, a Chrysler volt, amely a védelmi minisztérium által támogatott kutatómunkának köszönhetően már rendelkezett tapasztalatokkal az egyenirányítók és az elektronikus feszültségszabályozók terén.

Az első autó, amely szériában váltógenerátorral volt felszerelve, ha hiszik, ha nem, az 1960-as Plymouth (bár eleinte a Valiantot saját márkának szánták) Valiant volt. A generátor néhány azonnal látható előnye az volt, hogy alacsony fordulatszámon, üresjáratban a generátor még mindig elég áramot termelt ahhoz, hogy az akkumulátort feltöltve tartsa – amire a legtöbb generátor nem volt képes.

Az alternátorok olcsóbbak, mint a generátorok, tovább tartanak, és több áramot termelnek a teljes fordulatszám-tartományban. Annyira nagy előrelépést jelentenek, hogy egyszerűen nem nagy dolog a váltóáramukat egyenárammá alakítani – legalábbis az olcsó, megbízható, szilárdtestes recitátorok kifejlesztése óta nem nagy dolog.

Szóval, foglaljuk össze: az összes módszer, amellyel áramot lehet előállítani úgy, hogy valamit mágneses mezőben forgatunk, vagy mágneses mezőt forgatunk valami körül, vagy bármi mást, váltakozó áramot eredményez, amit egyenárammá kell alakítani, hogy egy autóban használhassuk. A generátor ezt belsőleg és mechanikusan, kommutátorral és kefékkel oldja meg. A generátor ugyanezt a trükköt külsőleg, elektronikával végzi.

A végeredmény azonban egyenáram, és egy generátor plusz egyenirányító egyszerűen olcsóbb, robusztusabb és jobb abban, hogy a pörgést fényszórófényre vagy rádiózenére vagy ablaktörlők törlésére vagy bármi másra fordítsa.

Világos? Végül is van értelme!