Ecco perché le auto usano alternatori che producono corrente alternata quando funzionano a corrente continua

Ti sei mai chiesto dell’elettricità che scorre nella tua auto? Sospettate che ci sia un fulmine prigioniero tenuto in un barattolo magico? Certo che no. Non sei un uomo di Neanderthal. Sai che ci sono una batteria e un alternatore. Potresti anche sapere che la tua batteria fornisce corrente continua che l’auto usa, ma il tuo alternatore genera corrente alternata. Non ti sembra strano? Perché?

È una domanda interessante perché non sembra avere senso. Se tutto nella vostra auto funziona con 12 volt di corrente continua, perché le case automobilistiche non usano più i generatori, che producono una ricca e cremosa elettricità continua? Perché avrebbe senso generare corrente alternata e poi doverla convertire in corrente continua?

Come probabilmente hai intuito, c’è una buona ragione, e ora cercherò di spiegartela.

Primo, chiariamo cosa intendiamo per elettricità AC e DC. Le automobili usano la DC, la corrente continua. È il tipo di elettricità prodotta dalle batterie, e scorre in una direzione costante. È anche il tipo di elettricità prodotta da un generatore, che è stato usato nelle automobili dall’inizio del 1900 fino agli anni ’60.

L’altro tipo di corrente è la corrente alternata poiché inverte periodicamente la direzione. Questo è il tipo di elettricità a cui si accede tramite qualsiasi presa a muro, e la usiamo per alimentare case, edifici, città e così via, perché è più facile da trasmettere a lunghe distanze. La maggior parte dei dispositivi elettronici, compreso quasi tutto quello che c’è nella tua auto, utilizza internamente la corrente continua e deve convertire l’energia della presa a muro da CA a CC. Ecco perché così tante cose elettroniche hanno quelle grandi spine simili a mattoni: c’è dell’hardware all’interno per cambiare la corrente alternata in continua (e un po’ di calore).

Quindi, ancora, perché guidare qualcosa dal motore di un’auto che produce il tipo sbagliato di elettricità?

La risposta è praticamente solo che gli alternatori sono semplicemente migliori nel trasformare il moto rotatorio in elettricità. Questo non è sempre stato il caso, però. Beh, le primissime auto a benzina a combustione interna usavano i magneti, che erano una sorta di alternatori grezzi per sistemi elettrici automobilistici molto semplici senza batterie. Questi sono stati sviluppati da un uomo con il miglior nome di sempre, Hippolyte Pixii.

Ora, ecco il vero segreto di tutto questo. I generatori a corrente continua (noti anche come dinamo) in realtà producono anche corrente alternata mentre l’armatura (la parte rotante) gira all’interno dello statore (lo “scafo” esterno che ha un campo magnetico costante). Per trasformare questa corrente inversa in elettricità DC, si usa un commutatore. Un commutatore è un dispositivo meccanico che usa un cilindro segmentato sulle punte rotanti e alcune spazzole per fare contatto elettrico.

Questo funziona, ma ci sono molte parti meccaniche e le spazzole a volte possono essere cose pignole. Tuttavia, questo era il modo migliore per ottenere corrente continua, che è ciò di cui hai bisogno per caricare la batteria e far funzionare i sistemi dell’auto.

Un alternatore è più semplice e leggero, ma non produce la corrente continua che un’auto vuole. La conversione meccanica fondamentalmente crea solo un generatore, quindi, qual è il punto di un alternatore?

Beh, non c’era nessun punto fino alla fine degli anni ’50, quando è arrivata una soluzione elettronica a stato solido per convertire la corrente alternata in continua, tramite raddrizzatori a diodi al silicio.

Questi raddrizzatori (a volte chiamati ponte di diodi) facevano un lavoro molto migliore nel convertire la corrente alternata in corrente continua, che permetteva l’uso di alternatori più semplici e robusti nelle automobili. La prima casa automobilistica a sviluppare veramente questa idea e a portarla sul mercato fu la Chrysler, che aveva esperienza con i raddrizzatori e i regolatori di tensione elettronici grazie al lavoro di ricerca sponsorizzato dal Dipartimento della Difesa.

La prima auto ad avere un alternatore di serie fu, che ci crediate o no, la Plymouth del 1960 (anche se, all’inizio, volevano che la Valiant fosse un marchio proprio) Valiant. Alcuni dei vantaggi più immediatamente evidenti dell’alternatore erano che a bassa velocità al minimo, l’alternatore produceva ancora abbastanza corrente per mantenere la batteria carica, cosa che la maggior parte dei generatori non poteva fare.

Gli alternatori sono più economici dei generatori, durano più a lungo e producono più corrente in tutta la gamma di velocità. Sono solo un miglioramento tale che non è un grosso problema convertire la loro corrente alternata in corrente continua – beh, almeno non è stato un grosso problema da quando è stato sviluppato il recitatore a stato solido, economico e affidabile.

Così, ricapitoliamo: tutti i metodi per produrre elettricità facendo girare qualcosa all’interno di un campo magnetico o facendo girare un campo magnetico intorno a qualcosa o qualsiasi altra cosa producono corrente alternata, che deve essere trasformata in corrente continua per essere usata in una macchina. Un generatore gestisce questo internamente e meccanicamente con un commutatore e delle spazzole. Un alternatore fa lo stesso trucco esternamente con l’elettronica.

Il risultato finale, però, è la corrente continua, e un alternatore più raddrizzatore è semplicemente più economico, più robusto, e migliore nel trasformare la rotazione in luce dei fari o musica della radio o tergicristalli o qualsiasi altra cosa.

Vedi? Ha senso dopo tutto!