Warum werden Generatoren zur Erzeugung von Gleichstrom verwendet?

Bei Automobilen können Sie sicher sein, dass Lichtmaschinen inklusive Gleichrichter günstiger in der Herstellung sind. Sie haben Schleifringe, damit die Erregung gesteuert werden kann, um die Ausgangsspannung bei sich ändernder Drehzahl und Last zu regulieren. Der Wirkungsgrad ist wahrscheinlich vergleichbar mit einem Gleichstromgenerator mit Kommutator, aber die Automobilhersteller haben wahrscheinlich nur an die Herstellungskosten gedacht, als sie vor etwa 50 Jahren von Kommutatorgeneratoren umgestiegen sind.

Es gibt weniger DC-Generatoren, die größer sind als Autogeneratoren, aber einige werden speziell für die Verwendung mit Windkraftanlagen hergestellt. Einige von ihnen haben Permanentmagnete und keine Schleifringe. Einige von ihnen haben AC-DC-AC-Wandler, um sowohl Batterieenergiespeicherung als auch AC-Ausgang zu haben. Sie sollen in puncto Effizienz mit anderen Arten von Generatorsystemen konkurrenzfähig sein. Sie sind auch attraktiv, weil sie mit niedrigeren Geschwindigkeiten laufen können, wodurch die Notwendigkeit eines geschwindigkeitserhöhenden Getriebes entfällt.

RC-Car-Motoren können entweder Permanentmagnet-Gleichstrommotoren mit Kommutatoren oder bürstenlose Gleichstrommotoren sein. Die bürstenlosen Motoren können als Wechselstromgeneratoren verwendet werden und der Ausgang kann gleichgerichtet werden, um Gleichstrom bereitzustellen. Die Ausgangsspannung ist in beiden Fällen proportional zur Drehzahl, daher benötigen beide elektronische Regler, um einen konstanten Gleichstrom bereitzustellen. Die bürstenlosen Gleichstrommotoren sind wahrscheinlich etwas effizienter. Ich vermute, dass sie etwas hochwertiger sind, weil sie Teil eines teureren Systems sind, das einschließlich des elektronischen Fahrtenreglers erforderlich ist, um sie zu verwenden.

Bürsten und Kommutatoren, die tatsächlich Strom schalten müssen, sind oft deutlich verschleißanfälliger als Schleifringkörper, die keine Schaltfunktionen übernehmen müssen. Dieser übermäßige Verschleiß entsteht, weil es schwierig ist, eine glatte Oberfläche mit mehreren getrennten Kontakten herzustellen (ohne dass der Abstand zwischen den Kontakten höher oder niedriger als die umgebenden Kontakte selbst ist), und weil das Schalten von Kontakten unter Last sie zusätzlich belastet; Während ein Motor oder Generator mit vielen Wicklungen den Kommutator geringeren Schaltbelastungen aussetzt als einer mit weniger, erzeugt ein nicht schaltender Schleifring keine.

Regenerative Bremssysteme beinhalten normalerweise die Verwendung von DC-Antriebsmotoren, da die magnetische Kopplung stärker ist als die von AC-Generatoren. Natürlich verwenden Wirbelstrombremssysteme eine feste Scheibe, wie z. B. in Straßenbahnen und Zügen, aber die Energie, die beim Bremsen als Wärme an die Räder abgegeben wird, kann nicht einfach als elektrische Energie zum Laden einer Batterie aufgenommen werden, es sei denn, man überdenkt die Bürstensysteme und Kommutatoren werden unter Verwendung moderner Materialien eingesetzt.