Většina automobilů vyrobených v Severní Americe před rokem 1950 používala 6voltové baterie. Toto napětí bylo adekvátní vzhledem k nízkým energetickým nárokům vozidel v té době. Během druhé světové války a po ní však ceny mědi vzrostly a auta přidala další řídicí obvody, motory a elektronická zařízení. V polovině 1950. let byly 12voltové automobilové elektrické systémy normou pro nová auta.
Vyšší napětí šetřilo peníze a bylo spolehlivější. Ohmův zákon říká, že pro stejné množství energie v obvodu zdvojnásobení napětí sníží množství požadovaného proudu na polovinu. Jednoduše řečeno, vyšší proud vyžaduje větší dráty.
Změna na 12 voltů tedy znamenala, že k přenosu energie do vozidla bylo potřeba méně mědi. Pokrok v technologii baterií navíc vytvořil 12voltové baterie stejné velikosti jako 6voltové baterie.
Vysokonapěťové systémy mají další výhody:
- Motory a další elektrické komponenty byly vyrobeny s menším množstvím mědi.
- Elektrická relé a motorové kartáče vydržely déle.
- Poklesy napětí způsobené špatným připojením jsou sníženy.
- Při startování motoru dochází k menšímu namáhání olověných akumulátorů.
- Spouštěče s vyšším točivým momentem by mohly být vyrobeny tak, aby zvládaly motory s vyšší kompresí.
Vlákna žárovek musela být tlustší, aby vytvářela stejné množství světla, ale protože moderní auta používají málo žárovek, pokud vůbec nějaké, je tento problém sporný.
24-voltové automobilové systémy
24voltové systémy mají podobné výhody než 12voltové systémy. Lze použít menší, lehčí kabelové svazky, elektromotory stejné velikosti jsou výkonnější a účinky úbytků napětí jsou minimalizovány.
Tyto vysokonapěťové elektrické systémy jsou z těchto důvodů běžné v komerčních, průmyslových a vojenských vozidlech. Tato vozidla obvykle používají vznětové motory s vysokou kompresí, takže jsou vyžadovány výkonné startéry. Spolehlivost se zvyšuje díky menšímu počtu problémů s poklesy napětí.
Osobní a nákladní automobily na spotřebitelské úrovni, dokonce ani ty s dieselovými motory, nepoužívají 24voltové systémy hlavně proto, že levné baterie se dodávají ve velikostech 12V, takže by byly potřeba dvě. Většina komponentů a příslušenství pro maloobchodní vozidla je navíc navržena pro 12voltové napájení.
36V vozidla a vybavení
Systémy 36 a vyššího napětí nejsou v komerčních a průmyslových zařízeních neobvyklé. Tak vysoká napětí jsou vyžadována pro vozidla, která používají k pohonu elektromotory místo spalovacích motorů, protože požadavky na elektrický proud jsou tak vysoké, že by rozměry kabelů byly směšně velké.
V této třídě zařízení jsou zahrnuty vysokozdvižné vozíky, tahače a transportéry osob. Vysokonapěťové systémy využívají také golfové vozíky a elektromobily. Obvykle se místo olověných typů používá několik baterií s hlubokým cyklem, které se denně dobíjejí.
Vliv vysokonapěťových systémů na výkon alternátoru
De facto standardem pro konstrukci alternátoru je alternátor Lundell. Není to nejúčinnější design, ale snadno se staví. Pokud je, řekněme, standardní 14V alternátor Lundell použit v systému s vyšším napětím, jeho křivka výkonu versus napětí se při vyšších otáčkách stává nepraktickou.
Lundellův alternátor lze převinout, aby správně fungoval při vyšších napětích zvýšením počtu statorových vinutí při současném zmenšení velikosti vodiče, ale levnější metody, které využívají další elektronické obvody, překonávají toto omezení nákladově efektivněji. Elektronicky je dokonce možné vytvořit alternátory se dvěma napětími.
Odkud odtud?
Pravděpodobně jsme dosáhli plató v napětí pro auta a další vozidla. Byly navrženy systémy s vyšším napětím pro osobní vozidla, ale i když mají automobily více elektronických prvků, spotřeba energie jednotlivých zařízení klesá. Nečekejte tedy, že se brzy dočkáte autobaterií s vyšším napětím.
