알터네이터(Alternator)는 교류(AC: Alternating Current) 발전기를 일컫는다.
60Hz 교류는 1초에 60회 (+)와 (-)를 교차하는 사이클을 갖는데 다이오드를 이용하여 (-) 부분을 제거하면 직류가 된다. 직류발전기로는 늘어나는 전기부하를 감당할 수 없어서 1960년 크라이슬러사가 여러모로 장점이 많은 교류용 발전기를 처음으로 채택했다. 직류 발전기와 교류발전기가 혼재하던 시절에 혼동을 피하기 위해 교류발전기를 알터네이터라고 불렀는데 지금은 거의 모든 자동차용 발전기가 교류발전기이지만 알터네이터라 부른다,
그냥 발전기라도 불러도 좋고 또 제네레이터라는 명칭은 나라 안팎에서 통용되고있으며 미국인들은 흔히 "젠"Gen)"이라고 부르기도 한다.
통계에 의하면 1960년에 출고한 세계 승용차의 알터네이터 - 출력은 평균 300W였으나 2000년에는 1,400W에 달했다고 한다. 승용차용 알트전압 약 14V로 계산하면 21A에서 100A로 무려 5배나 증가한 셈이다. 해마다 신형 출고 모델에는 전기,전자장치와 각종 편의 자동시스템이 추가되는 추세이므로 알트출력은 자꾸 증가 하는추세이다 최신형 모델 BMW 알트는 정격출력이 140A에 달한다. 현재 12V 순정품 알트는 모델에 따라 다르지만 정격 185A, 피크 230A까지 고출력 컨버젼 이 되고있다.
위의그림을 보면 알트 풀리의 직경은 엔진크랭크 풀리의 직경에 비해 1/2(대형 버스나 트럭)내지 1/3(소형 승용차)이므로 엔진 RPM(분당 회전수)보다 알트풀리의 RPM은 2~3배 빠르며 최고 15,000RPM에 달하기도 한다. 알트의 정격출력은 동작온도 80℃ 또는 실내온도 23℃를 기준으로 시험한다.
위 그림의 출력곡선(청색) 중 n0는 출력 없이 정격전압에 도달하는 회전속도로서 약 1,000RPM 안팎이된다.
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엔진공회전 알트풀리 회전속도(nL), 엔진공회전 알트출력(IL): 차량이 기본적으로 필요로 하는 전력은 엔진공회전 속도에서 공급 받을 수 있어야 한다. 이때의 알트 풀리 회전속도는 1,500 ~ 1,800 RPM에 달하는데 알트 크기에 따라 차이가 있다
정격출력 회전속도(nN), 정격출력(IN): 4,000 ~6,000RPM로서 이런 풀리 회전속도 차이는 알트 크기마다 차이가 있다. 대형 차량용 알트는 엔진과 풀이의 회전비가 낮은 반면 소형 승용차 알트는 높기 때문이다.
최대회전속도(Nmax), 최대출력(Imax): 롤러 베아링, 브러쉬, 냉각 팬 등의 성능때문에 알트 회전속도를 무한정 높일 수 없으며, 따라서 알트마다 최대출력 또한 한계가 있다. 알트의 최대회전속도는 승용차용 소형 알트의 경우 15,000 ~ 18,000 RPM, 화물차나 버스용 알트의 최대회전속도는 8,000 ~ 15,000RPM에 달한다.
커팅인 속도(nA: Cutting-in speed): 공회전 출력 이상의 전류를 공급하게 되는 회전속도. 이것은 사전 여자, 로터의 잔류 여자력, 배터리 전압 그리고 회전속도의 변동률에 따라 달라진다.
동력특성 곡선(P1): 알트 구동력은 드라이브-벨트를 계산하는데 가장 중요한 요소이다. "알트의 효율 = I(알트의 출력)/P1(엔진이 전달하는 구동력)"이다. 위 그림에서 보듯이 알트풀리 회전에 필요한 구동력은 저속에서 크고 중속에서는 완만하게 증가하고 고속에서 다시 커진다. 고속회전에서는 냉각팬 가동에 더 큰 힘이 들기 때문이다
알트의 정격출력은 소요전력의 1.3배 이상이 좋다. 여유가 있으면 기기의 동작도 원만할 뿐 아니라 공회전이나 단거리 주행만으로도 배터리 충전이 확실하고, 과부하 때문에 알트 수명이 짧아질 우려가 적다. 자동차회사가 출고순정 알트의 제원을 미주알 고주알 공표하는 경우는 거의 없다. 하지만 큰 마음 먹고 고출력 알터네이터로 교체, 장착할 때는 필요한 전력을 먼저 계산하고 다음에 알트의 출력을 자세히 확인하는 것이 매우 중요하다.
자료출처:바텐더