Iade Electricidad y Electronica Del Automovil - 07

ELECTRICIDADY ELECTRNICAAUTOMOTRIZ

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Sistema de cargaEL SISTEMA DE CARGA

El sistema de carga est compuesto de tres compo-nentes esenciales: El Alternador (generador de corrien-te alterna), el Regulador y un Indicador.

EL ALTERNADORLa parte ms importante del sistema de carga es el

alternador. El alternador es la fuente de voltaje. Unalternador sencillo consiste en un conductor enrolla-do y rodeado de un campo magntico rotatorio. Un rec-tificador de diodos se usa para convertir la corrientealterna en corriente contnua para usarse en el siste-ma elctrico del vehculo.

REGULADOREl regulador de voltaje realiza ms que simplemente

regular el voltaje. Limita el voltaje de salida del gene-rador, puede controlar la salida de corriente del alter-nador y puede usarse para abrir y cerrar el circuito defuente a batera.

INDICADORESSi bien el indicador no es una parte exigida del siste-

ma de carga, es esencial para el funcionamiento se-guro en al mayora de los vehculos.

El indicador puede ser una lmpara de advertencia oun medidor. Ambos tipos se montan sobre le panel deinstrumentos de tal manera que el conductor puededarse cuenta de los problemas en el sistema de car-ga.

Los indicadores del tipo medidor pueden ser de dosclases: un Ampermetro o un Voltmetro. El Amperme-tro mide el flujo de corriente del alternador y la bateraal resto del sistema elctrico. El voltmetro revisa elvoltaje del sistema. Si ocurre una falla parcial o com-pleta en el sistema de carga el voltmetro o el amper-metro mostrarn el problema.

Los indicadores de tipo lmpara de advertencia seencienden cuando el voltaje del alternador es menorque el voltaje de la batera. La desventaja de este sis-tema es que la carga de la batera est baja y la salidadel generador est baja tambin, el sistema no le ad-vertir al conductor de un problema inminente. Sinembargo, las lmparas de advertencia son mucho

menos costosas que los medidores y son ms fcilesde comprender, as que la mayori de los autos mo-dernos las usan.

CONSIDERACIONESSOBRE EL ALTERNADOR

El consumo de energa elctrica en los automvilescrece constantemente influyendo en esto los diversosdispositivos que se agregan para mayor comodiad delusuario, sin nimo de enumerarlos en su totalidad,mencionaremos algunos de ellos: luces de marchaatrs- luces de posicin- luces de freno- luz de paten-te- luz interior de bal- acondicionador de aire- luz inte-rior en el techo- encendedor de cigarrillos- reloj elctri-co- luces del tablero de instrumento- radio- rel de arran-que- sistema de encendido- bocinas- faros- limpiapa-rabrisas- levanta vidrios elctricos, etc.

Los consumos mencionados pueden no efectuarsesimultneamente, pero bajo ciertas condiciones, porejemplo, durante el recorrido nocturno, se llega fcil-mente a una demanda de 60 Amper utilizando unabatera de 12 volt.

Esta situacin, aunque no sea permanente, sometea la batera a un duro trabajo, sobre todo si el autom-vil realiza viajes frecuentes de noche o con muchasparadas. No debemos olvidar que al arrancar el motorse produce una violenta descarga de la batera queaunque de poca duracin, de repetirse varias veces,no permite una recarga efectiva.

Tampoco debemos olvidar que el automvil que cir-cula en las grandes ciudades est obligado a hacerloa baja velocidad en muchos casos e incluso a perma-necer detenido con el motor en marcha.

PRINCIPIOS DEFUNCIONAMIENTODEL ALTERNADOR

En la figura 1 se representa un alternador elemen-tal, puede observarse el rotor formado simplementepor un imn giratorio y el estator constitudo por unasola espira. Al girar el imn sus lneas de fuerza cor-tan a la espira induciindole una corriente en el senti-do indicado. En la figura 2 el rotor, a raz de su movi-miento circular, ha cambiado de posicin y la corrien-


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te inducida en la espira invierte su sentido de circula-cin, se deduce fcilmente que la corriente obtenidaes alternada.

Si bien el generador explicado produce corriente, suvalor no es lo suficientemente elevado como para sa-tisfacer el alto consumo de energa elctrica que de-manda un automvil moderno, por ese motivo es ne-cesario que el campo magntico del rotor se consigamediante bobinados recorridos por corriente. En la fi-gura 3 se representa un alternador elemental que cum-ple el requisito mencionado. Mediante dos escobillascon sus correspondientes anillos se entrega corrientea un bobinado devanado sobre una pieza giratoria, elcampo magntico en permanente rotacin induce unacorriente alterna en el estator quien se encuentra re-presentado en este esquema mediante una sola espi-ra, el consumo se indica con la resistencia R.

El alternador se compone de cuatro componentesesenciales. Estos se conocen como: El Rotor, El Esta-tor, El marco y El Conjunto de Escobillas o Anillos Des-lizantes.

BOBINADE

CAMPO

ESTATOR

+

_

Fig. 3.

Fig. 1: Principios del alternador.

Fig. 2: Al cambiar la posicin de los polos del imn seinvierte el sentido de la corriente inducida.


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ROTOREl rotor del alternador es la fuente de los campos

magnticos. Est montado sobre un eje y es impulsa-do por el motor de tal manera que los campos girato-rios cortan a travs de los conductores estacionarios.El rotor tiene varios polos. Un rotor automotriz tpicotiene 12 o 14 polos, la mitad son polos norte y losdems polos sur. Cuanto ms polos ms lneas deflujo dentro del alternador. El resultado es un aumen-to en el voltaje de salida.

El rotor est hecho de dos piezas polares. Cada unatiene de 6 a 7 dientes. Estos dientes forman los po-los. Todos los polos norte forman una pieza y todoslos polos sur forman la otra. Los dientes de polos nor-te y sur estn entrelazados. Las lneas de flujo magn-tico corren entre estos.

Las lneas de flujo alternantes tendrn polaridad al-ternante. Esto quiere decir que a medida que las l-neas de flujo se cortan, inducirn un voltaje alternantey por lo tanto crean corriente alterna.

Al variar la cantidad de corriente en la bobina decampo se vara la intensidad del campo magntico.Esta intensidad determinar el voltaje de salida delalternador.

La bobina de campo est formada alrededor de unncleo de hierro. Las piezas polares se colocan a pre-sin sobre el eje del rotor y se ponen en contacto conlos dos extremos del ncleo correspondiente. La co-


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rriente se suple al embobinado por medio de anillosdeslizantes o escobillas.

Las piezas polares, el enbobinado, el ncleo y losanillos deslizantes se colocan a presin sobre el eje.El eje se sostiene por cojinetes montados en la envol-tura. La polea y el ventilador se agregan a un extremodel eje.

EL ESTATOREl conductor en el alternador es estacionario porque

el campo magntico est en movimiento. Por eso esque el conductor se llama Estator.

El alternador normal usa tres conductores que es-tn devanados sobre un ncleo circular y laminado.Las laminaciones evitan que se formen las CorrientesParsitas en el ncleo. (Las Corrientes Parsitas o deRemolino son corrientes indeseables que se inducenen el ncleo y se oponen al flujo normal de corriente).Cada conductor est devanado en forma de bobinaslas que se distribuyen alrededor del ncleo. El nmerode bobinas en cada conductor es igual a la mitad dedientes en el rotor.

Cuando los tres conductores estn devanados com-pletamente sobre el ncleo, quedan sueltos seis ex-tremos. La forma de conectar estos extremos uno conotro y a las terminales de salida determina el tipo deestator. Dos tipos comunes de estator son el EstatorDevanado en Y y el Estator Devanado en Delta.


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MARCO DEL ALTERNADOREl marco o cubierta del alternador est construdo de

dos piezas de aluminio fundido. Se usa el aluminio por-que es liviano, no conduce el magnetismo y disipa bienel calor.

El extremo impulsor de la cubierta sostiene el cojineteque apoya la parte delantera del eje del rotor. Este es uncojinete anti-friccin diseado para soportar fuerzas late-rales causadas por la correa.

El otro extremo de la cubierta, el extremo del rectifica-dor, sostiene la parte trasera del eje. Este extremo deleje usualmente gira en cojinetes de rodillos. Este extre-mo de la cubierta tambin contiene las escobillas, el rec-tificador, los terminales de entrada y salida y en algunoscasos el regulador de voltaje.

ANILLOS DESLIZANTESY ESCOBILLAS

Los anillos deslizantes y escobillas se usan para con-ducir la corriente directa (D.C.) al enbobinado del rotor.La mayora de los alternadores tienen dos anillos desli-zantes monados en el eje del rotor. Los anillos estnaislados entre s y del eje. Un extremo del enbobinadodel rotor est conectado a cada anillo. Una escobilla decarbn con resorte va montada sobre cada anillo desli-zante. Las escobillas se conectan en paralelo con el cir-cuito de salida del alternador. Ellas dejan pasar parte dela corriente de salida y la conducen a travs de los enbo-binados del rotor. El flujo de corriente a travs del enbo-binado se controla por el regulador de voltaje. La corrien-te de campo en un alternador generalmente es de 1.5 a4.0 amperios aproximadamente.

ALTERNADORESSIN ESCOBILLAS

Algunos alternadores de servicio pesado estn cons-trudos de tal manera que la bobina de campo permane-ce estacionaria semejante al estator. Las piezas polaresestn unidas al eje y giran alrededor de la bobina. Debi-do a que la bobina no gira no hay necesidad de escobi-llas o anillos deslizantes. Este tipo de alternador se usaprincipalmente en camiones grandes y en aplicacionescomerciales.

TIPOS DE CIRCUITOSLos alternadores se disean con diferentes tipos de

circuito de campo. Los tres tipos ms usados son el cir-cuito A (despus del campo), circuito B (antes del cam-po) y el circuito aislado. Los tipos de circuitos se determi-nan por la ubicacin del regulador de voltaje en el circui-to de campo.

ALTERNADORES DE CIRCUITO A

En el alternador de circuito A, el regulador de voltajeest situado entre la bobina de campo y la conexin atierra de la bobina. Esto significa que la corriente fluyede la salida del alternador, a travs de la bobina de cam-po hasta el regulador y despus a tierra.

En este tipo de circuito, tanto las escobillas como lossostenes de escobillas estn aislados del marco o cu-bierta. Este tipo de circuito con frecuencia se usa conreguladores de estados slidos, los cuales pueden serlo suficientemente pequeos para estar includos den-tro de la cubierta del alternador.

ALTERNADORES DE CIRCUITO B

En el alternador de circuito B, el regulador de voltajeest situado entre la salida del alternador y la bobina decampo. Esto significa que la corriente fluye de la salidadel alternador a travs del regulador, a travs de la bobi-na de campo y despus a tierra.

En este tipo de circuito, una escobilla y sostn est


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aislado del marco mientras que la otra escobilla y sos-tn est conectado a tierra y el marco. Este tipo decircuito se usa con reguladores electromagnticos quese sitan lejos del alternador.

ALTERNADORES DE CIRCUITOAISLADO

El alternador de circuito aislado es similar al alterna-dor de circuito porque el regulador est situado entrela bobina de campo y el circuito a tierra. La diferenciaentre este circuito y el circuito A es que la corriente decampo no se deriva directamente de la salida del al-ternador si no que se trae al alternador desde un cir-cuito separado.

EL ALTERNADOR Y LOS DIODOS

Hemos visto que los alternadores producen corrien-te alternada por lo tanto es necesario convertirla encontnua para cargar la batera. Esto se consigue me-diante un proceso llamado rectificacin en la que seutilizan dispositivos electnicos llamados diodos.

DIODOS DE ESTADO SLIDO

Los diodos slidos son dispositivos que permiten elpasaje de corriente en un solo sentido. Si bien su pro-ceso de fabricacin es complejsimo, para interpretar-los con sentido netamente prctico, nos interesa sa-ber nicamente que estn formados por un cristal en

Fig. 4.

el que se destacan dos zonas perfectamente defini-das. Una de ellas posee una cantidad apreciable deelectrones en condiciones de circular, en el sentidode que estn poco ligados al tomo a que pertene-cen. Esta zona se denomina cristal N.

En la otra zona existe un faltante de electrones ra-zn por la cual se la llama cristal P. Pese a que am-bas zonas estn unidas, los electrones del cristal N


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no pueden pasar por s mismos a la zona P dondefaltan electrones ya que en la unin entre ambos cris-tales existe una fuerza elctrica que lo impide.

Esa fuerza elctrica, conocida como barrera de po-tencial es de pequeo valor, se la representa en lafigura 4 con una pequea flecha cuyo sentido se opo-ne a que los electrones del cristal N crucen hacia lazona P.

En la misma figura se puede observar el smbolo elc-trico utilizado para representar el diodo slido y suaspecto fsico.

Polarizacin Directa del Diodo

Si aplicamos al diodo una diferencia de potencial talcomo lo muestra la figura 5, se establecer una circu-lacin de corriente. Los motivos son sencillos de en-tender, veamos: la batera posee una tensin o volta-je que queda aplicado a los terminales de conexindel diodo, podemos decir que la tensin aplicada equi-vale a una presin elctrica cuyo sentido y valor serepresenta mediante una flecha o vector.

La presin que ejerce la batera, adems de ser ma-yor que la barrera de potencial tiene sentido opuesto

Fig. 5: La presin de la batera es mayor y opuesta a la barrera de Potencial.Circula corriente elctrica.

a esta ltima, en consecuencia la barrera de poten-cial deja de actuar permitiendo el pasaje de electro-nes de la zona N a la zona P y de sta al borne positi-vo de la batera. En resumen, al unir el borne negativode la fuente al cristal N y el borne positivo al cristal Pse realiza una polarizacin directa que permite el pa-saje de corriente.


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POLARIZACION INVERSA

Se la ha representado en la figura 6, el borne nega-tivo de la batera se une al cristal P y el borne positivoal cristal N. Representamos nuevamente la presinelctrica de la fuente mediante un vector que igualque en el caso anterior es mucho mayor que la barre-ra de potencial. Observando la figura notamos que lasdos presiones elctricas tienen el mismo sentido, loque equivale a decir que la batera ayuda a la barrerade potencial a impedir el pasaje de electrones, por lotanto no circula corriente.

LA RECTIFICACIONDE ONDA COMPLETA

La tensin inducida en el estator es alternada, o sea,cambia peridicamente de polaridad, para lograr queel Alternador entregue corriente continua se utilizandiodos ya que estos permiten el pasaje de corrienteen un solo sentido.

En la figura 7 se representa un generador de alternaconectado a cuatro diodos en disposicin puente. In-dicaremos el funcionamiento de este circuito sealan-do la circulacin de corriente para dos polaridades delalternador.

En la figura 7 A el borne superior del generador espositivo con respecto al inferior, la corriente se des-plaza atravezando el diodo 1, luego pasa por la bate-ra regresando al polo positivo del alternador a travsdel diodo 2.

Durante todo este tiempo los diodos restantes noconducen corriente.

En la figura 7B el generador ha invertido su polari-dad, la corriente sale del borne negativo, pasa por eldiodo 3, la batera y retorna al polo positivo del alter-nador por el diodo 4.

Si observamos en las figuras 7 A y 7 B el sentido dela corriente que carga a la batera, notaremos que essiempre el mismo aunque el generador invierta peri-dicamente su polaridad.

Resumiendo: el generador produce tensin alterna,los diodos por permitir la conduccin en un solo senti-do entregan corriente continua.

GRFICOS DE LA CORRIENTERECTIFICADA

La corriente obtenida con este circuito rectificadores continua ya que mantiene un solo sentido de circu-

lacin, pero excesivamente variable en su valor comopara lograr una carga adecuada del acumulador (fig.8).

Con el objeto de lograr una corriente rectificada me-nos fluctuante (ms continua) se utilizan alternadorescuyo estator contiene tres bobinas (llamadas bobinasde fase) espaciadas angularmente a 120 grados unasde otras.

Fig. 6: La presin de la batera se suma a la barrera depotencial. No circula corriente.

BARRERA

PRESION DE LA BATERIA

Fig. 7 A.

Fig. 7 B.

1

2


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En la figura 9 se representa en forma de esquema ladistribucin de los tres bobinados que forman el estator.Estos bobinados se unen en un punto comn en la par-te interna del generador, los tres terminales libres, a,b, yc entregan tensin alternada a los diodos rectificadorescomo se explicar ms adelante.

Al girar el rotor va induciendo sucesivamente en cadauno de los tres juegos bobinas tensiones alternas quese encuentra defasadas entre s, o sea, no presentaniguales valores o polaridades en cada instante.

Estos alternadores, llamados trifsicos, permiten obte-ner una corriente rectificada con fluctuaciones mnimaslo que permite cargar a la batera con eficacia.

En la figura 10 se representan grficamente las tensio-nes entregadas por cada una de las bobinas del estator,puede apreciarse que para un instante dado, por ejem-plo t, los valores y polaridades son distintos. La conexinde los bobinados ya explicada y representada simblica-mente en la figura 10 se la conoce como en estrella.En la figura 11 se representa una conexin tringulo,denominada as porque los bobinados se encuentranunidos por sus extremedos, este sistema es poco usadoen los automviles ya que la tensin que produce espobre para cargar con eficacia a la batera.

EL CIRCUITO RECTIFICADOR

Se usan seis diodos de silicio para rectificarla salida de corriente alterna (AC) del alterna-dor trifsico. Tres de stos diodos son positi-vos y van montados en un disipador de calor(Heat Sink). Todo el conjunto se llama Rectifi-cador Positivo. Este rectificador est aisladode la cubierta del alternador y conectado a laterminal de la salidad del alternador (BATT).

Los tres diodos restantes son negativos.Estos tambin estn montados en un disipa-dor de calor. Este conjunto se llama Rectifica-dor Negativo. Este rectificador se monta direc-tamente a la cubierta del alternador y por lotanto est conectado a tierra.

Los conjuntos negativo y positivo combinadoscomo una sola unidad se conoce como PuenteRectificador. El puente rectificador est monta-do de tal manera que el aire fro pasa por el delventilador integrado en el alternador.

CONEXIONADO INTERNO DE UNALERNADOR

En la figura 13 se detalla el conexionado interno de

Fig. 8.

La corriente disminuye

Corrientecontinua

rectificada

Tensinalterna delgenerador

Fig. 9: Esquema de un alternador trifsico.

Fig. 10: Tensiones entregadas por un alternador trifsico.

un Alternador, para la explicacin de su funcionamien-to se lo toma en un determinado instante de trabajoya que es muy difcil marcar las corrientes que se ge-neran durante un giro completo del rotor. Esto se debe


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a que las corrientes generadas cambian no solamen-te de valor sino tambin de polaridad en tres bobina-dos que no ocupan la misma posicin con respecto alcampo del inductor en cada instante o momento degiro.

De acuerdo a la polaridad instantnea marcada enla figura para cada bobinado, circularan corrientes atravs de los diodos en el sentido indicado. A los efec-tos de evitar confusiones recomendamos al lector te-ner muy presente que ha explicado la conduccin delos diodos tal como es en la realidad, o sea, la corrien-te elctrica circulando de negativo a positivo por elcircuito. Este detalle tiene importancia ya que muchostextos conservan la costumbre de sealar el sentidode la corriente elctrica en forma contraria, porque asse lo supona antes de ser descubierto el electrn.

LA CAJA REGULADORA DELALTERNADOR

El Alternador, como todo generador electromagnti-co, entrega una tensin que en parte es proporcionala la velocidad con que los bobinados del estator soncortados por el campo magntico del rotor. Esto signi-fica que a mayor velocidad de giro se produce unatensin resultante de valor ms alto, lo que determinala necesidad de regularla a los efectos de impedir queun crecimiento excesivo del voltajepueda daar la ins-talacin elctrica del automvil.

Este control se efecta mediante Cajas Regulado-ras que poseen caractersticasdistintas a las utilizadas paralos dnamos. En principio no lle-van regulador de corriente, estose justifica por el comporta-miento de los bobinados delestator.

Debemos recordar que en lec-ciones anteriores se explicque toda bobina presenta unefecto de inercia para los elec-trones quienes no pueden ace-lerar instantneamente por susespiras. Como en los devana-dos de fase del estator la co-rriente es alterna cada vez quedebe cambiar su sentido de cir-culacin sufre un efecto deinercia (inductancia) que limitael amperaje.

Si la velocidad de giro del al

Fig. 11.

Fig. 13.


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ternador aumenta, ser mayor la cantidad de vecesque la corriente debe cambiar su sentido de circula-cin, por lo tanto el efecto de inercia aumenta con loque se consigue regular la corriente entregada sinnecesidad de elemento de control en la caja.

Generalmente las cajas reguladoras contienen dosrelay que actan uno de ellos como interruptor y elotro como regulador de voltaje.

El relay interruptor impide que se daen los diodosdel alternador si por cualquier motivo el conexionadode la batera quedase invertido. Adems evita un ex-ceso de corriente por el rotor cuando el motor del au-tomvil se encuentra detenido y la lave permanece encontacto.

El Regulador de tensin permite que el alternadorcargue a la batera dentro de los valores fijados porfbrica, para voltajessuperiores o inferio-res o inferiores a loscorrectos interrumpeel circuito.

FUNCIONA-MIENTO DECAJAREGULADORAPRESTOLITE

En la figura 14 se harepresntado una cajareguladora conectadaa un alternador trifsi-co con conexin es-trella. La caja regula-dora posee dos rely,uno de ellos actacomo regulador devoltaje y el otro des-empea una funcinsimilar al disyuntor.

El regulador de vol-taje tiene los contac-tos D-E-F vibratoriosmientras que los M-U-N del relay P admitendos posiciones nica-mente, o sea, el con-tacto U toca al M o alN sin poder mantener-se en una posicin in- Fig. 14: Circuito prestolite.

termedia.Al conectar la lave los contactos MU permanecen

unidos por la accin del resorte lo que permite la cir-culacin de una corriente que desde masa llega alpunto L y dede all al positivo de la batera. Al mismotiempo circula otra corriente desde masa por el cam-po pasando por los contactos D-E que permanecenunidos por accin del resorte. Desde el contacto D lacorriente sigue hacia los contactos M-U llegando apositivo por la seccin SL del relay.

Si observa detenidamente el relay P notar que porl circulan dos corrientes de sentido opuesto lo queimpide que el campo magntico acte separando loscontactos MU. Dichas corrientes figuran en el circuitoen lnea de puntos.

En estas condiciones aunque el alternador no gene-


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no puede circular corriente proveniente de la baterapor impedirselo el sentido de conduccin de los dio-dos rectificadores.

Cuando el alternador comienza a girar genera unatensin menor que la de la batera, la situacin ante-rior impide que pueda convertirse en consumo del acu-mulador.

Al aumentar la velocidad de giro del alternador gene-ra una tensin superior a la de la batera, circulandocorriente a travs del relay P del siguiente modo: des-de masa atraviesa totalmente la bobina del relay y pa-sando por los contactos U-M llega al borne A de lacaja reguladora cerrando el circuito al Alternador. Cuan-do dicha corriente alcanza determinados valores (es-pecificados en cada caso por el fabricante) se produ-ce una fuerza electromagntica capaz de vencer alresorte uniendo los contactos U-N, produciendo co-nexin directa entre batera y alternador.

En consecuencia el circuito de carga cubre el siguien-te recorrido: de masa a travs de la batera llega alborne B de la caja reguladora. Desde all pasando porlos contactos N U llega a borne A de la caja y finalmen-te cierra el circuito con el Alternador.

Circuito de Excitacin

Parte de la corriente generada por el Alternador esutilizada para excitar los campos del mismo. En efec-to, esta corriente partiendo de masa atraviesa la bobi-na de campo, llega al borne F de la caja, pasando porlos contactos D-E (que permanecen unidos por la ac-cin del resorte), sale de la caja por el borne A cerran-do el circuito en el alternador.

A medida que aumenta la tensin generada circulamayor corriente por el relay T cuando esta corrientealcanza determinados valores indicados por el fabri-cante, el campo magntico es capaz de vencer la ac-cin del resorte quedando el contacto E en un puntointermedio (la posicin que se observa en la figura).

En esta condicin la corriente de excitacin encuen-tra en su recorrido hacia el alternador al resitor R loque produce una disminucin de dicha corriente.

Si por cualquier motivo el alternador contina aumen-tando su tensin, la corriente por el relay T aumenta ycon esto su campo magntico, por lo tanto el contac-to E se une al F quedando el bobinado de campo encortocircuito anulando la excitacin.

En el circuito de la caja reguladora puede observar-se la resistencia R1 conectada desde el borne F amasa, esta resistencia amortigua la corrinete que cir-cula por el bobinado de campo en el instante en quelos contactos E-D se separan. Debe recordarse nue-

vamente que la corriente que circula por una bobinatiene inercia, por lo tanto al separarse los contactos E-D rpidamente, la bobina se comporta como un gene-rador que larga corriente a extremada presin la quees derivada a masa por la resistencia.

Este comportamiento es comn a todas las bobinasen el sentido de producir tensiones muy elevadas cuan-do se corta la alimentacin de la fuente y se llamaextracorriente de apertura. La resistencia R2 est co-nectada en paralelo con el sector L-O del relay de pro-teccin, su misin es mantener estable la tensin enesa parte del circuito ya que los bobinados del regula-dor de tensin y del protector se encuentran elctrica-mente unidos.

Funcionamientode la Caja Reguladora

El regulador de voltaje tiene los contactos D-E-F vi-bratorios, mientras que los contactos del Relay de pro-teccin M-U-N admiten dos posiciones nicamente. Alconectar la llave los contactos MU permanecen uni-dos por la accin del resorte permitiendo la circula-cin de corriente que desde masa llega al punto L yluego al positivo de la batera.

Al mismo tiempo circula otra corriente desde masapor el campo pasando por los contactos D-E que per-manecen unidos por la accin del resorte. Desde lecontacto D la corriente sigue hacia los contactos M-Ullegando al positivo por la seccin S-L del relay. Si ob-serva detenidamente el relay de proteccin notar quepor l circulan dos corrientes de sentido opuesto loque impide que el campo magntico acte separandolos contactos M-U. Dichas corrientes figuran en el cir-cuito con lnea punteada.

En estas condiciones aunque el Alternador no gene-ra tensin (el motor no gira) por el estator del mismono puede circular corriente de la batera ya que losdiodos no pueden conducir en ese sentido.

Cuando el alternador comienza a girar genera unatensin menor que la de la batera, la pequea co-rriente generada slo sirve para aumentar la corrientede excitacin del campo.

Al aumentar el rgimen del motor, el alternador ge-nera tensin superior a la de Batera, por el relay deproteccin circula una corriente que desde masa lle-ga al alternador pasando por los contactos M-U.

Esta corriente provoca un fuerte campo magnticoque vence la accin del resorte provocando la uninde los contactos U-N permitiendo de esta menra queel Alternador cargue a la batera.


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Cuando la tensin generadaexcede los lmites fijados porel fabricante la corriente quecircula a travs del reguladorde tensin es suficiente comopara separar los contactos D yF.

Al quedar el contacto E enuna posicin intermedia (comose observa en la figura 16) dis-minuye la excitacin de cam-po por accin de la resisten-cia R.

Si la generacin del alterna-dor sigue aumentando peligro-samente, se hace nula excita-cin del campo ya que los con-tactos E y F se unen.

CONEXIONADO DELA CAJAREGULADORA

En la figura 15 se observa elconexionado de la caja regu-ladora al alternador, la luz indi-cadora permanece encendidamientras el generador no car-ga a la batera. Durante esetiempo por la lmpara pasa co-rriente desde masa, a travs delos bobinados de campo y re-gulador de tensin hacia posi-tivo de la batera.

Cuando los contactos U-N de la figura 16 se unen,la lmpara queda en corto-circuito y no enciende yaque la corriente prefiere pa-sar por esos contactos y nopor la resistencia del fila-mento de la lmpara, estoindica que el alternador ali-menta a la batera. La luz in-dicadora de carga se ubicaen el tablero de instrumen-tos del automvil.

Fig. 16.

Fig. 15.


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REGULADORES DE VOLTAJEELECTRNICOS

El regulador electrnico contiene varios transistores,diodos, resistores y un capacitor. Un transistor grandese coloca en serie con el enbobinado de campo delalternador y con un circuito de control que registra elvoltaje del sistema. La unidad de control enciente yapaga al transistor hasta 7,000 veces por segundopara mantener al nivel correcto la corriente de campoy el voltaje del alternador.

INSPECCIN Y PRUEBA DELALTERNADOR

Ciertas pruebas elementales se deben realizar an-tes de descartar el alternador. Efecte las siguientespruebas antes de sacar el alternador del vehculo.

1- Pruebe la batera. Esta tiene que estar completa-mente cargada y en buenas condiciones para que elsistema de carga funcione y se pruebe correctamen-te.

2- Revise las correas para determinar su condicin ytensin. Las correas flojas o vidriadas ocasionan pro-blemas.

3- Revise muy cuidadosamente todas las conexio-nes del alternador, regulador, batera, interruptor y re-levador del encendido. Limpie y apriete estas conexio-nes. Despus pruebe el sistema usando un amper-metro de precisin. Si el sistema ahora funciona bien,quiere decir que lo malo era una conexin o el indica-dor.

4- Realice la prueba de carga mxima (full field) delalternador. Consulte el manual de especificaciones delfabricante para seguir el procedimiento apropiado delalternador y regulador en cuestin. Esta prueba deter-minar si es el regulador o el alternador, es el queest averiado.

En algunos motores controlados por computadorano se puede efectuar esta prueba. Consulte el ma-nual del fabricante.

Si el alternador contina funcionando mal, remuk-valo del auto y desrmelo para inspeccionarlo detalla-damente.

INSPECCIN DEL ALTERNADOR

Existen algunas precauciones importantes que sedeben observar cuando se trabaja en un vehculo equi-pado con sistema de carga de corriente alterna (A.C.).Siga estas reglas para evitar el dao serio al sistema.

1- Observe la polaridad de la batera cuando la insta-le en el sistema.

2- Desconecte el cable negativo de la batera cuan-do la ponga a cargar.

3- Cuando suelde una conexin del diodo siempreuna con un disipador de calor entre la unin de solda-dura y el diodo para proteger al ltimo.

4- Nunca trate de polarizar un alternador o regula-dor.

5- Nunca haga funcionar un alternador en un siste-ma abierto (es decir, sin tener conectado ambos ter-minales de la batera).

El alternador es capaz de generar voltajes extrema-damente altos cuando se hace funcionar sin una car-ga.

Nota: Nunca desconecte un cable de la bateracon el motor en marcha.

6- Nunca conecte a tierra ni conecte voltaje de labatera a un terminal de campo en el regulador o elalternador a menos que se especifique en el procedi-miento de prueba.

7- Desconecte el cable a tierra antes de trabajar enel sistema de carga.

8- No conecte a tierra la terminal de salida del alter-nador o las del regulador.

9- Desconecte los enchufes del regulador antes deremover los tornillos de montaje. El regulador sin co-nexin a tierra puede daarse si se desconecta el en-chufe.

PRUEBA DE ALTERNADORESComo es normal en pruebas de equipo elctrico, la

bsqueda de desperfectos se llevar a cabo en formasistemtica.

Todos los ensayos se realizarn sobre la salida decorriente rectificada, o sea C.C. No es necesario efec-tuar ensayos en la parte de C.A. ya que toda falla enese sector por lgica repercutir sobre la C.C. de sali-da


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PRUEBA DE SALIDA DELALTERNADOR

Para probar el alternador usar el ampermetrode C.C. de la siguiente manera:

a) Desconctese la conexin a masa de la ba-tera.

b) Desconctese el cable de salida del alter-nador +.

c) Conecte el ampermetro de C.C. sobre elterminal + y el cable previamente desconecta-do.

d) Desconecte los cables conectados a los ter-minales CAM e IGN del regulador y nalos entres. Tener especial cuidado de no hacer cortocir-cuito con masa estos terminales.

e) Desconecte el terminal BAT y conctelo enel terminal ALT.

f) Conctese nuevamente el terminal de masade la batera. Cierre la llave ignicin

Arranque el motor y acelere progresivamentehasta que la velocidad del alternador alcan-ce aproximadamente a 3.000 rev./min. Eneste punto la lectura en el ampermetro debeser mayor de 35 Amp.

Para realizar conexionado ver la Figura N17.

La prueba de salida del alternador se efec-ta para determinar si ste es capaz de en-tregar su potencia nominal, y esta pruebadebe ser realizada antes de hacer otras prue-bas o ajustes.

1.- El alternador funciona correctamente sise obtiene un excedente en su potencia no-minal a temperatura ambiente. Realice laprueba segn lo indica la figura N 17.

2.- Una lectura de corriente inferior a la es-pecificada a 3.000 rev./min, indica un alter-nador defectuoso.

VERIFICACINDEL RELE DE POLARIDAD

a) Desconecte la conexin de masa de ba-tera.

b) Reconecte los terminales CAM a IGN en el regula-dor. Deje el terminal ALT y el ampermetro tal cual esta-ba.

c) Reconecte la conexin de masa de batera.d) Cierre la llave de ignicin y acelere paulatinamen-

Fig. 18.

Fig. 17: Prueba de salida del alternador.

La toma a masa delacumulador se sacapara las conexiones,

luego se vuelve aconectar cuando sehace la prueba. (1)

Campo, (2) +Alternador, (3) Batera,

(4) Ignicin

La toma a masa delacumulador se sacapara las conexiones,

luego se vuelve aconectar cuando sehace la prueba. (1)

Campo, (2) +Alternador, (3) Batera,

(4) Ignicin

te hasta que el alternador alcance 3.000 rev./min.Para realizar el conexionado ver Fig. N 18.

Si el alternador genera su potencia especificada, nos


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indica que el rel est defectuoso. Hganse las prue-bas corrientes para verificar continuidad del bobina-do, conexionado, masa, etc. Si el rel y su circuitoasociado dan un resultado satisfactorio hgase la prue-ba 3 para eliminar el regulador de tensin.

VERIFICACIN DEL CALIBRADO

a) Desconecte la conexin a masa de la batera.b) Desconecte el cable BAT del regulador.c) Conecte un foquito de 12 V y 2,2 W (150 mA) entre

el terminal BAT y el cable previamente desconectado.d) Conecte un volmetro de C.C. entre el terminal +

del alternador y masa.e) Reconecte la conexin de masa de la batera.f) Pngase en contacto y arranque el motor.g) Acelere instantneamente el motor hasta media

marcha o ms para lograr auto-excitacin, luego re-duzca paulatinamente la velocidad hasta que el alter-nador alcance 3.000 rev./min. aproximadamente enese punto la tensin del circuito abierto debe ser de14,5 a 14,7 volt a 20C. El factor de correccin portemperatura es de 0,1. Agrguese este valor por cada10C debajo de 20C y rstelo por cada 10C por en-cima de 20C.

h) Si fuese necesario reglese el calibrado retirn-dose la tapa del regulador y con la herramienta espe-cial haga el ajuste lo ms rpido posible girando laherramienta en sentido reloj para aumentar la ten-sin y en sentido anti-reloj para diminuir la tensin.Esto se har con el alternador girando a aproximada-mente 3.000 rev./min.

i) Detenga el motor y desconecte la conexin demasa de la batera, coloque la tapa del regulador, reti-re el foquito, conecte el cable de batera al terminalBAT del regulador y retire el voltmetro.

j) Conecte nuevamente la conexin a masa de labatera.

Los medidores de resistencia del tipo que utilizanun generador manual meggher no deben ser nuncautilizados para probar diodos.

Prueba de aislacin a masa

Puede hacerse usando unas puntas de prueba y uncircuito de corriente alterna de 220 volt con una lm-para de 15 Watt en serie, como se muestra en la figu-ra 26. Se deben desconectar todos los diodos rectifi-cadores para evitar daarlos mientras se hace la me-dicin. Si la lmpara enciende es porque la bobinatiene una conexin a tierra en el ncleo del estator. Sibien para realizar esta prueba no se requiere ms quelas puntas de prueba y una lmpara, de usarse estoselementos proceda con mucho cuidado ya que pue-de recibir una fuerte descarga elctrica.

La prueba de aislacin a masa tambin puede efec-tuarse con un hmetro, se conecta una de las puntasde prueba a masa y con la otra punta se hace contac-to sucesivo con los tres terminales del estator. Si enalguna de estas mediciones la aguja del instrumentodeflexiona, indica que existe conexin a tierra.

Prueba de bobinas del estator

Una vez comprobado que los diodos rectificadoresse encuentran correctos, debemos proceder a verifi-car el roto y el estator. Sobre el estator se deben rea-lizar dos verificaciones de suma importancia; pruebade aislacin a masa e interrupciones en los bobina-dos.

Nota: Si las pruebas no demuestran ningn pro-blema con el alternador y an no produce corrien-te especificada, los enbobinados del estator pro-bablemente tiene corto circuito y debe reempla-zarse.


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PRUEBAS DEL ROTOR

Una prueba de masa del rotor puede llevarse a caboempleando la lmpara de prueba o el Ohmetro, talcomo se indica en la figura 27. Si la lmpara encien-de, o la aguja del instrumento deflexiona, la bobinadel rotor tiene una conexin a tierra. Con respecto alestado de los bobinados del rotor, se puede realizaruna prueba rpida y satisfactoria mediante un Ohme-tro, conectado en la forma que lo indica la figura 28, lalectura correcta es de alrededor de 3 Ohm.

Vistas las fallas que pueden presentarse en los bo-binados del Alternador, agregamos a continuacin unatabla de fallas en la que se indica la posible causa dela avera y las operaciones a realizar para subsanarla.

PRUEBAS DE CADA DE VOLTAJE

El sistema de carga no puede funcionar debidamen-te si hay resistencia excesiva en la batera o en el cir-cuito de campo. La manera ms fcil de verificar sihay demasiada resistencia es efectuando una prue-ba de cada de voltaje en los circuitos.

Una prueba de cada de voltaje entre la terminal po-sitiva de la batera y la terminal del alternador (que vaa la batera) con el motor en marcha, debe indicar unmximo de 0.20 V. Voltaje excesivo puede indicar ter-minales corroidos o daados.

PRUEBA DEL DIODO

Es necesario desarmar algunos pero no todos losalternadores para probar los diodos. Consulte con losprocedimientos de servicio del fabricante.

Los diodos pueden probarse fcilmente con un h-metro. Cuando se prueba un diodo, debe tener unaresistencia muy baja en una direccin y muy alta en laotra.

ESCOBILLAS

Las escobillas deben estar completamente libres deaceite o grasa. Si tocan aceite o grasa al desarmarlasse pueden limpiar con tricloretileno.

Durante una reconstruccin del alternador es bue-na prctica reemplazar las escobillas sin importar cuan-to desgaste tengan. Revise y reemplace los resortes ysostenes de escobillas si estn daados o han perdi-do tensin. Tambin haga lo mismo con los aislantes.

Fig. 26.

Fig. 27.

Fig. 28.


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ANILLOS DESLIZANTES

Los anillos deslizantes deben estar lisos y redondea-dos. Si estn sucios o rayados se pueden limpiar usan-do tela abrasiva (crocus cloth) de grado 400 a 600 opapel de lija. No use tela de esmeril.

Si los anillos deslizantes tienen rayaduras profun-das o estn faltos de redondez, se pueden rectificaren un torno. Elimine lo menos posible de metal. Des-pus es necesario pulirlo con tela abrasiva (crocus clo-th) de grado 400.

EL CAPACITOR

El capacitor (condensador) puede probarse desco-nectandolo de su circuito y ponindolo a travs delhmetro. Si el medidor indica resistencia infinita elcapacitor est bueno. Si indica resistencia baja, elcapacitor est defectuoso. Para determinar la capaci-dad de un capacitor se necesita un probador para ca-pacitores y consultar con las especificaciones del fa-bricante.


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DIAGNSTICO DE SERVICIO DEL ALTERNADOR

DEFECTO POSIBLE CAUSA REPARACION

SALIDA DEL Mal contacto en el circuito Probar la resistencia hmica del circuito de carga.ALTERNADOR de carga. Corregir donde sea necesario.BAJA Y BATERIACON POCO Calibrado del regulador en Ajustar la calibracin elctrica del regulador al valorNIVEL DE CARGA un valor bajo. correcto de especificacin.

Rectificador en cortocircuito. Realizar la prueba de salida del alternador.Sacar el alternador y desarmarlo.

Rectificado abierto. Probar los rectificadores. Instalar nuevosrectificadores si es necesario.

SALIDA Arrollamiento del estator Sacar el alternador y desarmarlo.DEL ALTERNADOR en cortocircuito a masa. Probar los arrollamientos del estator.BAJA Y BATERIA Instalar un nuevo estator se es necesarioCON POCO NIVELDE CARGA Regulador de tensin Calibrar el regulador de tensin al valor correcto de

calibrado a un valor especificacindemasiado alto.

RANGO DE CARGA Contactos del regulador Instalar un nuevo regulador de tensin.EXCESIVA PARA pegados.UNA BATERIACOMPLETAMENTE Mal contacto a masa de la Realizar un buen contacto aCARGADA base del regulador. masa de la base del regulador.

Arrollamiento del limitador Instalar un nuevo regulador de tensin.de tensin abierto.

Regulador de tensin Calibrar el regulador de tensin al valor correcto.calibrado a un valordemasiado alto.

CONTACTOS Cortocircuito a masa del Verificar la corriente circulante en el arrollamientoDEL REGULADOR arrollamiento de campo de campo del alternador. Si la corriente es excesiva,DE TENSION del rotor del alternador. instalar un rotor nuevo.QUEMADOS

CONTACTOS DEL Conexin imperfecta entre Corregir la conexin de masa. Probar el regulador deREGULADOR la masa del alternador y la tensin y recalibrar si fuera necesario.DE TENSION del regulador. ResistorPEGADOS abierto.

ALTERNADOR Bulones de fijacin del Colocar correctamente el alternador y apretarRUIDOSO soporte flojos. firmemente los bulones de fijacin.

Correa de transmisin Instalar una nueva correa y tensarlagastada. apropiadamente.

Rodamientos gastados. Sacar el alternador y desarmarlo.

Diodos rectificadores en Instalar nuevos rodamientos.Cortocircuito o abierto.


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Algn arrollamiento del Sacar el alternador y desarmarlo.estator abierto o en corto- Probar los diodos rectificadores.circuito. Instalar nuevos si fuera necesario.

Sacar el alternador y desarmarlo.Probar los arrollamientos del estator.Instalar un nuevo estator si fuera necesario.

EL Rotor o ventilador daado. Sacar el alternador y desarmarlo.ALTERNADORNO CARGA Correa de transmisin Instalar un nuevo rotor o ventilador.

cortada o floja.

Rodamientos y/o anillos Reponer la correa o tensar la ya existente.rozantes gastados.

Escobillas pegadas a la Instalar nuevos rodamientos y/o anillos rozantes.gua.

Circuito de campo abierto. Limpiar los anillos rozantes y las guas de lasescobillas.Instalar escobillas nuevas.

Probar todas las conexiones del circuito de campo yreparar lo que sea necesario.

Circuito abierto en los Sacar el alternador y desarmarlo.arrollamientos del estator. Probar los arrollamientos del estator.

Instalar un estator nuevo si es necesario.

Rectificadores abiertos. Sacar el alternador y desarmarlo.Probar los rectificadores.Instalar rectificadores si es necesario.

NIVEL DE CARGA Correa de transmisin floja. Tensar la correa de transnsmisin.BAJA Y DERANGO Mal contacto de los Limpiar los terminales de la batera y los cablesINESTABLE terminales de la batera. de empalme, apretar luego firmemente

los terminales de conexin a batera.

Mal contacto en algn Probar la resistencia hmica del circuito de carga.punto del circuito de carga. Corregir donde sea necesario.

Mal contacto en la cone- Apretar los tornillos del cablexin de masa entre el mo- de conexin de masa.tor y la carrocera Colocar uno nuevo si es necesario.

Algn arrollamiento Sacar el alternador y desarmarlo.del estator abierto. Probar los arrollamientos del estator.

Instalar uno nuevo si es necesario.


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CONEXIONADO DE SISTEMAS

BOSCH

Al poner en contacto el sistema, circula corriente atravs del filamento de la lmpara, pasando por loscontactos del regulador y recorriendo el bobinado delos campos. De esta manera, se enciende la luz indi-cadora, formndose un pequeo campo magntico enlas piezas polares.

Al tomar marcha el motor, girarn las piezas polares(rotor), induciendo corriente en el estator. Esta corrientees rectificada por los 3 diodos de excitacin y enviadaal borne Dt del regulador, quedando sin diferencia depotencial la lmpara, por lo que se apaga al tiempoque la corriente por los campos se refuerza para au-mentar la intensidad de los mismos.

A partir de ste momento, comienza a pasar corrien-te a travs de los diodos de potencia hacia la batera,al tiempo que los campos se auto-excitan por el trode diodos.

En caso que la tensin de generacin tienda a su-perar los 14 V en sistemas de 12V, se forma un cam-po magntico en el bobinado del regulador, capaz deatraer el platino mvil. De sta forma, la corriente a loscampos, tendr que pasar por una resistencia en di-cho regulador.

La tensin de generacin disminuye, por lo que elplatino del regulador, vuelve a su posicin inicial.

El platino del regulador estar constantemente vi-brando para controlar la intensidad del campo y consto, la tensin generada.

NIPPON DENSO

Este sistema esta formado por un regulador electro-mecnico de dos elementos, un rel de luz indicadoray de excitacin, un regulador de tensin.

Al poner en contacto, circula corriente a travs delfilamento de la lmpara, de los platinos del reguladory por el arrollamiento de los campos. De sta manera,se prende la luz y se forma un pequeo campo mag-ntico en las piezas polares (rotor).

Cuando arranca el motor, se induce corriente en elbobinado del estator. Dicha corriente, en principio esrecogida por la coneccin nutra hacia el bobinado delrel. Esto har que baje el platino del rel, pasandocorriente desde batera hacia los campos, por lo que

la lmpara queda sin diferencia de potencial, apagan-dose y los campos son alimentados con mayor inten-sidad.

La corriente inducida comienza a pasar hacia la ba-tera y en caso de que la tensin aumente demasia-do, actua el regulador, medante la limitacin de la co-rriente que circula por los campos.


23

NIPPON DENSO

MOTORDE ARRANQUE

REGULADOR

LAM1

BAT2

NEU3

FIELD4

E.P

F N

B

B

B

REGULADOR

RELE

NL FF

N

E

RESORTE


24

DELCOTRONRELEVADOR (NEUTRO)

F 2 3 4

RC

-

B

+

CHRYSLER

IG

V

F

+

_

F

CAMPO (FIELD)


25

BOSCH

D-

D+

DF

D+

D-

B+

D-D+ DF

D+

B

DF

ARRANQUE

REGULADOR

D-

DF


26

DELCO REMY

1L

2

D+

B

ARRANQUE

Ex.L

B

B

BOSCH

ARRANQUE

B


27

FORD

1L

2

IC

E

ARRANQUE

B

B

INDIEL

B

2

B B B B

X C

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