Circuito de Carga Alternador

ESTUDIO DEL CIRCUITO DE CARGA. INDICE:

TEMA 8 ESTUDIO DEL CIRCUITO DE CARGA DEL VEHÍCULO.

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1. CIRC CIRCUI UITO TO DE CARG CARGA. A. 2. ALTE LTERN RNA ADOR DOR 3. ESTRU ESTRUCTU CTURA RA Y COMP COMPONE ONENTE NTES S DEL ALTERNADOR 4. PRI PRINCI NCIPI PIO O DE FUNCION FUNCIONAM AMIEN IENTO TO DEL ATERNADOR. 5. FUN FUNCIO CIONAM NAMIE IENTO NTO DEL DEL ALTERNA ALTERNADOR DOR 6. FUNCIONAM FUNCIONAMIENT IENTO O DE DE DISTINTO DISTINTOS S TIPOS TIPOS DE ALTERNADORES.

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1. CIRCUITO DE CARGA • ¿Quién suministrar la Energía eléctrica necesaria para abastecer a los componentes del equipo eléctrico del automóvil? – LA BATERIA. pero si no se dispone de otra fuente de energía, la batería batería llegará a agotarse con el uso que se hace hace de ella. • ¿Qué se utiliza utiliza para para mantener mantener la batería en perfecto estado? EL CIRCUITO DE CARGA

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1. CIRCUITO DE CARGA


• ¿Cuál es la misión del circuito de carga?

componen el circuito circuito de • ¿Qué elementos componen carga?

– Proporcionar energía eléctrica a • la bat bater ería ía (car (carga garl rla) a) y • a todos los los órganos del del vehículo vehículo que la la necesiten. necesiten.

• Funcionami Funcionamiento ento de este este circuit circuito: o: – Aprovecha parte parte de la energía mecánica mecánica del motor alternativo, transformándola en electricidad para cumplir su misión

– Un generador: • Capaz de producir producir energía energía eléctrica. eléctrica. – Un regulador: • Encargado Encargado de regular la corriente corriente eléctrica eléctrica que se produce cómo consecuencia de la energía eléctrica aplicada – La batería: – Lámpara Lámpara testigo: testigo: • Para conocer conocer en todo momento momento si el generador generador produce energía.

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Dinamo

generador:

• En los primer primeros os vehículos vehículos se se emplearon emplearon generadores de corriente continua o dinamos, hasta mediados de los años 70, con la aparición de los diodos rectificadores, que fueron sustituidas por los alternadores.

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Nuevas tendencias.

Alternador. • El aumento aumento constante constante del consumo consumo eléctrico de los vehículos; hizo que los alternadores pasaran de monofásicos a trifásicos y algunos refrigerados por agua, agua, llegando hasta los 3.500 vatios de potencia.

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• El act actua uall alternadorarranque con baterías de 36 voltios consigue potencias de hasta 15.000 vatios para la función “Start and Stop” y la la tracción en algunos híbridos.

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1. CIRCUITO DE CARGA • El circuito eléctrico de carga, – El borne positivo el generador se conecta directamente • al borne positivo de la batería • y al borne positivo del regulador. – El borne EXC del regulador se conecta con el borne EXC del alternador

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1. CIRCUITO DE CARGA • ¿Qué generador se emplea en automóviles?

1. CIRCUITO DE CARGA • ¿Cuál es el emplazamiento

– EL ALTERNADOR

del alternador sobre el bloque motor? (fig 2) – El alternador se fija al bloque motor por medio: • del tornillo pasante (1)y el soporte(2) con tensor(3) • Recibiendo movimiento desde la polea del cigüeñal por medio de una correa trapezoidal(F)

• recibe el movimiento del propio motor del vehículo; • transforma la Energía mecánica recibida del motor en Energía eléctrica. • El alternador genera,, corriente alterna; la batería como los receptores de un vehículo trabajan con corriente continua, necesita – de un puente rectificador o placa de diodos.

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Regulador. Función • Debido a las condiciones de trabajo del alternador, a las grandes variaciones de velocidad de giro, de carga o consumo de electricidad. Este – necesita mantener constante la tensión de salida a cualquier velocidad y con cualquier consumo; para lo cual se recurre al regulador,

– EL REGULADOR: En unos casos • Va incorporado al alternador (regulador-portaescobillas)

En otros casos • Va sujeto a la carrocería del vehículo en un lugar cercano al alternador, – puesto que ambos deberán ir conexionados por medio de la instalación eléctrica

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2. ALTERNADOR

2. ALTERNADOR

CAUSAS POR LAS QUE COMENZARON A UTILIZARSE LOS ALTERNADORES EN LUGAR DE LAS DINAMOS EMPLEADAS ANTERIORMENTE: 1. El incremento de aparatos eléctricos instalados en el automóvil actual con objeto de: • Aumentar la seguridad y el confort (antinieblas, aire acondicionado, cierre centralizado) – Supone un aumento importante del consumo de energía eléctrica. 2. Debido al tráfico urbano: – El motor del vehículo se ve obligado a girar a bajo régimen incluso a ralentí, durante largos periodos, siendo imprescindible satisfacer las necesidades de energía de los distintos consumidores ,

• ¿Puede el alternador alimentar los aparatos eléctricos que estén en funcionamiento y cargar el acumulador, girando el motor del vehículo a ralentí? – Si, por su constitución, ya que: • El inducido se mantiene fijo – El alternador puede girar a un gran número de revoluciones » Iniciando la carga a un régimen de giro relativamente bajo – Por tanto: • El acumulador (la batería) queda prácticamente reducido aun elemento necesario para:

– a puesta en marcha del motor de combustión, » encontrándose siempre cargado y » dispuesto para realizar sus funciones

3. Aun con estas condiciones adversas, en las cuales, es deseable que para cargar la bateria suficientemente (particularmente en invierno), el generador ceda potencia ya cuando el motor gira a ralenti 17

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• ESTRUCTURA DEL ALTERNADOR( Despiece) – Inducido o estátor: – Inductor o rotor: – Carcasas: – Conjunto rectificador: – La polea – El ventilador:

2. ALTERNADOR

ESTATOR

ROTOR

CARCASAS

POLEA

VENTILADOR

2. ALTERNADOR • ESTRUCTURA DEL ALTERNADOR( Despiece) – Inducido o estátor: • Formado por una serie de bobinas que, en el caso del alternador están fijas. – Inductor o rotor: • Es el que se mueve (gira en el interior del estátor) – Carcasas: • Que cierran por dos lados al conjunto – Conjunto rectificador: • Formado por varios diodos rectificadores – La polea – El ventilador:

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CONJUNTO RECTIFICADOR

2. ALTERNADOR

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1. Características y funcionamiento de los generadores de corriente alterna 1.3. Estructura del alternador

Ud.8

1. Tapa soporte del lado de anillos rozantes 2. Tapa soporte del lado de accionamiento 3. Ventilador 4. Polea 5. Rectificador 6. Rotor 7. Estátor 8. Regulador portaescobillas y escobillas de carbón

• 1.carcasa lado anillos rozantes, 2 conjunto rectificador, 3.inducido o estator, 4 inductor o rotor, 5,carcasa lado accionamiento, 6. ventilador, 7 polea. 21

Figura 8.1b. Alternador

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Í ndice ndice de la unidad

2. ALTERNADOR Comparar con motor de arranque. » Conexion de triangulo

3. Componentes del alternador

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Estator o inducido.

Estator o inducido. Observaciones: Dependiendo del numero de series o fases de  bobinas ( una o tres) el alternador puede ser monofásico o trifásico . Los trifásicos, según el tipo de conexión entre sus  fases pueden estar conectados en estrella o en triangulo. + -

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- Línea

- Línea

- Fase

- Fase

Rotor o inductor Formado por: i. un eje de acero , que se apoya por sus dos extremos en las carcasas por mediación de cojinetes de bolas que se alojan en el ii. polos del rotor (masas polares) montados a presión sobre el eje, tienen forma de garras (6 o 8, con lo que se obtienen 12 o 16 polos)(entrando los de la mitad de un polo en los huecos del otro iii. devanado de excitación , formado por una bobina que se aloja en el interior de los dos polos.

Rotor o inductor

Los extremos de las bobinas se conectan a los anillos rozantes (monta a presión en un extremo del eje y aislado eléctricamente de el) 29

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Placa de diodos

Rotor o inductor

FUNCIONES: •

RECTIFICACIÓN DE LA CORRIENTE ALTERNA.

•

CIRCUITO DE EXCITACIÓN.

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Puente rectificador. La corriente producida en los devanados del estator del alternador es corriente alterna que puede ser monofásica o trifásica según el tipo de alternador.(segun el numero de series de bobinas del estator. • Esta corriente tiene que ser rectificada (continua)para poder ser utilizada por los componentes eléctricos del automóvil y para cargar la batería. • La rectificación es realizada por los diodos, que dependiendo de su colocacion y numero dan lugar a los siguientes sistemas – Rectificacion de media onda – Rectificacion de onda completa. 33

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Rectificación de onda completa. Puente de diodos.

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Placa de diodos. Rectificación • La corriente alterna trifásica generada en el inducido, pasa a la placa de diodos donde se rectifica para transformarla en continua. • Para aprovechar tanto las semiondas positivas como las negativas de cada fase (rectificación de onda completa), se disponen – dos diodos por cada fase, uno en el lado positivo y otro en el negativo, siendo necesarios en total 6 diodos de potencia,

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1. Características y funcionamiento de los generadores de corriente alterna 1.4. Rectificación de la corriente

Ud.8

Rectificación

Figura 8.8. Conexió Conexión de puente de corriente trif ásica para la rectificaci ón completa de 37 las semiondas positivas negativas positivas y negativas

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Rectificación

Placa de diodos. Excitación • Normalmente 3 diodos auxiliares de más excitación, pequeños, para – alimentar al circuito inductor y el control de la lámpara indicadora de carga. • En los alternadores que no tienen diodos de excitación, la excitación es derivada directamente de los de potencia. 39

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• Puente rectificador

Puente rectificador. Tipos de diodos • Diodos de catodo base o positivos,deja pasar la corriente desde el cable terminar al armazon. • Diodos de anado base o negativos, dejan pasar la corriente desde el armazon a la base. 41

– Función Transforma la corriente alterna trifásica inducida en corriente rectificada (corriente continua con una ligera pulsación). – Características Tres diodos de potencia positivos (cátodo en la caja). Las tres cajas (cátodos) se conectan al cuerpo de refrigeración positivo (B+). Los tres terminales libres (ánodos) se conectan a cada una de las fases (u, v, w). Los tres diodos de potencia positivos rectifican las semiondas positivas y son conductores “de las fases a (B+)”. Tres diodos de potencia negativos (ánodo en la caja). Las tres cajas (ánodos) se conectan al cuerpo de refrigeración negativo (B-). Los tres terminales libres (cátodos) se conectan a cada una de las fases (u, v, w). Los tres diodos de potencia negativos rectifican las semiondas negativas y son conductores “de negativo (B-) a las fases”. Tres diodos de excitación. Los tres cátodos se conectan al borne (D+). Los tres ánodos se conectan a cada una de las fases (u, v, w). Los tres diodos de excitación son conductores “de las fases a (D+)”.

(+)

Cátodo

Cátodo

Cátodo

B+ Chapa de refrigeración positiva +

D+

+

u G

-

Sentido de paso

Ánodo

Ánodo

Ánodo

Sentido de bloqueo

Terminales de la placa de diodos o puente rectificador • Los terminales de entrada – son cada una de las tres fases del estator, unidas a la placa por: -Soldadura de estaño y la placa se fija a la carcasa de los anillos rozantes por varios tornillos.

v

w

Sentido de paso

Cátodo

Cátodo

Cátodo

Sentido de bloqueo Chapa de refrigeración negativa -

(-)

Ánodo

Ánodo

Ánodo

-Terminales de ojo y tornillos, que unen a la vez a la placa con la carcasa de los anillos rozantes, intercalándose entre ellos y la carcasa unos casquillos aislantes o pasamuros para aislarlos de masa

B44

Fig. 8. 33.Gráfico de conexión del puente rectificador de corriente alterna trifásica de nueve diodos

Terminales de la placa de diodos o puente rectificador

Rotor, estator, placa de diodos.

• Los terminales de salida son: - Corriente positiva (B+): Es por donde sale la corriente principal para cargar la batería. aislado. • - Masa (B-): Es por donde cierra a masa el circuito de carga. • - Excitación (D+/Exc): Es por donde sale la corriente de autoexcitación para alimentar a la bobina inductora y por donde se alimenta la lámpara indicadora de carga.

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3. Tipos de alternadores

Ud.8

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1. Características y funcionamiento de los generadores de corriente alterna 1.5. Funcionamiento del alternador

Figura 8.10. Figura 8.33. Estructura bá básica de un alternador de polos individuales

Circuito de preexcitació preexcitación 47


Ud.8 Derecha: con regulador para montaje en alternador Izquierda: con regulador para montaje en carrocería 1 Generador: a) diodos de excitación b) diodos positivos c) diodos negativos d) devanado de excitación (campo) 2 Regulador 3 Lámpara de control de alternador 4 Interruptor de encendido o marcha 5 Batería 48


Ud.8

1. Características y funcionamiento de los generadores de corriente alterna 1.5. Funcionamiento del alternador

Placa de diodos • •

Arriba: con regulador para montaje en alternador Abajo: con regulador para montaje en carrocería 1 Generador: a) diodos de excitación b) diodos positivos c) diodos negativos d) devanado de excitación (campo) 2 Regulador 3 Lámpara de control de alternador 4 Interruptor de encendido o marcha 5 Batería Figura 8.11. Circuito de excitaci ón

•

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Carcasa lado anillos rozantes.

Carcasa lado accionamiento.

§ Pieza de aluminio obtenida por fundición.

§ En ella se monta el portaescobillas (fijado a ella por tornillos) § De ella salen los bornes de

De aluminio fundido •

•

conexión del alternador

§ En su interior se aloja el cojinete que sirve de apoyo al extremo del eje del rotor. § En su cara frontal hay practicados unos orificios, que dan salida o entrada (según la disposición) a la corriente de aire provocada por el ventilador 51

Carcasas/ •

Ubicacion del puente rectificador. *El puente rectificador es un conjunto exadiodo o nonadioso, que va sujeto a la carcasa soporte del lado de los anillos rozantes, mediante tres tornillos aislados eléctricamente.

ii. En su in terior se aloja el otro cojinete de apoyo del eje del rotor iii.

En su periferia lleva unas

bridas para la sujeción del

alternador al motor del vehículo y el tensado de la correa de arrastre. •

iv. En su cara frontal lleva practicados unos orificios para el paso de la corriente de aire provocada por el ventilados.

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Polea

Las dos carcasas aprisionan al estator y se unen por medio de tornillos, quedando en su interior alojados el estator y el rotor, así como el puente rectificador

.

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Ventilador.

TIPOS DE ALTERNADORES.

FUNCIÓN: •Refrigerar el ventilador

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REFRIGERACIÓN DE LOS ALTERNADORES

TIPOS DE ALTERNADORES. - Monobloc. • Este tipo de alternador con inductor en forma de dedos entrelazados tienen una estructura compacta con una relación potencia/peso muy favorable, además permite una buena disipación de calor y han sido los más empleados hasta ahora. -Compactos. • Más evolucionados que los monobloc, se están imponiendo debido a la gran demanda de potencia. 57

TIPOS DE REFRIGERACIÓN DE LOS ALTERNADORES.

NECESIDAD DE LA REFRIGERACIÓN: – Los componentes del aternador están sometidos a elevadas temperaturas, por • las pérdidas de calor del estator, • los diodos rectificadores, el regulador, el rotor, etc. – La temperatura máxima admisible se encuentra entre los 80 y 100 ºC. – Si a esto añadimos • el calor procedente del motor y • la tendencia, en los nuevos vehículos, a aislar el compartimento motor para reducir el ruido, 58 –el alternador necesita, cada vez más, refri erarse

TIPOS DE REFRIGERACIÓN • Refrigeración por aire. – La forma más utilizada en los alternadores es mediante ventiladores: – - En los alternadores monobloc

• Refrigeración por aire. – - En los alternadores monobloc – - En alternadores compactos

• *Número de ventiladores:

• Refrigeración por agua.

– se emplea un ventilador en lado de accionamiento entre la carcasa y la polea. * Funcionamiento: El aire entra por el lado de anillos rozantes, pasa por el alternador y sale por las aberturas de la tapa del lado accionamiento.

–-

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TIPOS DE REFRIGERACIÓN

• REFRIGERACIÓN POR AIRE

• En alternadores compactos, – Número de ventiladores: » dos ventiladores situados interiormente, a los lados de las inductoras, con doble flujo de aire, – Funcionamiento: » ambos flujos entran axialmente por aberturas de la tapa de accionamiento y de la tapa de anillos rozantes y salen radialmente por las aberturas del contorno de las carcasas. – Ventajas: » Esto y la posibilidad de utilizar ventiladores más pequeños permite una mayor disipación de calor del estator a las carcasas y reducir el ruido aerodinámico generado por los ventiladores 61 respectivamente, frente a los monobloc.

TIPOS DE REFRIGERACIÓN • REFRIGERACIÓN POR AGUA. – El propio líquido refrigerante del motor sirve para la refrigeración del alternador. – El hueco entre la carcasa del alternador, totalmente cerrada, y la carcasa de inserción se encuentra lleno de líquido refrigerante con una entrada y salida al circuito de refrigeración del motor.

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TIPOS DE REFRIGERACIÓN • VENTAJAS REFRIGERACIÓN POR AGUA. – Con este sistema se reduce el silvido del flujo en los ventiladores refrigerados por aire, haciendo la envoltura del líquido refrigerante de insonorizador. – en condiciones de arranque en frío, el calor generado en el alternador contribuye a calentar rápidamente al líquido refrigerante y al habitáculo, lo que permite • alcanzar, lo antes posible, la temperatura de régimen de funcionamiento y • disminuyendo la contaminación. 63

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PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO DEL ALTERNADOR

4. Principio de funcionamiento del alternador

LA PRODUCCIÓN DE CORRIENTE IMPLICA EL DESPLAZAMIENTO DE UN CAMPO MAGNETICO EN UN CONDUCTOR BOBINADO 65

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FUNCIONAMIENTO DEL ALTERNADOR PRODUCCIÓN DE LA CORRIENTE

5. FUNCIONAMIENTO DEL ALTERNADOR

(Ppio de funcionamiento)

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FUNCIONAMIENTO DEL ALTERNADOR FUNCIONAMIENTO DEL ALTERNADOR

PRODUCCIÓN DE CORRIENTE ALTERNA.

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FUNCIONAMIENTO DEL ALTERNADOR

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CREACCIÓN DE CORRIENTE ALTERNA MONOFASICA

CREACCIÓN DE CORRIENTE ALTERNA TRIFASICA

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OBSERVACIONES

OBSERVACIONES

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FUNCIONAMIENTO DEL ALTERNADOR RECTIFICACIÓN DE LA CORRIENTE

RECTIFICACIÓN DE LA CORRIENTE

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ALISADO DE LA CORRIENTE

ALISADO DE LA CORRIENTE

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Esquema de conexión.

SITUACIÓN DE LOS COMPONENTES.

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ESQUEMA ELECTRICO. ESQUEMA ELECTRICO.

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ESQUEMA ELECTRICO.

EL CIRCUITO DE EXCITACIÓN.

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TESTIGO DE CARGA.

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TESTIGO DE CARGA.

TESTIGO DE CARGA.

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TESTIGO DE CARGA.

REGULACION DE LA CORRIENTE.

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REGULACION DE LA CORRIENTE.

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Circuito de Carga Alternador

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