Designación de Terminales En la actualidad, es frecuente encontrar alternadores con diferentes tipos de terminales, con designación y funciones variadas. El siguiente cuadro detalla las designaciones utilizadas por los fabricantes más conocidos. FABRICANTE
Field / Rotor
Masa
BOSCH
DF
D-
D+/61/L
BUTEC
F
-
D+
DELCO
F
GRD
D+/L/1
EXC
-/B-
D+
W
B+
67
31
15
W
B+
DF/F/FL D
D-/VE
D+/IND/1
W/STA/S
B+/BAT
F
E
L
ISKRA
DF
D-
D+
LADA
67
31
15
LUCAS
F
-
D+
PAL/MAGNETO N
M
-
R
MANDO
F
E
L/I
MARELLI
67
31
15
MITSUBISHI
F
E
L
MOTOROLA
EXC
-/B-
D+
NIPPONDENSO
F
E-
L
PARIS-RHONE
EXC
-/B-
L
W
B+
SEV MARCHAL
DF
-/B-
61+
W
B+
EXC
-
L/D+
W
B+
DUCELLIER ELMOT FORD (VISTEON) HITACHI
VALEO
Lámpar Ignición Punto a de Central Control
Cuenta Revolucione s
Control de CPU
Sensad o de Batería
Batería
W
DFM/FR
S
B+
Sin Función
B+ I/IG
IG/R
P/R/W
N
P
M/S/2
FR/G
S
W
B+
B/A
D
B+ B+/30
STA
S
B+ B+
IG/R
IG/R
N
P
S
C
W
FR/SIG
N
P
FR/G/D
+
N
P
D
B+/30 S
W IG/R
B/A
B/A
D
B+ FR/C/M
S
B/A
D
Terminal DFM (Digital Field Monitor)
Este artículo tiene por objeto describir muy brevemente el significado y finalidad de este terminal, que aparece en muchos alternadores y reguladores de voltaje en los vehículos actuales. Los automóviles modernos vienen equipados de fábrica con dispositivos electrónicos de monitoreo que continuamente ajustan la marcha o potencia del motor en función de requerimientos o solicitaciones de carga eléctrica, fundamentalmente de confort. Estos dispositivos, controlan la activación o desactivación de cargas eléctricas del vehículo de manera de mantener la carga del alternador a un nivel adecuado, generalmente por debajo de su nivel máximo. Estos equipos de monitoreo no son otra c osa que las computadoras de a bordo, conocidas también con el nombre de ECU (Electronic ControlUnit) o Unidad de ControlElectrónico.
Entre los variados parámetros que maneja una ECU está la corriente de excitación del alternador, que está relacionada con el torque que le aplica el alternador cuando carga, al motor.
Es esta variación la que “usa” la ECU para “ordenar” al regulador de voltaje a que
permita el paso de mayor corriente al campo o rotor al mismo tiempo que acelera el motor del automóvil, de manera de que el alternador pueda suministrar más voltaje de salida a los efectos de mantener la potenc ia que le es solicitada.
Por lo tanto, cuando este torque aumenta y afecta a la marcha del motor, por medio del monitoreo de la computadora de abordo, se
Los terminales del alternador y del regulador de voltaje que tienen esta función, son conocidos internacionalmente con diversas denominaciones, entre le “indica” al motor que aumente ellas FR (Field Response), DF (Digital Field) sus rpm para mantener la potencia requerida y el alternador o DFM (Digital Field pueda suministrar la potencia Monitor)respectivamente. solicitada. Alternativamente, cuando ocurre lo anteriormente descripto, automáticamente la ECU puede desconectar los equipos eléctricos de uso no crítico. La corriente de excitación de un alternador (suministrada por el regulador de voltaje) es pulsante y tiene una forma muy particular, que va cambiando según el alternador entregue más o menos carga o potencia al circuito eléctrico.
Reguladores de Voltaje con Control de Carga (LRC, Load Response Control) En los automóviles modernos, se crea un problema en el control del ralentí debido a que eventualmente se pueden conectar diferentes accesorios en forma intempestiva produciendo una carga sobre el alternador que hace que el torque del motor sufra caídas abruptas a bajas velocidades. Para prevenir esto, se han desarrollado reguladores de voltaje digitales con Control de Carga que permiten aplicar gradualmente el voltaje a la carga,
La tecnología digital utilizada permite incorporar funciones que no eran posibles anteriormente a este concepto, por lo que los reguladores incorporan más señales de sensado, como por ejemplo cortocircuitos, eliminación de transitorios de línea, caídas de carga, reducción del estrés térmico del transistor de potencia del regulador, etc. Esto se traduce en un mejoramiento del funcionamiento y la confiabilidad del equipo eléctrico. Existen dos tipos diferentes de respuesta de carga: una cuando se dá arranque al
alternador espera un breve período antes de comenzar a incrementar lentamente la corriente de campo. Para ello, creará una transisión más suave entre los niveles de salida requeridos por las cargas eléctricas del vehículo. Observación: Se debe tener en cuenta
que en la actualidad los alternadores que emplean estos dos métodos de respuesta de carga se están tornando más comunes e incluso en algunos casos es posible encontrar alternadores que utilizan los dos métodos
previniendo de esta manera que disminuya el torque del motor.
motor y otra cuando el mismo se encuentran en marcha.
Este sistema utiliza la electrónica para generar pulsos de corriente (PWM, Pulse Width Modulation) que envía al campo del alternador de forma tal que cuando no hay exigencia de carga sobre el mismo, la duración de dichos pulsos es corta. Por el contrario, cuando se exige con carga al alternador, la duración de estos pulsos aumenta. Es decir que, recién cuando se activan los diferentes accesorios del vehículo, el dispositivo LRC hace que el alternador entregue la carga apropiada en el momento justo. Obviamente, la metodología del LRC varía de acuerdo con cada fabricante de vehículos.
Respuesta de carga en el arranque:
Ésta sucede cuando el alternador retarda la entrega de corriente al campo y p or lo tanto limita la carga a unos pocos amperes hasta que el motor arranque. Esto elimina el "efecto de supercarga" que generaban los alternadores tradicionales que comenzaban a cargar durante las primeras vueltas del motor. Respuesta de carga durante la marcha del motor : A medida que aumenta el
consumo de corriente del vehículo, el
Reguladores de Voltaje con Compensación de Temperatura La variación de voltaje en los vehículos se debe al efecto que tiene la temperatura generada por el motor sumada a la del ambiente sobre el electrolito de la batería, provocando que a medida que aumenta la temperatura, el voltaje de la batería disminuye y viceversa. Esta variación se mide en voltios o milivoltios por grado centígrado.
fabricante tiene diferentes rangos de variación para los reguladores de voltaje aunque mayormente se encuentran entre -5 a -15mv/ºC, según se observa en la siguiente figura 1:
Importante: Los vehículos equipados
con computadoras de a bordo requieren que el regulador de voltaje tenga compensación de temperatura.
La disminución de voltaje con el incremento de la temperatura se conoce con el nombre de coeficiente negativo de temperatura (NTC, Negative Temperature Coefficient). Por lo
general, cada
Reguladores con Circuito Indicador de Sobretensión (OVL - Over Voltage Light) En la última década, los vehículos comenzaron a ser equipados desde fábrica con reguladores provistos de circuitos electrónic os internos para prevenir problemas por exceso de voltaje. Básicamente, estos circuitos están diseñados para que al detectar una tensión mayor a los 15.5v aproximadamente se encienda la luz testigo a modo de advertencia. Antes de su aparición, el exceso de tensión producía vapores ácidos en la batería con el consiguiente daño al vehículo y sus accesorios.
Regulador EZ 12v Esquema de Conexiones Opcionales
Los alternadores utilizados en instalaciones de vehículos que poseen lámpara indicadora de carga, tienen un puente rectificador adicional de 3 diodos pequeños (trio) conectados al arrollamiento estatórico, al igual que las placas de diodos positivos y negativos. Este sistema de conexionado permite que la lámpara piloto (o lámpara indicadora de carga ubicada en el tablero) indique cuándo el alternador empieza a cargar. A partir de este concepto, se diseñaron
reguladores que además de procesar este tipo de señales, incorporaron otrasfunciones de control cada vez más sofisticadas. Previo a este último paso, entre los reguladores que adoptaron este nuevo concepto de sensado de señales de carga, puede mencionarse al clásico regulador de cuatro salidas NOSSO EZ 12V.
zado con los siguientes tipos de conexionados: Figura 1: Alternador con
borne
IC(centro estrella) - conexionado original. Figura 2: Alternador con
borne piloto.
Figura 3: Alternador con
estator en
estrella. Este es un modelo del tipo B (excitación a positivo) y consumo de campo máximo de 4 Amp. que puede ser utili-
Figura 4: Alternador con
estator en
triángulo.
Regulador "inteligente" o de funciones múltiples Además de la función básica de regular la tensión de salida, el regulador “inteligente” o de funciones múltiples posee
disposiciones circuitales en su interior que garantizan el buen funcionamiento de todo el s istema eléctrico-electrónico (alternador – regulador – computadora de a bordo) que poseen los vehículos más modernos. Esto se debe a que hoy en día, el sistema
eléctrico de éstos está totalmente integrado; es decir, el regulador, el alternador y la co mputadora de a bordo están en permanente comunicación.
A. Comando electrónico Este circuito electrónico evita picos de voltaje producidos por el alternador. Los reguladores que no lo poseen, permiten que ocurran: 1. 2. 3. 4.
ruidos eléctricos y magnéticos en la línea, desbalanceo eléctrico del alternador y daño en el mismo, secado rápido de la batería interferencia en los equipos eléctricos del vehículo, con el consiguiente mal funcionamiento de los mismos.
B. Control electrónico de arranque suave El regulador “inteligente” o de funciones múltiples hace un preanálisis de fallas e informa a la computadora de a bordo, si h ay
algún desequilibrio en el sistema eléctrico. Inmediatamente reduce el torque en el arranque. Los reguladores que no lo poseen pueden permitir: 1. 2.
mayor dificultad y más tiempo para el arranque del motor, descargar de la batería provocando su desgaste prematuro,
3.
desgastar o quemar el motor de arranque.
C. Sensor de carga de la batería Este circuito evalúa la tensión directamente en la batería, compensando las caídas de tensión en los terminales y conectores, lo que garantiza que la batería esté siempre cargada.
D. Control electrónico de respuesta de carga (LRC) A través de este circuito electrónico, los reguladores “inteligentes” o multifunción verifican y compensan suavemente las
variaciones de carga, evitando los conocidos picos de carga. Estas variaciones ocurren al accionarse ciertos equipos eléctricos como, por ejemplo, el aire acondicionado y trabas eléctricas. Los reguladores que no lo poseen pueden causar que:
1. 2. 3.
se averíe el alternador, aumente el consumo de combustible innecesariamente, se produzca una desregulación en ralentí y del torque del motor del vehículo.
E. Protección térmica - Control electrónico de la temperatura El regulador “inteligente” o multifunción posee un sistema de protección que preserva el alternador y d emás componentes en
caso de sobrecalentamiento.
Los reguladores que no lo poseen p rovocan: 1. 2. 3. 4.
fallas en el alternador, daños en la placa rectificadora, rotor y estator, pérdida de la regulación de tensión, reducción en la vida útil de la batería.
Sistemas de Carga de Arranque Suave (Entrega Controlada) Tipos de sistemas Los sistemas de carga de baterías se caracterizan por tener tres tipos de funciones distintas bajo las cuales pueden operar. El modo " Parado" que es cuando el motor no está girando, el modo "Ignición " que es cuando se pone el contacto pero el motor no gira y por último, el modo " Activado" que es cuando el motor gira a suficientes rpm
corriente al rotor o campo del alternador se entrega a través de una lámpara indicadora o algún otro medio, a los efectos de establecer la excitación correspondiente cuando el motor gira. Nótese que esta corriente es pequeña comparada con la que puede entregar un alternador para cargar la batería.
no está girando y por lo tanto, no existe ventilación forzada en el alternador. Una vez que se empiecen a activar los consumos en el vehículo, automáticamente se desactivan gradualmente las limitaciones en estosreguladores de diseño avanzado (LRC) permitiendo que circule cada vez más corriente de campo de manera que el alternador
para que alternador alcance su punto óptimo de rendimiento.
Arranque Suave (Entrega Gradual)
progresivamente aumente la potencia de salida.
Excitación
En los sistemas de circuitos de carga avanzados se emplea la técnica denominada de "arranque suave" (o entrega gradual) que consiste en reducir la corriente de excitación durante el modo de Ignición , cuando no existen consumos importantes en el vehículo. Esto se logra electrónicamente, haciendo que la corriente de campo sea pulsante utilizando la modulación por ancho de pulso. La ventaja principal de esta técnica es que el transistor de salida del regulador (la mayoría de estos se encuentran alojados dentro del alternador), no está sujeto a solicitaciones térmicas extremas durante la ignición dado que el motor
Los reguladores anteriormente mencionados poseen una complejidad de circuito y en la mayoría de los casos implementan las técnicas digitales para lograr este control de la co rriente de campo.
Todos los alternadores requieren de una corriente de excitación a los efectos de poder entregar una corriente de carga predeterminada. Esta es de varios amperes y puede ser suministrada por el sistema batería - alternador o por el propio alternador. Los diodos Trios son un ejemplo de esto último. Una de las ventajas de este sistema es que el campo (rotor) se encuentra aislado del circuito de batería, por lo que no se produce circulación de corriente durante el modo " Parado". En el modo " Ignición", la
Diodos Trio (Diodos piloto)
Los alternadores y sistemas de carga que cuentan con diodos TRIO se han implementado en los nuevos diseños de alternadores desde hace unos años. Para los reguladores de diseño avanzado en los sistemas modernos de carga se incluyen los diodos TRIO en los alternadores para obtener prestaciones que no se podían aprovechar antes de su implementación. Los TRIO (figura 1) son tres diodos fijados al estator del alternador y se utilizan para proporcionar corriente al campo del alternador. Este sistema se emplea en instalaciones con luz testigo de carga. Cuando se conecta la ignición, ésta se enciende indicando que hay corriente circulando por el bobinado del campo del alternador. Al arrancar el motor, los diodos TRIO proporcionan corriente continua, indicando que el alternador está girando por lo cual la luz testigo se apaga.
solución no resultó muy popular debido a la constante disipación de calor de dicha resistencia.
Observe que si se rompe la correa del alternador, éste no gira por lo que la luz testigo se enciende. Sin embargo, este sistema tiene limitaciones como la de no indicar cuando el regulador no regula ocasionando que la luz testigo permanezca apagada a pesar de que el valor de tensión es superior a los 15v con todo lo que ello significa, y tampoco indica cuando el alternador entrega poca carga. Algunos fabricantes de alternadores colocaban una resistencia entre el borne TRIO y masa para provocar el encendido de la luz testigo cuando el regulador se abriera o se cortara el
Este problema fue posteriormente resuelto (figura 2) agregando un terminal "LAMP" a los reguladores. Estos cuentan con un circuito interno que maneja el apagado y encendido de la luz testigo, que conjuntamente con el TRIO proporcionan (para este caso) la ventaja de una indicación completa del estado de carga. En la actualidad, existen reguladores con circuito indicador de sobretensión lo que permite que al
bobinado de campo. No obstante, esta
superar una tensión máxima vuelva a encenderse la luz testigo.
Diferencia entre Diodos Convencionales y Avalancha Los alternadores poseen una plaqueta de diodos positivos y una de negativos. Estos diodos, dependiendo del tipo de alternador, van desde los 15A hasta los 35A y desde los 50v hasta los 400v aproximadamente de voltaje inverso y su finalidad es la de convertir el voltaje alterno inducido en el estator a un voltaje continuo para cargar la batería. En la última década, con el avanzado desarrollo de la industria automotriz, se comenzó a incorporar equipamiento electrónico sofisticado a los vehículos entre los cuales podemos citar las computadoras de abordo, las ECU (Electronic Control Unit), unidades de encendidos electrónicos, etc., además de equipamientos más estándares como los equipos de aire acondicionado, cierre centralizado de puertas, levantacristales, airbags, ASR (Control de Tracción), ABS, y más antiguamente los electroventiladores. Estos equipos, al momento de su
Obviamente, todo pico de tensión que supere los valores anteriores es atenuado debido a la característica de los diodos de avalancha, evitando cualquier falla de funcionamiento en los equipamientos anteriormente mencionados.
funcionamiento, producen picos inversos de tensión que se transmiten por los conductores eléctricos y ocasionan su mal funcionamiento. Los diodos rectificadores convencionales poseen una tensión inversa que va desde los 50v hasta los 400v mientras que los diodos de avalancha poseen una tensión inversa máxima comprendida entre 24v y 32v para los sistemas de 12v.
Debido a la característica de estos diodos de avalancha, cuando se los prueba es necesario utilizar un banco de prueba con una tensión que no supere los 24v dado a que si no mostrarán fugas o pérdidas. Por el contrario, para probar los diodos convencionales, es necesario conocer su característica de modo tal que al probar un diodo de 15A - 100v la tensión del banco de prueba no supere los 100v.
Prueba de Diodos Los parámetros a tener en cuenta para la prueba de diodos convencionales son: la caída de voltaje directo ( Vf ) a una corriente directa especificada (If ), y el voltaje inverso (Vr ) para una corriente inversa determinada. Para los diodos de avalancha es: el voltaje de ruptura ( Vz) para una corriente especificada ( Iz). La temperatura de los diodos es un factor importante a tener en cuenta al momento de la prueba. Para lograr resultados más exactos los diodos deben desoldarse del bobinado de estator debido a que la baja resistencia de éste produce errores de medición. Un método práctico y de fácil implementación consiste en utilizar una
apagada, lo que indica el buen estado de los diodos. Si la lámpara no enciende en ninguno de los dos sentidos, significa que el o los diodos están abiertos; por el contrario, si la lámpara se enciende en los dos sentidos, significa que el o los diodos están en cortocircuito.
Una prueba de laboratorio (figura 4) es la medición de la caída de voltaje directo (Vf ) para cada tipo de diodo. Por ejemplo, a un diodo de 25A se le aplica una corriente cercana a este valor en forma instantánea a los efectos de evitar el calentamiento excesivo para evitar lecturas erróneas y se mide con u n tester la caída de tensión directa ( Vf ) a través del diodo, la cual no debe superar los 1.2v.
batería de 12v y una lámpara de 3w, tal cual lo muestran las figuras 1 y 2.
Una forma más exacta de probar las fugas de los diodos (figura 3) consiste en colocar un miliamperímetro en serie con una resistencia limitadora entre el borne A y masa del alternador a los efectos de asegurarse que éste no descarga la batería. Esta prueba se debe realizar en un banco de pruebas, caso contrario el alternador debe estar aislado del resto de la instalación eléctrica del vehículo.
El procedimiento consiste en aplicar la serie entre cada uno de los bornes de los diodos y su carcasa advirtiendo que en un sentido la lámpara se enciende mientras que en el sentido opuesto la lámpara permanece totalmente
La tensión (Vz) de los diodos de avalancha se mide colocando un tester entre los terminales y haciendo circular una corriente (Iz), limitada de acuerdo con los valores indicados por el fabricante. Recordemos que esta tensión inversa no supera los 30v por lo que la corriente es del orden de los miliamperes.
Los métodos de medición mencionados anteriormente son indicativos de las varias formas que existen para la prueba de los diodos.
Banco de Prueba Reguladores de Voltaje Los Diagramas 3 y 4 son indicativos de cómo preparar un banco de prueba de reguladores de voltaje. Para su construcción se requiere un motor monofásico (1 1/2 HP a 2 HP) o trifásico (1 HP) que arranque a plena carga montado sobre un bastidor o soporte dónde también se fijará el alternador respectivo. Este último tendrá un dispositivo de fácil anclaje a los efectos de ubicar distintos tipos de alternadores. Juntamente con los dos elementos mencionados previamente, debemos conectar una batería. A los fines de simular el consumo de un automóvil, se puede optar por colocar lámparas como las que se muestran en los diagramas 3 y 4. Obviamente, para efectuar estas pruebas se deberá tener en c uenta el voltaje de los reguladores a probar. El cuentavueltas (opcional) es a los efectos de conocer las RPM a las cuales está girando el alternador, teniendo en cuenta la relación de poleas motor-alternador (1:2). Para una lectura directa se puede conectar el cuentavueltas sobre el mismo eje del alternador lo cual, sin embargo, complicaría un poco el montaje. La implementación de un cuentavueltas obedece a que las tensiones de salida de los reguladores están normalizadas a un régimen de vueltas específico (4.000 rpm de alternador), como lo indican algunas terminales automotrices.
Prueba de Reguladores de Voltaje
Para la prueba de cada modelo específico de regulador de voltaje se necesitará una mínima atención referida al voltaje y altipo de excitación: a masa o a positivo (vea tablas 1 y 2 respectivamente).
Como ya sabemos, para el caso de reguladores con excitación a masa los carbones del alternador deben estar aislados como se lo indica en el Diagrama 2 de "Conexionado básico conjunto Regulador-Alternador c/ 9 diodos". Por el contrario, para el caso de reguladores con excitación a positivo uno de los carbones del alternador está conectado a masa, como se indica en el Diagrama 1 de "Conexionado básico conjunto Regulador-Alternador c/ 9 diodos". Una vez que haya cumplimentado con las indicaciones mencionadas anteriormente, refiérase a la tabla " Fallas Frecuentes". El funcionamiento del regulador de voltaje se verá reflejado en las indicaciones del amperímetro y del voltímetro, pudiendo encontrarse en 3 estados posibles: 1. 2. 3.
Un funcionamiento correcto indicará un voltaje estable cuyo valor dependerá de cada modelo de regulador como así también de su origen (nacional o importado) y una corriente de carga que irá decreciendo d e un valor máximo (dependiente del estado de la batería utilizada) a un valor mínimo, indicando que la batería está recibiendo carga. Cuando se presente una falta de regulación, la indicación del voltímetro mostrará un permanente aumento de la tensión de regulación, mientras que el amperímetro mostrará también un constante aumento de la corriente de carga a la batería. Cuando no excite, la indicación del voltímetro mostrará un valor de voltaje correspondiente al de la batería en reposo, aprox. 12,6V en buen estado (sin observarse c ambios a pesar de estar funcionando el banco de pruebas), mientras que el amperímetro no mostrará paso de c orriente del alternador a la batería.
Prueba de Alternadores Métodos prácticos sugeridos
Aislación del Rotor Instrucciones
El procedimiento consiste (figura 1) en comprobar la aislación entre el bobinado, los anillos colectores y el eje del rotor utilizando una lámpara serie de 220v C.A. / 25w con puntas de prueba. Importante: La aislación es
buena cuando la lámpara no enciende. Para tener en cuenta: Cuando se efectúa el recambio de los aros colectores, se deberá tener la precaución de centrarlos
perfectamente con respecto al eje de rotor propiamente dicho. De no s er así, lo aros "zapatearán" y a altas RPM los carbones pueden llegar a no tocarlos, lo que originará, entre otras cosas, desgaste prematuro de los carbones y has ta la rotura del regulador respectivo.
Resistencia del Rotor * Instrucciones
Utilizando un óhmetro (figura 3) o un amperímetro (figura 2) en escalas adecuadas se deberán leer los valores que se muestran la siguiente tabla.
Característica Resistencia de campo o rotor Corriente de campo o rotor
12v
24v
3.0~3.5ohms ±5% a 22ºC
12.0 ohms ±5% a 22ºC
4A máx. 7A máx. (serv. pesado)
2A máx. 7A máx. (serv. pesado)
Observación: El colector debe
poseer la superficie de contacto de las escobillas perfectamente limpia.
Continuidad del Estator Si el estator se encuentra en buen estado, las lecturas de resistencias obtenidas deben ser del mismo valor.
Instrucciones
Para este procedimiento y usando un óhmetro con escala adecuada, efectúe las tres mediciones que se indican en forma alternativa y entre los terminales descriptos (figura 4).
Se puede efectuar una prueba similar utilizando un vaso de una batería bien c argada (aprox. 2v) y un amperímetro con escala adecuada. Si en los tres casos se obtiene la misma lectura de corriente, el estator está en buen estado. Tenga en cuenta que esta prueba debe realizarse lo más rápidamente posible, ya que la corriente exigida a la batería es elevada y al disminuir su tensión, indicará una medición errónea (figura 5).
Otra prueba consiste en utilizar una batería
y una lámpara de 1.5w tal cual lo muestra la figura. Si la lámpara no enciende, indica que parte del bobinado se encuentra abierto (figura 6).
Aislación del Estator Instrucciones
Para ello, utilice una lámpara serie de 220v - 25w (figura 7).
Pruebe cada salida alternadamente. La lámpara no debe encender, caso contrario, algunos de los arrollamientos está a masa.
Reguladores de Voltaje de Alta Tecnología Hacia finales de la década de los noventa, comenzaron a aparecer en el mercado circuitos integrados de reguladores con respuesta de carga programada, arranque controlado,
Esta tecnología es conocida mundialmente como "Circuitos Integrados de Aplicaciones Específicas" (ASIC en Inglés).
coeficientes de frecuencia y temperatura, protección de campo y circuito de lámpara .
Como dato anecdótico, podemos decir que hoy en día existe cierta d ificultad en encontrar o saber cuál es el regulador de voltaje en una instalación eléctrica de automóvil debido a que, a raíz del avance tecnológico, éstos tienen formas geométricas que confunden o se asemejan bastante a los transistores de potencia.
Esto es una consecuencia de los requisitos impuestos por los fabricantes de equipos originales y entre estas protecciones podemos mencionar las siguientes :
Cortocircuitos de campo a masa. Cortocircuitos de lámpara testigo. Elevación de voltaje. Caídas de voltaje. Rotura de correa de arrastre de alternador. Lámpara indicadora de fallas. Limitación de corriente de campo. Aumento de temperatura del regulador.
El desarrollo de la tecnología a permitido reducir el tamaño de los reguladores y a su vez incorporar innumerables funciones adicionales tales como las mencionadas más arriba, especialmente en lo que respecta al sistema de arranque suave (Soft - Start). El principal objetivo de todo lo dicho anteriormente, está dirigido a proteger al sistema eléctrico alternador - regulador.
Reguladores de Voltaje Digitales Existen desde hace un tiempo en el mercado, reguladores de voltaje con tecnología digital que muestran como característica principal, el poder incorporar muchas más funciones que las que s e obtenían con los viejos reguladores con tecnología de diseño analógico. La nueva tecnología utiliza la modulación por ancho de pulso, aparte de incorporar todas las protecciones que solicitan las terminales .
A estos reguladores se los conoce como del "tipo S" adoptando la respuesta de control de carga y diferentes tipos de sensado. Lo primero permite reducir la corriente de c ampo del alternador con el contacto puesto a los efectos de disminuir el calentamiento del transistor de potencia del regulador propiamente dicho, en ausencia de consumo.
Con respecto al sensado, ésto permite mejorar las prestaciones del regulador con el objeto de proteger al alternador. La Figura 1 muestra un diagrama indicativo de lo expresado con anterioridad.
Comunicación Alternador - Vehículo La idea de ver al alternador como un dispositivo independiente de producción de potencia en un vehículo, será dejada de lado en el futuro. En un automóvil "inteligente", se muestra mucho más comprensible debido a que el alternador forma parte de una c omunicación con la computadora de abordo (ECU) proveyendo información de cuánta potencia podrá producir o entregar. Esta información tiene que ver con el control del uso de los dispositivos de "confort" en cuanto a la disponibilidad de los mismos, dado que e n casos de mayor consumo de potencia, el alternador pueda suministrar la misma sin inconvenientes. A tal punto que también se pueden incrementar las revoluciones si el control de motor así lo indica, para que el alternador siga suministrando la potenc ia extra requerida. Esta información, se optiene desde algunos de los terminales del alternador tales c omo las conexiones D - FR - SIG - DFM y M. Si se toman mediciones en estas salidas, se podrá encontar c on valores de voltaje entre 0v y 11v para los terminales FR o SIG o de forma pulsante (medidas en un osciloscopio) para los terminales M o DFM. Guía de Abreviaturas
Guía de Abreviaturas Abreviaturas comunmente utilizadas en diagramas de conexión. El siguiente cuadro detalla las abreviaturas más frecuentemente utilizadas en conexiones eléctricas. IND IR ISOL L LRC mA N/C NEG Neg. OE OEM P POS Pos. R Ref. Reg. STA Vset
(Terminal de luz piloto) (Regulado Internamente) (Aislación) (Terminal de luz piloto) (Control de Respuesta de Carga) (.001 amp) (Miliamperes) (Terminal sin conexión) (Negativo) (Negativo) (Equipo Original) (Fabricante de Equipo Original) (Salida a PCM del vehículo)(Fase) (Positivo) (Positivo) (Terminal de Relé) (Referencia) (Regulador) (Estator) (Voltaje de regulación)
Imagenes: FUENTE CON DIODO ZENER:
FUENTE CON 78XX Y 79XX:
FUENTE CON LM317T:
PARAMETROS DEL 555:
MODELOS PUERTAS LOGICAS:
ESTRUCTURA INTERNA PUERTAS LOGICAS:
CIRCUITO 555 CON PUERTA LOGICA "AND":
VISTA EN OSCILOSCOPIO DE LAS ONDAS "555":
Diodos Trio (Diodos piloto)
Los alternadores y sistemas de carga que cuentan con diodos TRIO se han implementado en los nuevos diseños de alternadores desde hace unos años. Para los reguladores de diseño avanzado en los sistemas modernos de carga se incluyen los diodos TRIO en los alternadores para obtener prestaciones que no se podían aprovechar antes de su implementación. Los TRIO (figura 1) son tres diodos fijados al estator del alternador y se utilizan para proporcionar corriente al campo del alternador. Este sistema se emplea en instalaciones con luz testigo de carga. Cuando se conecta la ignición, ésta se enciende indicando que hay corriente circulando por el bobinado del campo del alternador. Al arrancar el motor, los diodos TRIO proporcionan corriente continua, indicando que el alternador está girando por lo cual la luz testigo se apaga.
solución no resultó muy popular debido a la constante disipación de calor de dicha resistencia.
Observe que si se rompe la correa del alternador, éste no gira por lo que la luz testigo se enciende. Sin embargo, este sistema tiene limitaciones como la de no indicar cuando el regulador no regula ocasionando que la luz testigo permanezca apagada a pesar de que el valor de tensión es superior a los 15v con todo lo que ello significa, y tampoco indica cuando el alternador entrega poca carga. Algunos fabricantes de alternadores colocaban una resistencia entre el borne TRIO y masa para provocar el encendido de la luz testigo cuando el regulador se abriera o se cortara el bobinado de campo. No obstante, esta
Este problema fue posteriormente resuelto (figura 2) agregando un terminal "LAMP" a los reguladores. Estos cuentan con un circuito interno que maneja el apagado y encendido de la luz testigo, que conjuntamente con el TRIO proporcionan (para este caso) la ventaja de una indicación completa del estado de carga. En la actualidad, existen reguladores con circuito indicador de sobretensión lo que permite que al superar una tensión máxima vuelva a encenderse la luz testigo.
Diferencia entre Diodos Convencionales y Avalancha Los alternadores poseen una plaqueta de diodos positivos y una de negativos. Estos diodos, dependiendo del tipo de alternador, van desde los 15A hasta los 35A y desde los 50v hasta los 400v aproximadamente de voltaje inverso y su finalidad es la de convertir el voltaje alterno inducido en el estator a un voltaje continuo para cargar la batería.
Obviamente, todo pico de tensión que supere los valores anteriores es atenuado debido a la característica de los diodos de avalancha, evitando cualquier falla de funcionamiento en los equipamientos anteriormente mencionados. Debido a la característica de estos diodos de avalancha, cuando se los prueba es necesario utilizar un banco de
En la última década, con el avanzado desarrollo de la industria automotriz, se comenzó a incorporar equipamiento electrónico sofisticado a los vehículos entre los cuales podemos citar las computadoras de abordo, las ECU (Electronic Control Unit), unidades de encendidos electrónicos, etc., además de equipamientos más estándares como los equipos de aire acondicionado, cierre centralizado de puertas, levantacristales, airbags, ASR (Control de Tracción), ABS, y más antiguamente los electroventiladores. Estos equipos, al momento de su
funcionamiento, producen picos inversos de tensión que se transmiten por los conductores eléctricos y ocasionan su mal funcionamiento. Los diodos rectificadores convencionales poseen una tensión inversa que va desde los 50v hasta los 400v mientras que los diodos de avalancha poseen una tensión inversa máxima comprendida entre 24v y 32v para los sistemas de 12v.
prueba con una tensión que no supere los 24v dado a que si no mostrarán fugas o pérdidas. Por el contrario, para probar los diodos convencionales, es necesario conocer su característica de modo tal que al probar un diodo de 15A - 100v la tensión del banco de prueba no supere los 100v.
Prueba de Diodos Los parámetros a tener en cuenta p ara la prueba de diodos convencionales son: la caída de voltaje directo ( Vf ) a una corriente directa especificada (If ), y el voltaje inverso (Vr ) para una corriente inversa determinada. Para los diodos de avalancha es: el voltaje de ruptura ( Vz) para una corriente especificada ( Iz). La temperatura de los diodos es un factor importante a tener en cuenta al momento de la prueba. Para lograr resultados más exactos los diodos deben desoldarse del bobinado de estator debido a que la baja resistencia de éste produce errores de medición. Un método práctico y de fácil implementación consiste en utilizar una batería de 12v y una lámpara de 3w, tal cual lo muestran las figuras 1 y 2 .
El procedimiento consiste en aplicar la serie entre cada uno de los bornes de los diodos y su carcasa advirtiendo que en un sentido la lámpara se enciende mientras que en el sentido opuesto la lámpara permanece totalmente
apagada, lo que indica el buen estado de los diodos. Si la lámpara no enciende en ninguno de los dos sentidos, significa que el o los diodos están abiertos; por el contrario, si la lámpara se enciende en los dos sentidos, significa que el o los diodos están en cortocircuito. Una forma más exacta de probar las fugas de los diodos (figura 3) consiste en colocar un miliamperímetro en serie con una resistencia limitadora entre el borne A y masa del alternador a los efectos de asegurarse que éste no descarga la batería. Esta prueba se debe realizar en un banco de pruebas, caso contrario el alternador debe estar aislado del resto de la instalación eléctrica del vehículo.
Una prueba de laboratorio (figura 4) es la medición de la caída de voltaje directo (Vf ) para cada tipo de diodo. Por ejemplo, a un diodo de 25A se le aplica una corriente cercana a este valor en forma instantánea a los efectos de evitar el calentamiento excesivo para evitar lecturas erróneas y se mide con un tester la caída de tensión directa ( Vf ) a través del diodo, la cual no debe superar los 1.2v.
La tensión (Vz) de los diodos de avalancha se mide colocando un tester entre los terminales y haciendo circular una corriente (Iz), limitada de acuerdo con los valores indicados por el fabricante. Recordemos que esta tensión inversa no supera los 30v por lo que la corriente es del orden de los miliamperes.
Los métodos de medición mencionados anteriormente son indicativos de las varias formas que existen para la prueba de los diodos.
Conjunto Regulador-Alternador Conexionado Básico Reguladores con Excitación a Masa (tipo "A")
Funcionamiento El terminal (DF) del regulador de voltaje está conectado al campo, el otro extremo de éste a D+ del terminal del regulador. El terminal (D+) está conectado a través de la luz piloto a la llave de contacto. El terminal (D-) debe ir conectado a masa. Este tipo de alternadores hace uso de una luz piloto, la cual se utiliza para indicar el momento en el que el alternador comienza a cargar. Los alternadores actuales (como lo refleja este diagrama) constan de 9 diodos: 6 para la rectificación de onda completa trifásica (plaqueta rectificadora), y 3 diodos auxiliares (triodo o borne piloto), que son los que proveen la corriente que alimenta el campo inductor, a través del regulador. La corriente que circula por el arrollamiento de campo, cuando se utiliza la lámpara piloto, es de aproximadamente 0,2A. Para alternadores con consumos mayores a 70A, el bobinado del estator está generalmente conectado en triángulo (diagrama 2b).
Conjunto Regulador-Alternador Conexionado Básico Reguladores con Excitación a Positivo (tipo "B")
Funcionamiento
El terminal (DF) del regulador de voltaje está conectado al campo, el otro extremo de éste a masa. El terminal (D+) está conectado a través de la luz piloto a la llave de contacto. El terminal (D-) debe ir conectado a masa. Este tipo de alternadores hace uso de una luz piloto, la cual se utiliza para indicar el momento en el que el alternador comienza a cargar. Los alternadores actuales (como lo refleja este diagrama) constan de 9 diodos: 6 para la rectificación de onda completa trifásica (plaqueta rectificadora), y 3 diodos auxiliares (triodo o borne piloto), que son los que proveen la corriente que alimenta el campo inductor, a través del regulador. La corriente que circula por el arrollamiento de campo, cuando se utiliza la lámpara piloto, es de aproximadamente 0,2A. Para alternadores con consumos mayores a 70A, el bobinado del estator está conectado en triángulo.
Aislación del Rotor Instrucciones
El procedimiento consiste (figura 1) en comprobar la aislación entre el bobinado, los anillos colectores y el eje del rotor utilizando una lámpara serie de 220v C.A. / 25w con puntas de prueba. Importante: La aislación es
buena cuando la lámpara no enciende.
Para tener en cuenta: Cuando se efectúa el recambio de los aros colectores, se deberá tener la precaución de centrarlos
perfectamente con respecto al eje de rotor propiamente dicho. De no ser así, lo aros "zapatearán" y a altas RPM los carbones pueden llegar a no tocarlos, lo que originará, entre otras cosas, desgaste prematuro de los carbones y hasta la rotura del regulador respectivo.
Resistencia del Rotor * Instrucciones
Utilizando un óhmetro (figura 3) o un amperímetro (figura 2) en escalas adecuadas se deberán leer los valores que se muestran la siguiente tabla.
Característica Resistencia de campo o rotor Corriente de campo o rotor
12v
24v
3.0~3.5ohms ±5% a 22ºC
12.0 ohms ±5% a 22ºC
4A máx. 7A máx. (serv. pesado)
2A máx. 7A máx. (serv. pesado)
Observación: El colector debe
poseer la superficie de contacto de las escobillas perfectamente limpia.
Continuidad del Estator Instrucciones
Para este procedimiento y usando un óhmetro con escala adecuada, efectúe las tres mediciones que se indican en forma alternativa y entre los terminales descriptos (figura 4).
Si el estator se encuentra en buen estado, las lecturas de resistencias obtenidas deben ser del mismo valor.
Se puede efectuar una prueba similar utilizando un vaso de una batería bien cargada (aprox. 2v) y un amperímetro con escala adecuada. Si en los tres casos se obtiene la misma lectura de corriente, el estator está en buen es tado. Tenga en cuenta que esta prueba debe realizarse lo más rápidamente posible, ya que la corriente exigida a la batería es elevada y al disminuir su tensión, indicará una medición errónea (figura 5).
Otra prueba consiste en utilizar una batería
y una lámpara de 1.5w tal cual lo muestra la figura. Si la lámpara no enciende, indica que parte del bobinado se encuentra abierto (figura 6).
Aislación del Estator Instrucciones
Para ello, utilice una lámpara serie de 220v - 25w (figura 7).
Pruebe cada salida alternadamente. La lámpara no debe encender, caso contrario, algunos de los arrollamientos está a masa.
