Introducción La batería de un automóvil es la encargada de suministrar la energía al equipo eléctrico, y el alternador el encargado de recargar constantemente la batería. batería. Antigua Antiguament mente e se usaba usaba como como generado generadorr de electric electricidad idad para la recarga la dinamo, ya en desuso por sus menores prestaciones y mayor peso que el alternador. La ventaja del alternador es que es más compacto, y genera mayor carga cuando el motor gira despacio. Sin embargo, produce corriente alterna, mientras que la batería necesita para recargarse corriente continua, continua, lo que obliga a utilizar un rectificador auxiliar. Su funcionamiento funcionamiento se basa basa en la ley ley de Fara Farada day, y, segú según n la cual cual una una bobi bobina na de alam alambr bre e en movimiento dentro de un campo magnético se carga de energía eléctrica. En el alternador, el componente magnético se llama rotor, y gira dentro de la parte parte esta estacio ciona naria ria o estáto estátor. r. Para Para obte obtener ner su máxim máximo o rendim rendimie iento nto,, un alternador necesita girar muy deprisa, por lo que su unión al motor, del que toma la energía para girar, se realiza mediante una relación de poleas de forma que el alternador gire al doble de la velocidad del motor.
El Alternador
La batería desempeña el papel de un acumulador de energía cuando el motor está parado, mientras que durante la marcha e incluso a ralentí el alternador es la autentica central eléctrica del vehículo. El alternador tiene una estructu estructura ra robusta robusta que resiste resiste vibracio vibraciones, nes, cambios cambios de tempera temperatura tura,, suciedad, humedad, lubricantes y combustible. Las tareas principales que realiza el alternador en un vehículo son las siguientes: Suministra corriente
continua a todos los dispositivos dispositivos consumidores de corriente (bomba eléctrica del combustible, ventilador eléctrico, radiocasete, radiocasete, etc.) Carga rápidamente rápidamente la batería, incluso cuando todos los dispositivos eléctricos y electrónicos del vehículo están en funcionamiento con el vehículo a ralentí. Estabiliza su propia tensión en toda la gama de velocidades de rotación del motor del vehículo. PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO Partimos de la base de que si un conductor eléctrico corta las líneas de fuerza de un campo magnético, se origina en dicho conductor una corriente eléctrica. eléctrica. La generación generación de corriente corriente trifásica tiene lugar en los alternadores, alternadores, en relación con un movimiento giratorio. Según este principio, existen tres arrollamientos iguales independientes entre sí, dispuestos de modo que se encuentran encuentran desplazados entre sí 120º. Según el principio, de la inducción, al dar vueltas el motor (imanes polares con devanado de excitación en la parte giratoria) se generan en los arrollamientos tensiones alternas senoidales y respectivamente corrientes alternas, desfasadas también 120º entre sí, por lo cual quedan desfasadas igualmente en cuanto a tiempo. De esa forma tiene lugar un ciclo que se repite constantemente, constantemente, produciendo produciendo la corriente alterna trifásica. El alternador está en paralelo con la batería del vehículo por dos razones fundamentales, la primera es que la batería provoca la corriente de pre-excitación en el alternador cuando se arranca el vehículo y la segunda es que una vez que el alternador ha alcanzado su régimen normal de trabajo transmite energía para la carga de la batería. La corriente alterna no puede ser almacenada en una batería, ni tampoco pude emplearse para alimentar componentes electrónicos, por ello se recurre a la rectificación. El elemento fundamental fundamental de la rectificación rectificación es el diodo, que posee la propiedad de que al aplicarle una tensión permite el paso de corriente únicamente en un sentido, y bloquea el paso de la corriente en sentido inverso.
El ventilador se usa para refrigerar el alternador. El rotor de los alternadores trifásicos puede girar en ambos sentidos, el sentido de giro se determina seleccionando simplemente la correspondiente forma de ventilación para giro a la izquierda o a la derecha.
El estator fijo está compuesto por 3 arrollamientos iguales e independientes entre sí. Aquí es donde se genera la corriente alterna trifásica. El estator está formado por chapas aisladas entre sí y provistas de ranuras, estas chapas están comprimidas formando un núcleo firme. En las ranuras van alojadas las espiras onduladas.
Alternador, Alternador, máquina dinamoeléctrica dinamoeléctrica generadora de energía eléctrica alterna a partir de energía mecánica con medios electromagnéticos. Los elementos de un alternador elemental son: el imán que crea el campo magnético, denominado inductor; la espira móvil, gracias al consumo de energía mecánica, en la que aparece la corriente inducida y que por ello recibe el nombre de inducido, y los dos anillos colectores con sus respectivas escob escobill illas as que que consti constitu tuye yen n el sistem sistema a colec colector tor el cual cual se une, une, medi mediant ante e bornas fijas a las escobillas, al circuito exterior. En la práct práctica ica el rotor rotor o induc inductor tor está está const constitu ituido ido por por un elect electro roimá imán n multipolar giratorio, y el inducido contiene tantas bobinas como polos el rotor.
Los alternadores de baja velocidad se fabrican con hasta 100 polos para mejorar su rendimiento y para obtener con facilidad la frecuencia deseada. Los alternadores de alta velocidad tienen dos polos. La frecuencia de la corriente que suministra un alternador es igual a la mitad del producto del número de polos por el número de revoluciones por segundo de la armadura. El alternador ha reemplazado la dinamo, por su mayor capacidad generadora de corriente y su mejor funcionamiento al tener menos riesgos de averías. Se llama así porque genera corriente alterna que se convierte a continua, y se trat trata a de un adel adelan anto to deri deriva vado do de la intr introd oduc ucci ción ón de los los diod diodos os en la especialidad de la Electrónica. El diodo es un elemento físico que aprovecha la característica que poseen ciertos metales metales de permitir el paso de la corriente en un solo sentido. De ese modo pueden ser fabricados diodos positivos o negativos, según se desee permitir o detener el paso de la corriente eléctrica de esas polaridades. Por lo general, se emplean tres diodos positivos en cada alternador, y otros tantos tantos negat negativ ivos, os, opera operand ndo o ambos ambos como como rectif rectific icado adores res de la corri corrient ente e alterna, convirtiéndola en corriente continua utilizable. El alternador está compuesto por un estator o devanado fijo, en el que se induce la corriente alterna, pues, al contrario que en el generador, el inductor es en este caso el rotor, siendo el estator el inducido. El rotor es una especie de electroimán giratorio, giratorio, cuya fuerza magnética es el producto de un devanado, el cual recibe corriente desde un colector de doble anillo, sobre el que se deslizan sendas escobillas de carbón, una cargada con corriente positiva y la otra conectada a masa o negativo. El alternador genera corriente de la siguiente manera: el rotor o inductor, excitadas sus bobinas más o menos por el regulador de voltaje, forma fuertes camp campos os magné magnétic ticos, os, los que, que, al girar, girar, son son corta cortados dos por las las bobin bobinas as del estator o inducido, generándose en dichas bobinas una corriente trifásica alte altern rna. a. Dich Dichos os impu impuls lsos os de corr corrie ient nte e alte altern rna a van van a dar dar a los los diod diodos os,, permitiendo los positivos el paso de corriente positiva y haciendo lo mismo los negativ negativos os con la negativa negativa,, obtenién obteniéndos dose e de esa manera la corrient corriente e bipolar continua utilizada en el vehículo para carga de la batería y consumo de los elementos eléctricos. El alte altern rnad ador or prec precis isa a tamb tambié ién n de un elem elemen ento to regu regula lado dorr de volt voltaj aje e y amperaje, el cual es mucho más sencillo que el utilizado con la dinamo, pues, en este caso, sólo se necesita una bobina reguladora del voltaje, lo
que que se obti obtien ene e medi median ante te la regu regula laci ción ón de la inte intens nsid idad ad de corr corrie ient nte e entregada al rotor a través de la escobilla positiva o de excitación, pudiendo también emplearse un elemento electrónico. Las precauciones que deben ser consideradas al trabajar en un alternador son las siguientes: no debe funciona funcionarr descone desconectad ctado o de la red; no debe debe ser polariz polarizado ado conectán conectándole dole corriente exterior; no debe conectarse su salida a masa.
3.1.
Tubos de vacío
Un tubo de vacío consiste en una cápsula de vidrio de la que se ha extraído el aire, y que lleva en su interior varios electrodos electrodos metálicos. Un tubo sencillo de dos elementos (diodo) está formado por un cátodo y un ánodo, este último conectado al terminal positivo de una fuente de alimentación. El cátodo (un pequ pequeñ eño o tubo tubo metá metáli lico co que que se cali calien enta ta medi median ante te un fila filame ment nto) o) libe libera ra elect electron rones es que que migra migran n hacia hacia él (un (un cilin cilindr dro o metál metálico ico en torno torno al cátod cátodo, o, tambié también n llama llamado do placa placa). ). Si se aplic aplica a una una tensió tensión n altern alterna a al ánodo ánodo,, los electrones sólo fluirán hacia el ánodo durante el semiciclo positivo; durante el cicl ciclo o nega negati tivo vo de la tens tensió ión n alte altern rna, a, el ánod ánodo o repe repele le los los elec electr tron ones es,, impid impidien iendo do que que cualq cualquie uierr corri corrient ente e pase pase a travé través s del del tubo. tubo. Los Los diodos diodos conectados de tal manera que sólo permiten los semiciclos positivos de una corriente alterna (c.a.) se denominan tubos rectificadores rectificadores y se emplean en la conversión de corriente alterna a corriente continua (c.c.)
Rectific Rectificació ación, n, proceso proceso que conviert convierte e una corrien corriente te eléctric eléctrica a alterna alterna que circula alternativamente en un sentido u otro de un circuito en una corriente continua, que sólo fluye en un sentido. Para ello se inserta en el circuito un dispositivo conocido como rectificador, que sólo permite que pase corriente en un sentido, bloqueando la corriente en el otro. La rectificación se lleva a cabo en todos los rangos de potencia eléctrica, desde milésimas de vatio en la detección de señales de radio de amplitud modulad modulada a hasta hasta miles miles de kilovati kilovatios os en el funciona funcionamie miento nto de maquina maquinaria ria pesad pesada a eléct eléctric rica. a. Los Los prim primero eros s recti rectific ficad adore ores s come comerc rcial iales es conv convert ertían ían corriente alterna en continua para alimentar motores eléctricos y se llamaban conmutadores conmutadores mecánicos. mecánicos. En la actualidad, la mayor parte de la rectificación se lleva a cabo mediante dispositivos electrónicos, como combinaciones de diodos, tubo de vacío y rectificadores de arco de mercurio. La mayo mayorí ría a de los los rect rectif ific icad ador ores es mecá mecáni nico cos s está están n form formad ados os por por un conmutador giratorio sincronizado con la corriente, dispuesto de forma que sólo conduzca la corriente en un sentido. Pueden diseñarse y fabricarse rectificadores mecánicos que manejan corrientes intensas (hasta miles de
amperio amperios) s) con tensione tensiones s de varios varios miles miles de voltios; voltios; estos estos rectific rectificador adores es todavía se utilizan en la maquinaria eléctrica pesada. Los Los rectif rectifica icado dores res electr electrón ónico icos s condu conduce cen n corri corrient ente e sólo sólo en un sent sentido ido mediante el movimiento de cargas eléctricas dentro del dispositivo. Pueden soportar corrientes de hasta 500 amperios y tensiones de hasta 1.000 voltios, por lo que pueden competir con los rectificadores mecánicos en muchas aplicaciones de potencia. En las aplicaciones de baja tensión, como en los equipos electrónicos, electrónicos, se emplean casi exclusivamente exclusivamente rectificadores rectificadores de tubo de vacío o de semiconductores.
Si en un circuito de corriente alterna se coloca un condensador (también llamado capacitor) la intensidad de corriente es proporcional al tamaño del condensador condensador y a la velocidad de variación del voltaje en el mismo. Por tanto, por un condensador cuya capacidad es de 2 faradios pasará el doble de intensidad intensidad que por uno de 1 faradio. En un condensador condensador ideal, el voltaje está totalmente desfasado con la intensidad. Cuando el voltaje es máximo no fluye fluye inten intensid sidad, ad, porqu porque e la veloc velocida idad d de cambio cambio de volta voltaje je es nula. nula. La intensidad es máxima cuando el voltaje es nulo, porque en ese punto la velocidad de variación del voltaje es máxima. A través de un condensador circula intensidad aunque no existe una conexión eléctrica directa entre sus placas porque el voltaje de una placa induce una carga opuesta en la otra. De los efectos indicados se deduce que si se aplica un voltaje alterno a una bobina o condensador ideales, no se consume potencia. No obstante, en todos todos los casos casos práct práctico icos s los circu circuito itos s de corrie corriente nte alter alterna na pres present entan an resistencia además de autoinducción y capacidad, y se consume potencia. Esta Esta pote potenci ncia a consu consumi mida da depe depende nde de la propo proporc rción ión relat relativa iva de las tres tres magnitudes en el circuito.
