El funcionamiento del alternador del
automóvil se basa
en el principio general de inducción de voltaje en un conductor
en movimiento cuando atraviesa un
campo magnético
igual que
cualquier generador.
Un alternador consta de dos partes fundamentales, el inductor,
que es el que crea el campo magnético y el
inducido
que es el conductor el
cual es atravesado por las líneas de fuerza de dicho campo.
Así, en el alternador
mostrado en la Figura 1,el
inductor está constituido por el rotor, dotado de
cuatro piezas magnéticas cuya polaridad se indica y el inducido
o estator con bobinas de alambre arrolladas en las zapatas polares .
Las cuatro bobinas
a-b,
c-d, e-f y g-h,
arrolladas sobre piezas de hierro
(zapatas polares) se magnetizan
bajo la
acción de
los imanes del inductor. Dado que el inductor
está
girando, el campo magnético que actúa sobre las cuatro
piezas de hierro
cambia de sentido cuando el rotor gira 90º (se cambia de polo N a
polo S), y su intensidad pasa
de un
máximo, cuando están las piezas enfrentadas como en la
figura, a un
mínimo cuando los polos N y S están
equidistantes de las piezas de hierro.
Son estas variaciones de sentido y de intensidad del campo
magnético
las que inducirán en las cuatro bobinas una diferencia de
potencial (voltaje) que
cambia de valor y de polaridad siguiendo el ritmo del campo.
La frecuencia
de la
corriente alterna que aparece
entre los terminales A-B
se obtiene multiplicando el número de vueltas por segundo del
inductor
por el número de pares de polos del inducido (en nuestro caso
2).
El alternador elemental descrito hasta aquí tiene
varios problemas para su uso en el automóvil:
- El valor del voltaje generado, crece con la velocidad
de
rotación del alternador, por lo tanto no es apropiado para el
uso en el automóvil cuyo voltaje nominal de trabajo tiene un
valor casi fijo ( 6, 12 y 24 Volts).
- Su voltaje cambiante de polaridad, no sirve para
suministrar carga a las baterías de acumuladores ni para
alimentar los dispositivos eléctricos del automóvil que
son todos
de corriente
directa.
Veamos como se resuelven estos problemas en el alternador real.
Alternador real
La figura que sigue muestra un alternador real seccionado, para mostrar
sus partes internas y un alternador desarmado para mostrar todas sus
piezas.
|
Figura 1.- Disposición de elementos en un
alternador simple
|
|
|
Sección
de
un
alternador
real
|
Piezas
de un Alternador
|
En el alternador real, el rotor está formado por dos piezas
dentadas que se montan sobre le eje de rotación con ajuste a
presión por lo que girarán con él. Estas piezas
dentadas abrazan una bobina central que se alimenta con
electricidad desde el sistema a través de las escobillas. Las
escobillas se deslizan sobre anillos colectores y conducen la
electricidad de excitación a la bobina central formando un
potente electroimán. Este electroimán convierte los
"dedos" de las tapas dentadas del rotor en imanes de polaridad
permutada (uno N y el que le sigue S).
Si se regula la corriente que circula por las escobillas a la bobina
central se cambiará la potencia del imantado de la bobina y con
ello la de los dedos que funcionan como zapatas polares, generando
mayor o menor voltaje de salida.
Un dispositivo electrónico, sensa el voltaje de salida y regula
esta corriente de manera automática manteniendo el valor del
voltaje de salida en un valor constante con independencia de la
velocidad de rotación. Este dispositivo regulador se conoce como
regulador de voltaje y
en la gran mayoría de los alternadores está incorporado
como una pieza dentro del propio alternador.
El voltaje regulado inducido en las bobinas de estator, se conduce a un
juego de diodos que se encargan de rectificarlo y así obtener un
voltaje, que además de constante es de polaridad fija.
La corriente de exitación a la bobina del rotor se establece
desde la batería de acumuladores del vehículo a
través del interruptor de encendido, de forma tal que cuando se
acciona este interruptor para poner en marcha el vehículo, se
conecta la corriente de exitación al alternador, y así
esté listo a recargar las baterías tan pronto como el
motor se ponga en marcha. Esta corriente aunque pequeña
(unos 2 Amp) terminará descargando la batería si no se
tiene el cuidado de cerrar el interruptor de encendido cuando se abre
para pruebas o cuando el motor se detiene por alguna avería.
Como los diodos del alternador conducen la electricidad en una
dirección, resultarán averiados por sobre-corriente o se
descargará rápidamente la batería, si se conectan
los terminales de ella invertidos, se notará que se producen
chispas potentes al hacer la conexión en tal caso.
El regulador de voltage del alternador es un elemento a
semiconductores
sensible,
no es recomendable mantener el motor en funcionamiento con la
batería desconectada ya que puede averiarse.
Causas de fallo
En un alternador solo hay una pieza en movimiento, el rotor, este
está montado en cojinetes de bolas (uno en cada extremo) y tiene
acoplado en el eje de salida la polea de donde recibirá el
movimiento desde el motor a través de la correa.
Otra parte vulnerable del alternador son las escobillas de
deslizamiento, como funcionan deslizándose sobre los anillos
colectores transmitiendo la corriente al rotor, es natural que se
desgasten con el uso.
El resto de las piezas tienen "teóricamente" una vida ilimitada
(o extremadamente larga) y rara vez son causa de fallo del alternador.
Por este motivo la reparación del alternador en caso de fallo,
puede ser ejecutado por cualquiera, ya que en la inmensa mayoría
de los casos se limita a la sustitución de las escobillas,
elemento con un 5-10% del valor de un nuevo alternador. Estas
escobillas en muchos casos pueden sustituirse incluso, sin desmontar el
alternador del coche.
Un caso menos frecuente es la rotura de los cojinetes de bolas, para
esto hay que separar las tapas de la carcasa y sustituirlos. Los
cojinetes de bolas tienen en general una larga vida.
Solo son necesarias una pocas herramientas para hacer la
reparación, siendo en algunas ocasiones lo mas difícil la
extracción de la polea.
Otros temas sobre el
automóvil
aquí.
Para ir al índice general del portal
aquí.
