dinamo

Asignaturas:

General
Operación
Rotor
Estator
Preexcitación, autoexcitación y corriente de carga.
Regulador de voltaje
Conexiones de dinamo
Diodos rectificadores
voltaje de ondulación
Regulador de voltaje
polea de rueda libre
Ventilador
Recuperación de energía
Posibles defectos en el alternador.
Comprobación del voltaje de carga y la corriente de carga.

General:
Cuando el motor está en marcha, la dinamo (llamada "alternador" en inglés) garantiza que la batería esté cargada y que los consumidores reciban energía (como la radio, la iluminación, etc.). . La correa múltiple acciona la polea del alternador, que está conectada al interior mediante un eje. La energía cinética se convierte en energía eléctrica (y calor) en la dinamo.
La velocidad del motor afecta el voltaje del alternador. Cuanto más rápido gira el motor, más rápido gira la polea, lo que permite generar más potencia. El voltaje no puede ser demasiado alto y, por lo tanto, está limitado por el regulador de voltaje.
Más sobre el regulador de voltaje más adelante.

En la dinamo se genera tensión alterna. Se aplica voltaje CC a lo largo de todo el circuito electrónico del automóvil. Además, la batería sólo se puede cargar con corriente continua. La tensión alterna se convierte en tensión continua mediante los diodos del puente de diodos. La magnitud del voltaje que se genera depende de:

La velocidad a la que se separan el conductor y el campo magnético.
La longitud de los devanados.
La fuerza del campo magnético.

Es posible conducir sin alternador. Por ejemplo, si está defectuoso y ya no suministra tensión, podrás seguir conduciendo hasta que la batería se agote por completo. Por supuesto, esto no es recomendable porque una descarga profunda puede provocar que la batería falle, pero el coche se puede conducir (una distancia corta) sin alternador y sin correa múltiple (por lo que posiblemente se pueda montar en un remolque para su transporte). .

Operación:
La corriente es generada por el rotor que gira en el estator. El rotor es un electroimán; sólo se vuelve magnético cuando una corriente fluye a través de él. Por lo tanto, el alternador necesita la ayuda de la batería antes de poder empezar a cargarse. El magnetismo restante en el alternador es insuficiente para permitir que fluya una corriente eléctrica a través de los diodos.

La corriente para hacer que el rotor sea magnético fluye desde la batería, a través de la cerradura de encendido y la luz indicadora de corriente de carga hasta la conexión D+ del alternador. Luego, la corriente fluye hacia el rotor. Desde el rotor la corriente fluye a través del regulador hasta tierra. Cuando se activa la cerradura de encendido, se enciende la luz indicadora de corriente de carga y al mismo tiempo se produce la magnetización del alternador. Cuando el alternador comience a cargarse, la luz indicadora de corriente de carga se apagará.
Cuando el alternador se carga, los polos norte y sur se mueven con respecto al estator. Esto genera una tensión alterna en el estator. Con una revolución del imán, el voltaje inducido en el conductor tiene forma de onda sinusoidal, como se muestra en la figura.

Como se trata de una tensión alterna y todos los consumidores del coche sólo funcionan con tensión continua, aún es necesario realizar una rectificación. Los diodos garantizan que la tensión alterna se convierta en tensión continua.
También se deben limitar la tensión y la corriente de carga; Cuando el motor funciona a gran velocidad y hay pocos consumidores encendidos, sólo es necesario cargar muy poca cantidad del alternador. Cuando hay más consumidores conectados, el alternador debe suministrar más corriente de carga. A plena carga, este consumo puede oscilar entre 75 y 120 amperios (según el tipo de coche). Cómo funciona todo esto se describe en los capítulos siguientes.

del rotor:
El rotor no es un imán permanente, sino un electroimán. Al pasar corriente a través del rotor, éste se vuelve magnético y se puede generar un voltaje alterno. El voltaje generado se puede controlar aumentando o disminuyendo la corriente del rotor. Este es el trabajo del regulador de voltaje.
El rotor tiene garras polares (polos norte y sur). Cada mitad con garras para postes suele constar de 6 o 7 postes. La otra mitad consta del mismo número de polos, por lo que hay 6 o 7 polos norte y 6 o 7 polos sur. Hablamos entonces de 12 o 14 pares de polos. El número de pares de polos influye en la tensión generada en el estator.

El campo magnético en el alternador se crea cuando se energiza el rotor. Esto ya sucede cuando se pone el contacto del coche. Para energizar el rotor, se envía una corriente de campo a través de los devanados de campo. Esta corriente proviene de la batería y se transfiere a los devanados de campo a través de los anillos colectores y las escobillas de carbón. Este va del polo norte al polo sur, porque un anillo colector está conectado al polo norte y el otro al polo sur.

Una vez retirado el rotor, se puede medir para comprobar si hay defectos. La resistencia del rotor suele rondar los 3 ohmios. Para conocer el valor exacto, consulte los datos de fábrica.

Estator:
El alternador utilizado en casi todos los coches es un alternador trifásico. Esto significa que el alternador se compone de tres bobinas de estator que están conectadas a un núcleo de estator y un rotor. Cada bobina del estator produce su propia tensión alterna generada. Debido a que todas las bobinas del estator están montadas en un ángulo de 120 grados entre sí, los voltajes generados también están desfasados 120 grados. Estos voltajes son rectificados por los tres diodos negativos y los tres positivos (es decir, un total de seis diodos).

El núcleo del estator está formado por placas apiladas, separadas entre sí por material aislante. El núcleo del estator refuerza el campo magnético en el alternador y, por tanto, aumenta la tensión generada. Las bobinas del estator se pueden conectar de dos maneras; mediante una conexión triangular (reconocible por 3×2 conexiones) y una conexión en estrella (4 conexiones, de las cuales 3 son conexiones sueltas y una conexión donde se conectan los 3 extremos de las bobinas entre sí. La conexión en estrella es la más común , porque permite alcanzar un alto voltaje más rápido. La conexión delta se utiliza para dinamos que deben suministrar mucha energía.
En el momento en que una bobina del estator hace contacto con el núcleo del estator (cortocircuito a tierra) o si una de las bobinas se interrumpe (rotura de cable), el estator ya no funciona correctamente. Se puede utilizar un multímetro para comprobar si hay un cortocircuito a tierra o una rotura de cable. Bajo una condición; las bobinas del estator deben estar desconectadas; Ambos extremos no deben hacer contacto con otros componentes. A menudo basta con desoldar. La resistencia de las bobinas debe ser muy pequeña; aproximadamente 0,05 ohmios. La resistencia entre las bobinas del estator y el núcleo del estator debe ser infinitamente grande. Si hay resistencia (si es extremadamente alta), entonces hay una conexión.

La siguiente imagen muestra un estator y un rotor desmontados. En realidad, el rotor gira en el estator y simplemente no se tocan entre sí.

Preexcitación, autoexcitación y corriente de carga:

Pre-potencia:
El motor está parado y la luz indicadora está encendida. La corriente de preexcitación va a tierra a través de la batería, la cerradura de encendido, el rotor y el controlador. Esto es posible porque el diodo Zener en el regulador de voltaje se corta y la corriente de base T1 se vuelve conductora porque T2 deja de conducir.

Autoempoderamiento:
Cuando se arranca el motor, el rotor se vuelve lo suficientemente magnético como para cambiar a autoexcitación. La corriente de autoexcitación pasa luego a través de los diodos rectificadores (lado negativo) a la bobina del estator, luego a través de los diodos de campo al rotor y a través del regulador a tierra.

Lavabo:
En la bobina del estator se genera una tensión alterna porque el rotor gira a través de ella. La línea verde marca el camino por el que fluye la corriente desde la bobina del estator V. La corriente se rectifica mediante un diodo rectificador (de tensión alterna a tensión continua) y pasa a través de la conexión B+ hasta la batería y los consumidores.

La corriente de carga que llega a la batería y a los consumidores a través de la conexión B+ del alternador proporciona toda la alimentación eléctrica al vehículo. Cuando el motor está apagado, el alternador no suministra energía. Por tanto, todos los consumidores utilizarán la energía de la batería.
Cuando el motor está en marcha, el alternador debe poder suministrar suficiente potencia para abastecer a todos los consumidores. Cuando el motor está en marcha, nunca se debe utilizar la energía de la batería. La corriente de carga de un alternador depende del número de consumidores y del estado de carga de la batería. La corriente de carga máxima se indica en el alternador (normalmente entre 60 y 90 A).

La tensión de carga del alternador se puede comprobar fácilmente si existe alguna duda sobre si el alternador se está cargando correctamente o no. Midiendo el polo positivo y el polo negativo de la batería con un voltímetro (multímetro) mientras el motor está en marcha (el voltaje del alternador está directamente en este), puede comprobar si el alternador se está cargando correctamente:

Si el voltaje es de alrededor de 14,2 voltios cuando el motor está en marcha, el alternador está funcionando como debería.
Si el voltaje es de 13,8 voltios, la batería está casi llena y los consumidores están apagados. El alternador no tiene por qué suministrar mucha tensión y por tanto no lo hace. El voltaje de carga está bien.
Si el voltaje es de 12,4 voltios o menos, sabrá que el alternador no se está cargando correctamente. Este es el voltaje que también tiene una batería llena. Entonces hay un problema con el alternador.
Si el voltaje es inferior a 12,4 voltios, el alternador ya no se cargará. La batería continuará descargándose hasta que el voltaje alcance los 8 voltios. Entonces el motor se parará y ya nada funcionará.

En este último caso, es decir, cuando el alternador ya no carga, puedes optar por sustituirlo. Esto suele ser muy caro y resulta más económico buscar un alternador reacondicionado. Hay muchas empresas de revisión que desmontan completamente el alternador y lo dejan como nuevo. Esto puede ahorrar (más) de la mitad del nuevo precio.
¡Asegúrese siempre de que cuando reemplace el alternador, desconecte el terminal negativo de la batería! Si no haces esto y la conexión B+ (que quitas del alternador) toca la carrocería o el bloque metálico del motor, saldrás chispas por un cortocircuito. Las costosas unidades de control electrónico pueden resultar defectuosas.

Regulador de voltaje:
Cuando el voltaje aumenta por encima del voltaje regulado, el diodo Zener (en el diagrama anterior) se enciende, lo que hace que la base de T1 se conecte a tierra mediante T2. T1 se corta, el campo magnético desaparece, provocando una caída de tensión del alternador.
Esto hace que falle la corriente del rotor, provocando que el alternador no se recargue durante un breve periodo de tiempo. Al encender y apagar continuamente T1, se ajusta el voltaje.

La figura muestra un rotor suelto con un regulador de voltaje flojo sujeto contra él. El regulador de voltaje está montado entre las conexiones D+ y DF del alternador y arrastra sus escobillas de carbón sobre el rotor. Cuando se enciende un consumidor (por ejemplo, la iluminación), la corriente de carga cae brevemente de 14,4 a 13,8 voltios. El regulador de voltaje absorbe esto y ajustará rápidamente el voltaje a 14,4 voltios.

A continuación puede ver 2 imágenes de alcance que se midieron en la conexión DF del alternador. Estas señales se transmiten a la unidad de control del motor. Para ser claros, el rotor es magnético en la parte inferior de ambas imágenes.

La señal en el gráfico se midió mientras pocos o ningún consumidor estaba encendido. Por tanto, el rotor es mínimamente magnético. El ciclo de trabajo aquí es aproximadamente del 10%.

La señal en el gráfico siguiente se midió mientras muchos consumidores estaban encendidos. Aquí el rotor recibe mucha más energía para alcanzar la corriente de carga de 14,4 voltios. El ciclo de trabajo aquí es aproximadamente del 50%.

Conexiones de dinamo:

B+ va a la batería; A través de él pasan la tensión y la corriente de carga.
D+ es el voltaje de control del rotor para ajustar el voltaje del alternador.
D- es la masa del alternador.
W es una conexión que se utilizaba anteriormente para tacómetros de motores diésel antiguos. Hoy en día ya no existe.
DF o LIN son la posible conexión para el control de la excitación del rotor desde el sistema de gestión del motor.

Diodos rectificadores:
El alternador suministra voltaje alterno, pero debido a que en el automóvil solo se usa voltaje directo, el voltaje alterno (CA) debe convertirse en voltaje directo (CC). Esto lo hacen los diodos rectificadores. Diodos Sólo permite que la corriente fluya en una dirección. Se utiliza la parte positiva de la corriente alterna, la parte negativa se pierde.

La imagen muestra un puente de diodos desmontado. La clavija de medición roja señala uno de los tres minidiodos.
Los diodos positivos están al otro lado del puente de diodos. El perno es la conexión B+, sobre la cual se monta el cable grueso que va a la batería.

Este es el principio de un alternador monofásico. En la imagen de arriba (a la derecha) se puede ver que la fase se interrumpe constantemente, no hay voltaje por un tiempo y luego vuelve a haber fase. Por tanto, no se genera tensión en la parte entre las fases. Para evitarlo, en los alternadores trifásicos se utilizan conexiones en estrella y en triángulo. Esto produce el resultado siguiente.
La siguiente imagen muestra 3 colores diferentes; negro, rojo y azul. Todas estas son fases separadas. La imagen muestra que hay mucho espacio entre, por ejemplo, las fases negras. Este espacio se une conectando las otras fases. Esto crea un suministro de energía gradual.

Tensión de ondulación:
Después de rectificar la tensión mediante los diodos rectificadores siempre queda una pequeña ondulación. La señal nunca es agradable y plana. La tensión de ondulación nunca debe superar los 500 mV, ya que esto podría provocar fallos de funcionamiento o defectos en la electrónica del coche.
La imagen muestra una imagen de alcance que se midió en la batería. Esta imagen cambiará cuando cambie la velocidad del motor o cuando se enciendan los consumidores.

Regulador de voltaje:
El regulador de voltaje enciende y apaga el campo magnético activando y desactivando la corriente a través del rotor. El regulador de voltaje garantiza que la tensión de carga permanezca constante (entre 13,2 y 14,6 voltios). El nivel de la tensión de carga depende, entre otras cosas, de la velocidad. Cuanto más rápido gire el cigüeñal, más rápido girará el rotor. Si no se ajustara el voltaje, podría subir hasta los 30 voltios a alta velocidad. Esto lo evita el regulador de voltaje. La imagen muestra un regulador de voltaje separado. En la mayoría de los casos, éste está visiblemente unido al alternador.

El voltaje generado depende no sólo de la velocidad del motor, sino también del número de vueltas del estator y de la intensidad del campo magnético del rotor. El número de vueltas del estator se determina cuando se diseña el alternador, pero se puede controlar la intensidad del campo magnético del rotor. Esto se puede reducir apagando y encendiendo el rotor muy rápidamente. Si el voltaje aumenta, el rotor se apaga. Si la tensión es demasiado baja, el rotor se vuelve a conectar. Al hacer esto muy rápidamente y en sucesión, se crea una intensidad de campo promedio. Por tanto, la tensión de carga se mantiene lo más constante posible.

Cuando el voltaje en el terminal positivo del alternador (D+) es menor que el voltaje de ajuste, una corriente fluye desde D+ a través del rotor hasta D- (terminal negativo) y se genera un voltaje en el alternador. La tensión generada se ajusta nuevamente a D+. Cuando el voltaje en D+ es mayor que el voltaje de ajuste, se alcanza el voltaje Zener (vea la imagen a continuación), lo que hace que el transistor T2 se encienda. El transistor T1 entonces no conduce, de modo que ya no puede fluir más corriente a través del rotor. De este modo se desconecta el campo magnético, de modo que cae la tensión de carga. Este voltaje continúa cayendo hasta que ya no se alcanza el voltaje Zener. Posteriormente, el transistor T2 se cortará y T1 volverá a conducir. Este ciclo se repite constantemente.

Polea de rueda libre:
Hoy en día, muchos alternadores están equipados con una polea libre (ver imagen a continuación). Estas poleas sólo pueden accionarse en una dirección. Cuando retira la correa acanalada de la polea y gira la polea con la mano, notará que el interior del alternador solo gira en una dirección y permanece estacionario en la otra dirección. Este sistema es para proteger el cinturón múltiple. Cuando el motor está funcionando a alta velocidad y se suelta el acelerador de una vez, la velocidad del motor disminuirá rápidamente. Una dinamo de servicio pesado puede desacelerar un poco menos rápidamente. Esta velocidad cae más lentamente que la velocidad del motor. El resultado de esto es que la correa múltiple se ve sometida a una mayor tensión y, en el peor de los casos, se corta a la mitad, porque la correa múltiple tiene que frenar el alternador. Con una polea de rueda libre, el alternador se moverá al acelerar, pero funcionará a su propia velocidad al desacelerar.

La polea se monta con la rosca en el eje del rotor (ver imagen arriba). La parte exterior de la polea sólo lleva consigo la parte interior en un sentido de rotación. El dispositivo de bloqueo garantiza que la parte interior quede sujeta contra la parte exterior. Entonces se bloqueará toda la polea, de modo que el alternador sea accionado por la correa múltiple. Cuando sueltas el pedal del acelerador, la parte interior gira a mayor velocidad que la parte exterior; la velocidad del motor ha disminuido más rápido que la velocidad del rotor. El dispositivo de bloqueo entonces no está en funcionamiento, lo que significa que los rodamientos de bolas permiten que el rotor tenga una velocidad diferente a la del cigüeñal.

La imagen muestra un alternador equipado con una polea libre.

Ventilador:
El alternador se calienta cuando tiene que suministrar energía. Para evitar que se sobrecaliente, hay que enfriarlo. El ventilador interno del alternador proporciona refrigeración. Hoy en día también existen alternadores que están conectados al sistema de refrigeración del motor. El refrigerante proporciona refrigeración.

Recuperación de energía:
Si el alternador se carga a su máxima capacidad (con muchos consumidores encendidos), se producirá un consumo adicional de combustible. Esto se debe a que el alternador girará más fuertemente porque el campo magnético en el estator será mayor. El campo magnético hará que el rotor gire con más fuerza y el cigüeñal tendrá que tirar con más fuerza de la correa múltiple para moverla. Hoy en día, los fabricantes de automóviles han encontrado una solución práctica para esto. El alternador siempre se carga, pero no se recargará simplemente a su capacidad máxima mientras conduce (a menos que la batería esté realmente vacía). La recarga máxima se produce cuando el coche frena con el motor. Así, cuando el conductor levanta el pie del acelerador y deja que el coche avance (por ejemplo, en un semáforo o en una salida de autopista). El coche no consume combustible en ese momento y la energía cinética (energía de movimiento) del vehículo garantiza que el coche siga rodando. La batería ahora está completamente cargada hasta que se vuelve a pisar el acelerador. En ese momento, el alternador garantiza que el suministro de tensión se mantenga estable.
Este método de carga conduce a un menor consumo de combustible.

Posibles defectos en el alternador:
Puede haber una serie de problemas o defectos típicos en el alternador. El técnico suele saber lo que puede comprobar o medir a continuación. A continuación se presentan una serie de quejas típicas:

La luz indicadora de corriente de carga se enciende normalmente durante la preexcitación, pero solo se apaga cuando el motor funciona a mayor velocidad; defecto en el alternador (probablemente un diodo de campo defectuoso).
La misma queja que arriba, sólo que también se enciende débilmente cuando el motor está funcionando a altas revoluciones o cuando hay muchos consumidores encendidos; defecto en el alternador (probablemente un diodo defectuoso).
La luz indicadora de corriente de carga se enciende débilmente durante la preexcitación, pero sólo se apaga cuando el motor gira a mayor velocidad; (probablemente un defecto en el alternador o un defecto en el cableado o sus conexiones).
La luz indicadora de corriente de carga no se enciende durante la preexcitación o cuando el motor está en marcha; (alternador defectuoso, cableado/conexiones deficientes o luz indicadora de corriente de carga defectuosa).

Comprobación del voltaje de carga y la corriente de carga:
La cantidad de energía que suministra el alternador depende de su capacidad y de las necesidades de los consumidores y de la batería conectada. Por ejemplo, el alternador debe poder suministrar 100 A para alimentar a todos los consumidores y cargar una batería vacía al mismo tiempo. La cantidad de energía suministrada por el alternador cae casi a cero cuando la batería está llena y no hay consumidores conectados. La capacidad máxima del alternador suele indicarse en la placa de características o en una pegatina situada en el alternador. Suele estar entre 65A y 120A. A menudo se muestra de la siguiente manera: 14V 17/85A. Esto significa: voltaje regulado (14V), corriente de carga (17A) a 1800 rpm y corriente de carga (85A) a 6000 rpm del alternador (no la velocidad del cigüeñal).

Si hay un defecto en el alternador o en el cableado, es posible que no se alcance la capacidad máxima con carga máxima. Esto se puede comprobar comprobando la corriente de carga. Esto se puede hacer cargando el alternador lo más alto posible con un equipo de prueba especial cuando el motor está en marcha o encendiendo tantos consumidores como sea posible (como la calefacción de los asientos, la calefacción de la luneta trasera, todas las luces, el motor del ventilador en la posición más alta). , etc.). El valor de la corriente de carga se puede determinar utilizando un pinza actual ser revisado. El valor medido debe corresponder al valor indicado en el alternador.
El voltaje ajustado se puede verificar usando el multímetro medir la tensión entre la conexión B+ y tierra a mayor velocidad del motor (2000 rpm). El voltaje regulado debe estar entre 13.8 voltios y 14.5 voltios.
Para comprobar si el cableado es correcto se puede medir la diferencia de tensión entre el polo positivo de la batería y la conexión B+ del alternador; el voltaje debe ser inferior a 0,3 V. De lo contrario, hay un problema con el cable o las conexiones del cable.
Si el circuito de tierra no es bueno, no sólo tendrás problemas con el sistema de carga, sino también con otros sistemas. El circuito de tierra se puede verificar haciendo funcionar el motor a 2000 rpm y conectando el voltímetro entre el terminal negativo de la batería y la carcasa del alternador. Este voltaje también debe ser inferior a 0,3V.