El Alternador

EL ALTERNADOR

El alternador es el elemento del circuito eléctrico del automóvil que tiene como misión transformar la energía mecánica en energía eléctrica, proporcionando así un suministro eléctrico durante la marcha del vehículo.

El alternador en un vehículo debe estar diseñado para proporcionar corriente eléctrica necesaria para la carga de la batería así como suministrar corriente a todos los demandantes eléctricos que lo requieran.

Básicamente está formado por:

– Polea
– Rotor (inductor)
– Regulador
– Estator (inducido)
– Puente rectificador de diodos

 - Inducción magnética

La inducción magnética es el proceso mediante el cual campos magnéticos generan campos eléctricos. Al generarse un campo eléctrico en un material conductor, los portadores de carga se verán sometidos a una fuerza y se inducirá una corriente eléctrica en el conductor. 

Cualquier dispositivo (batería, pila…) que mantiene la diferencia de potencial entre dos puntos en un circuito se llama fuente de alimentación.

 

 - Corriente alterna (C.A.)

La corriente alterna es aquella que cambia periódicamente de dirección, desplazándose unas veces en una dirección y otras en dirección contraria. Este tipo de corriente es que la suministran las empresas de electricidad en casi todas las ciudades del mundo y es utilizada en nuestros hogares (electrodomésticos, equipos de sonido, televisión, computadoras, etc.) y en la industria.

Una corriente alterna puede transformarse en corriente continua por medio de dispositivos especiales.

 

- Corriente directa (C.D.) 

 

La corriente directa es aquella que fluye en una sola dirección (unidireccional o de sentido constante). Este tipo de corriente es proporcionada, por ejemplo, por las pilas (que se emplean en las linternas, radios, etc.) o bien por las baterías o acumuladores del automóvil.

 

- Diodos

Es una configuración específica de los diodos que proporciona una rectificación de la corriente alterna de entrada. 

En el alternador contiene los diodos de rectificación, situada normalmente en la tapa posterior, puede estar en el interior de la carcasa o en el exterior protegido por una tapa de plástico, para el correcto funcionamiento de los diodos sin que se destruyan es necesaria una buena refrigeración, con frecuencia tienen elementos disipadores de calor de aluminio con aletas y se encuentran en el flujo de aire de refrigeración del ventilador.

 

- Circuito rectificador

El alternador para generar electricidad además del movimiento que recibe del motor de combustión, necesita de una corriente eléctrica (corriente de excitación) que en un principio, antes de arrancar el motor, debe tomarla de la batería a través de un circuito eléctrico que se llama "circuito de preexcitación".

Una vez que arranca el motor, la corriente de excitación el alternador la toma de la propia corriente que genera es decir se autoexcita a través de un "circuito de excitación". 

 El circuito de preexcitación que es externo al alternador lo forman la batería, el interruptor de la llave de contacto y la lámpara de control. Este circuito es imprescindible por que el alternador no puede crear por si solo (durante el arranque y a bajas revoluciones del motor) campo magnético suficiente en el rotor el cual induce a su vez en el estator la tensión de salida del alternador que es proporcional a la velocidad de giro.

Una vez que el motor de combustión está en marcha y el alternador alcanza una tensión superior a la que suministra la batería entonces la lámpara de control (L) se apaga. El alternador ya no necesita del circuito de preexcitación ahora se vale por si mismo (autoexcitación) y utiliza la propia tensión que genera.

 

- Electro-magnetismo

Un campo magnético es una región del espacio donde existen fuerzas magnéticas, fuerzas que atraen o repelen metales. También se puede definir como la región del espacio donde existe magnetismo (fuerzas magnéticas).

Michael Faraday descubrió que un conductor eléctrico moviéndose dentro de un campo magnético (imán) generaba una tensión o diferencial de potencial (d.d.p) entre sus dos extremos (igual que la pila tiene tensión entre sus dos extremos). Si ahora conectamos un foco, formando un circuito eléctrico, en estos dos extremos del cable, la tensión generada en sus extremos, producía una corriente eléctrica por el circuito formado por la bombilla que hacía que esta se encendiese.

 Conclusión de Faraday: El cable en movimiento dentro del imán producirá una tensión en sus extremos y si conectábamos un circuito cerrado en estos extremos, se producía una corriente por el circuito a lo que se denomina electromagnetismo.

  

- Rotor

El rotor o parte móvil del alternador, es el encargado de crear el campo magnético inductor el cual provoca en el bobinado inducido la corriente eléctrica que suministra después el alternador. El rotor está formado a su vez por un eje o árbol sobre el cual va montado el núcleo magnético formado por dos piezas de acero forjado que llevan unos salientes o dedos entrelazados sin llegar a tocarse, que constituyen los polos del campo magnético inductor. Cada uno de las dos mitades del núcleo llena 6 o 8 salientes. Con lo que se obtiene un campo inductor de 12 o 16 polos.

En el interior de los polos, va montada una bobina inductora de hilo de cobre aislado y de muchas espiras, bobinada sobre un carrete material termoplástico.

- Estator

El estator es la parte fija del alternador la que no tiene movimiento y es donde están alojadas las bobinas inducidas que generan la corriente eléctrica. El estator tiene una armazón que esta formado por un paquete ensamblado de chapas magnéticas de acero suave laminado en forma de corona circular, troqueladas interiormente para formar en su unión las ranuras donde se alojan las bobinas inducidas. 

El bobinado que forman los conductores del inducido esta constituido generalmente por tres arrollamientos separados y repartidos perfectamente aislados en las 36 ranuras que forman el estator. Estos tres arrollamientos, o fases del alternador, pueden ir conectados según el tipo: en estrella o en triángulo, obteniéndose de ambas formas una corriente alterna trifásica, a la salida de sus bornes.

- Alternador trifásico

Se puede obtener un número mayor de fases incrementando el número de bobinas en la armadura, pero en la práctica de la ingeniería eléctrica moderna se usa sobre todo la corriente alterna trifásica, con el alternador trifásico, que es la máquina dinamoeléctrica que se emplea normalmente para generar potencia eléctrica.

- Regulación de voltaje

La función del regulador de tensión es mantener constante la tensión del alternador, y con ella la del sistema eléctrico del vehículo, en todo el margen de revoluciones del motor de este e independientemente de la carga y de la velocidad de giro.

La tensión del alternador depende en gran medida de la velocidad de giro y de la carga a que este sometido. A pesar de estas condiciones de servicio, continuamente variables, es necesario asegurar que la tensión se regula al valor predeterminado. Esta limitación protege a los consumidores contra sobretensiones e impide que se sobrecargue la batería.

La tensión generada en el alternador es tanto más alta cuanto mayor es su velocidad de giro y la corriente de excitación.

- Funcionamiento del alternador

Cuando ponemos el contacto en el vehículo, excitamos la bobina rotor del alternador así que cuando este empieza a girar (al arrancar el motor) comienza a generar energía. Una vez arrancado el regulador se autoalimenta con la energía que produce el propio alternador. Cuando esto ocurre la luz del cuadro de instrumentos se apaga, ya que pierde su masa al haber positivo procedente de la corriente y positivo procedente del circuito de autoexcitación.

Si la luz no se apaga tras poner en marcha el vehículo, nos puede estar indicando que no hay salida de corriente del alternador. Debemos comprobar entonces que llegan los 12 voltios de la batería a la entrada del regulador y que los diodos del puente rectificador no están cortados, ya que en tal caso no saldría la corriente del mismo aunque éste la generara bien. Así mismo, las escobillas de los anillos rozantes podrían estar descargadas y no entrar corriente al inductor (rotor).

Si la luz realiza destellos (se enciende y se apaga de forma rápida e irregular) es porque existen pequeñas diferencias de potencial instantáneas en la misma debidas a sobrecargas, falta de carga (fallo en el regulador) o bien porque estamos obteniendo corriente alterna (diodos perforados en el puente rectificador).