Alternadores y reguladores de tensinEl alternador igual que la antigua dinamo, es un generador de corriente elctrica que transforma la energa mecnica que recibe en su eje en energa elctrica que sirve ademas de cargar la batera, para proporcionar corriente elctrica a los distintos consumidores del vehculo como son el: el sistema de alimentacin de combustible, el sistema de encendido, las luces, los limpias etc. El alternador sustituyo a la dinamo debido a que esta ultima tenia unas limitaciones que se vieron agravadas a medida que se instalaban mas accesorios elctricos en el automvil y se utilizaba el automvil para trayectos urbanos con las consecuencias sabidas (circulacin lenta y frecuentes paradas). La dinamo presentaba problemas tanto en bajas como en altas revoluciones del motor; en bajas revoluciones necesita casi 1500 r.p.m. para empezar a generar energa, como consecuencia con el motor a ralent no generaba corriente elctrica; una solucin era hacer girar a mas revoluciones mediante una transmisin con mayor multiplicacin pero esto tiene el inconveniente de: que a altas revoluciones la dinamo tiene la limitacin que le supone el uso de escobillas y colector.

Para elegir el alternador adecuado para cada vehculo hay que tener en cuenta una serie de factores como son: La capacidad de la batera (amperios/hora). Los consumidores elctricos del vehculo Las condiciones de circulacin (carretera/ciudad, paradas frecuentes). Los fabricantes de vehculos determinan el tamao del alternador teniendo en cuenta los factores expuestos anteriormente y sabiendo que en cualquier situacin el alternador debe suministrar suficiente energa elctrica para alimentar a los consumidores y para cargar la batera, garantizando que el coche vuelva a arrancar la prxima vez que se le solicite sin problemas. Si la demanda de energa es elevada. por ejemplo por haber incorporado en el vehculo diversos consumidores adicionales, puede resultar conveniente sustituir el alternador previsto de serie por otro de mayor potencia, sobre todo cuando el vehculo circula preferente en ciudad, con recorridos cortos y frecuentes paradas. En este caso, es conveniente verificar el consumo de todos los aparatos elctricos instalados y sus tiempos medios de utilizacin, al tiempo que se valora el tipo de circulacin del vehculo (carretera o ciudad). En general el balance energtico del alternador se realiza sumando la potencia elctrica de todos los consumidores para determinar posteriormente, con ayuda de unas tablas la intensidad nominal mnima necesaria. Como ejemplo diremos que se determina a travs de esta tabla aproximadamente que la intensidad del alternador ser una dcima parte de la suma de potencias de todos los consumidores. Por eso tenemos, si en una determinada aplicacin la suma de consumidores es igual a 500 W. la intensidad nominal del alternador necesario debe ser de 50 A.

Las caractersticas esenciales del alternador son las siguientes: Entrega de potencia incluso en ralent. Los diodos ademas de convertir la corriente alterna en corriente continua, evitan que la tensin de la batera se descargue a travs del alternador cuando el motor esta parado o el alternador no genera corriente (avera). Mayor aprovechamiento elctrico (es decir, a igualdad de potencia, los alternadores son mas ligeros que las dinamos). Larga duracin. Son insensibles a influencias externas tales como altas temperaturas, humedad, suciedad u vibraciones. Pueden funcionar en ambos sentidos de giro sin requerir medidas especiales, siempre que la forma del ventilador que lo refrigera, sea adecuado al sentido de giro correspondiente.

El alternador debido a su forma constructiva en el que las bobinas inducidas permanecen estticas formando parte del estator, siendo el campo inductor el que se mueve con el rotor, alimentado con corriente continua procedente del mismo generador a travs de dos anillos rozantes situados en el eje de rotor. Esta disposicin de los elementos del alternador proporciona grandes ventajas tal como poder girar a grandes revoluciones sin deterioro de sus partes mviles, ademas de entregar un tercio de su potencia nominal con el motor girando al ralent. y proporcionando su potencia nominal a un rgimen de motor reducido; esto permite alimentar todos los servicios instalados en el vehculo, aun en condiciones adversas, quedando la batera como elemento reservado para la puesta en marcha del mismo, y encontrandose siempre con carga suficiente para una buena prestacin de servicio. El rendimiento del alternador aumenta con la velocidad de giro del motor; por eso debe procurarse que la relacin de desmultiplicacin entre el cigeal del motor y el alternador sea lo mas alta posible. En el sector de turismos, los valores tpicos estn entre 1:2 y 1:3 (por cada vuelta del cigeal, da dos vueltas del alternador); en el sector de vehculos industriales llegan hasta 1:5. Tipos de alternadores Para la seleccin del alternador son determinantes, principalmente: La tensin del alternador (14 V/28 V). La entrega de potencia (V x I) posible en todo el margen de revoluciones. La corriente mxima

De acuerdo con estos datos se determinan el dimensionado elctrico y el tamao requerido por el alternador.

Descripcin y caractersticas de sus componentesEl alternador utilizado en automocin esta constituido por los siguientes elementos: - Un conjunto inductor que forman el rotor o parte mvil del alternador. - Un conjunto inducido que forman el estator o parte fija del alternador. - El puente rectificador de diodos. - Carcasas, ventilador y dems elementos complementarios de la maquina.

Rotor o inductor El rotor o parte mvil del alternador, es el encargado de crear el campo magntico inductor el cual provoca en el bobinado inducido la corriente elctrica que suministra despus el alternador. El rotor esta formado a su vez por un eje o rbol sobre el cual va montado el ncleo magntico formado por dos piezas de acero forjado que llevan unos salientes o dedos entrelazados sin llegar a tocarse, que constituyen los polos del campo magntico inductor. Cada uno de las dos mitades del ncleo 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 termoplstico.

En uno de los lados del eje, va montada una pieza material termoestable fija al eje del rotor, en la que se encuentran moldeados dos anillos rozantes de cobre, a los cuales se unen los extremos de la bobina inductora. A travs de los anillos, y por medio de dos escobillas de carbn grafitado la bobina recibe la corriente de excitacin generada por el propio alternador a travs del equipo rectificador (autoexcitacin). Este equipo mvil perfectamente equilibrado dinmicamente, para evitar vibraciones, constituye un conjunto extraordinariamente robusto que puede girar a gran velocidad sin peligro alguno, al no tener como dinamo elementos que pueden ser expulsados por efecto de la fuerza centrifuga, como ocurre con el colector y bobinas inducidas. Estator o inducido El estator es la parte fija del alternador la que no tiene movimiento y es donde estn alojadas las bobinas inducidas que generan la corriente elctrica. El estator tiene una armazn que esta formado por un paquete ensamblado de chapas magnticas de acero suave laminado en forma de corona circular, troqueladas interiormente para formar en su unin las ranuras donde se alojan las bobinas inducidas. Las 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 segn el tipo: en estrella o en tringulo, obteniendose de ambas formas una corriente alterna trifasica, a la salida de sus bornes.

Puente rectificador de diodos Como se sabe la corriente generada por el alternador trifasico no es adecuada para la batera ni tampoco para la alimentacin de los consumidores del vehculo. Es necesario rectificarla. Una condicin importante para la rectificacin es disponer de diodos de potencia aptos para funcionar en un amplio intervalo de temperatura. El rectificador esta, formado por un puente de 6 o 9 diodos de silicio, puede ir montado directamente en la carcasa lado anillos rozantes o en un soporte (placa) en forma de "herradura", conexionados a cada una de las fases del estator, formando un puente rectificador, obteniendose a la salida del mismo una tensin de corriente continua. Los diodos se montan en esta placa de manera que tres de ellos quedan conectados a masa por uno de sus lados y los otros tres al borne de salida de corriente del alternador, tambin por uno de sus lados . El lado libre de los seis queda conectado a los extremos de las fases de las bobinas del estator.

Los alternadores, con equipo rectificador de 9 diodos (nanodiodo), incorporan tres diodos mas al puente rectificador normal, utilizandose esta conexin auxiliar para el control de la luz indicadora de carga y para la alimentacin del circuito de excitacin. El calentamiento de los diodos esta limitado y, por ello, debe evacuarse el calor de las zonas donde se alojan, tanto los de potencia como los de excitacin. Con este fin se montan los diodos sobre cuerpos de refrigeracin, que por su gran superficie y buena conductividad trmica son capaces de evacuar rpidamente el calor a la corriente de aire refrigerante. En algunos casos, para mejorar esta funcin, estn provistos de aletas. La fijacin de la placa portadiodos a la carcasa del alternador se realiza con interposicin de casquillos aislantes, como se ve en la figura

En la figura de abajo tenemos otra variante de puente de diodos mas moderno.

No vamos a entrar en el modo de funcionamiento de los diodos simplemente decir que un diodo se comporta idealmente como una vlvula antirretorno en un circuito neumtico e hidrulico, segn como estn polarizados los diodos en sus extremos deja pasar la corriente elctrica o no la deja pasar. Los diodos utilizados en el automvil pueden ser de dos tipos: de "anodo comn" son los que tienen conectado el nodo a la parte metlica que los sujeta (la herradura que hemos visto antes) y que esta conectada a masa. De "ctodo comn" son los diodos que tienen el ctodo unido a la parte metlica que los sujeta (masa).

El diodo rectificador hace que se supriman las semiondas negativas y solo se dejan pasar las semiondas positivas de forma que se genere una corriente continua pulsatoria. A fin de aprovechar para la rectificacin todas las semiondas, incluso las negativas suprimidas, se aplica una rectificacin doble o de onda completa. Para aprovechar tanto las semiondas positivas como las negativas de cada fase (rectificacin de onda completa), se dispone de dos diodos para cada fase, uno en el lado positivo y otro en el negativo, siendo necesarios en total seis diodos de potencia en un alternador trifasico. Las semiondas positivas pasan por los diodos del lado positivo y las semiondas negativas por los diodos del lado negativo, quedando as rectificadas. La rectificacin completa con el puente de diodos origina la suma de las envolventes positivas y negativas de estas semiondas (grfica del medio), por lo que se obtiene del alternador una tensin levemente ondulada. La corriente elctrica que suministra el alternador por los terminales B+ y B-, no es lisa, como seria lo ideal (linea roja de la grfica inferior), sino que es ligeramente ondulada (grfica inferior). Esta ondulacin se reduce por efecto de la batera, conectada en paralelo con el alternador, y, en su caso, por medio de condensadores instalados en el sistema elctrico del vehculo.

Carcasa lado de anillos rozantes Es una pieza de aluminio obtenida por fundicin (se ve en la figura del despiece del alternador de arriba), donde se monta el portaescobillas, fijado a ella por tornillos. De esta misma carcasa salen los bornes de conexin del alternador y en su interior se aloja el cojinete que sirve de apoyo al extremo del eje del rotor. En su cara frontal hay practicadas unos orificios, que dan salida o entrada a la corriente de aire provocada por el ventilador. Carcasa lado de accionamiento Al igual que la otra carcasa es de aluminio fundido, y en su interior se aloja el otro cojinete de apoyo del eje del rotor. En su periferia lleva unas bridas para la sujecin del alternador al motor del vehculo y el tensado de la correa de arrastre. En su cara frontal, lleva practicados tambin unos orificios para el paso de la corriente de aire provocada por el ventilador. Las dos carcasas aprisionan el estator y se unen por medio de tornillos, quedando en su interior alojados el estator y el rotor, as como el puente rectificador. Ventilador Los componentes del alternador experimentan un considerable aumento de la temperatura debido, sobre todo, a las perdidas de calor del alternador y a la entrada de calor procedente del compartimento motor. La temperatura mxima admisible es de 80 a 100C, segn el tipo de alternador. La forma de refrigeracin mas utilizada es la que coge el aire de su entorno y la hace pasar por el interior del alternador por medio de ventiladores de giro radial en uno o ambos sentidos. Debido a que los ventiladores son accionados junto con el eje del alternador, al aumentar la velocidad de rotacin se incrementa tambin la proporcin de aire fresco. As se garantiza la refrigeracin para cada estado de carga. En diversos tipos de alternadores, las paletas del ventilador se disponen asimtricamente. De esta forma se evitan los silbidos por efecto sirena que pueden producirse a determinadas velocidades. Ventilador de un solo flujo Los alternadores que montan un ventilador en el lado de la carcasa de accionamiento se refrigeran mediante una ventilacin interior. El aire entra por el lado de la carcasa de anillos rozantes, refrigerando el puente de diodos, el rotor, el estator, para despus salir por la carcasa del lado de accionamiento. Por lo tanto el aire refrigerante es aspirado por el ventilador a travs del alternador.

Ventilador interior de doble flujo Los alternadores que montan este sistema de refrigeracin llevan dos ventiladores en su interior en su eje a ambos lados del rotor. Ambos flujos de aire entran axialmente por aberturas de la carcasa de accionamiento y la carcasa de anillos rozante. Los flujos de aire son aspirados por ambos ventiladores y salen radialmente por las aberturas del contorno de la carcasa. La ventaja esencial de la configuracin es la posibilidad de utilizar ventiladores mas pequeos, rediciendo as el ruido aerodinmico generado por los ventiladores. Una variante de alternadores en lo que se refiere a su refrigeracin, es el que utiliza aire fresco procedente del exterior del compartimento motor. A travs de un tubo flexible se aspira aire fresco y con poco polvo. El aire entra por la boca de aspiracin, pasa por el interior del alternador y sale por las aberturas de la tapa del lado de accionamiento. En este caso tambin el aire refrigerante es aspirado por el ventilador a travs del alternador. La aspiracin de aire fresco es especialmente conveniente cuando la temperatura en el compartimento motor supera el valor limite de 80 C, y en los alternadores de gran potencia.

Circuito de excitacin del alternador El alternador para generar electricidad ademas del movimiento que recibe del motor de combustin, necesita de una corriente elctrica (corriente de excitacin) que en un principio, antes de arrancar el motor, debe tomarla de la batera a travs de un circuito elctrico que se llama "circuito de preexcitacin". Una vez que arranca el motor, la corriente de excitacin el alternador la toma de la propia corriente que genera es decir se autoexcita a travs de un "circuito de excitacin". El circuito de preexcitacin que es externo al alternador lo forman la batera, el interruptor de la llave de contacto y la lampara 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 magntico suficiente en el rotor el cual induce a su vez en el estator la tensin de salida del alternador que es proporcional a la velocidad de giro.

Una vez que el motor de combustin esta en marcha y el alternador alcanza una tensin superior a la que suministra la batera entonces la lampara de control (L) se apaga. El alternador ya no necesita del circuito de preexcitacin ahora se vale por si mismo (autoexcitacin) y utiliza la propia tensin que genera.

Comprobaciones en el alternador y regulador de tensin Comprobaciones en el alternadorAntes de comprobar cada elemento del alternador de forma individual, deber efectuarse una limpieza de los mismos, eliminando la grasa, polvo y barro sin usar disolventes simplemente frotandolo con un trapo. Durante el desmontaje se miraran que no existe roturas, deformaciones ni desgastes excesivos.

Antes de proceder a desmontar el alternador, primero hay que sacar las escobillas para facilitar el trabajo e impedir el deterioro de algn componente. Comprobacin del rotor 1. Comprobar la ausencia de grietas en el eje y en las masas polares, as como la ausencia de puntos de oxidacin en los mismos. 2. Las muequillas de apoyo del eje sobre los rodamientos deben ofrecer buen aspecto y no presentar seales de excesivo desgaste en las mismas. 3. Limpiar los anillos rozantes con un trapo impregnado en alcohol, debiendo presentar una superficie lisa y brillante. En caso de aparecer seales de chispeo, rugosidad o excesivo desgaste, debern ser repasados en un torno. 4. Por medio de un ohmetro, comprobar la resistencia de la bobina inductora, aplicando las puntas de prueba sobre los anillos rozantes y nos tendr que dar un valor igual al preconizado por el fabricante (como valor orientativo de de 4 a 5 ohmios). Tambin se mide el aislamiento de la bobina inductora con respecto a masa es decir con respecto al eje para ello se aplica una de las

puntas del ohmetro sobre uno de los anillos rozantes y la otra punta sobre el eje del rotor nos tendr que dar una medida de resistencia infinita.

Si el valor de la resistencia obtenida esta por debajo del valor especificado por el fabricante, indica que existe un cortocircuito entre espiras del bobinado. Si la resistencia es elevada, indica alguna conexin defectuosa de la bobina con los anillos rozantes. Si el ohmetro no indica lectura alguna (resistencia infinita), significa que la bobina esta cortada. De darse cualquiera de estas anomalas, es conveniente cambiar el rotor completo ya que cualquier operacin en el mismo es contraproducente para el buen funcionamiento de la maquina. Comprobacin del estator

1. Comprobar que los arrollamientos situados en el estator se encuentran en buen estado, sindeformaciones y sin deterioro en el aislamiento.

2. Por medio de un ohmetro comprobar el aislamiento entre cada una de las fases (bobinas) y masa(carcasa). 3. Por medio de un ohmetro medir la resistencia que hay entre cada una de las fases teniendo que dar una medida igual a la preconizada por el fabricante (teniendo que dar un valor orientativo de 0,2 a 0,35 ohmios) segn el tipo de conexionado del arrollamiento (estrella - tringulo). Las medidas deben de ser iguales entre las fases no debiendo de dar una resistencia infinita esto indicara que el bobinado esta cortado.

Comprobacin del puente rectificador En la mayora de los alternadores, el equipo rectificador esta formada por una placa soporte, en cuyo interior se encuentran montados seis o nueve diodos, unidos y formando un puente rectificador hexadiodo o nanodiodo. Utilizandose para su comprobacin un multimetro o ohmetro para comprobar los diodos, debiendo estar el puente rectificador desconectado del estator. Para la comprobacin de los diodos se tiene en cuenta la caracterstica constructiva de los mismos y es que segn se polaricen dejan pasar la corriente o no la dejen pasar.

En diodos de ctodo base: conectar la punta de pruebas negativa del multimetro en la placa soporte y la punta de pruebas positiva a cada uno de los terminales aislados de los diodos, nos tendr que mostrar el multimetro una medida de resistencia muy pequea o prxima a cero esto indica que el diodo conduce (deja pasar la corriente elctrica) en caso contrario si da una resistencia alta o infinita indica que el diodo esta perforado. Si se invierten las conexiones conectando la punta de pruebas positiva al soporte y la punta negativa a cada uno de los terminales de los diodos aislados entonces el valor de resistencia debe ser alto o infinito sino es as indica que el diodo esta en cortocircuito.

En diodos de nodo base: conectar la punta de pruebas del multimetro negativa al soporte y la punta positiva a cada uno de los terminales aislados de los diodos. En esta situacin el multimetro nos tendr que dar una resistencia muy alta o infinita (el diodo no deja pasar la corriente), en caso contrario indica que el diodo esta cortocircuitado. Si se invierten las conexiones punta positiva en la placa soporte y punta negativa en los terminales aislados de los diodos. En esta situacin el multimetro tendr que dar una resistencia muy pequea o prxima a cero (el diodo deja pasar la corriente) en caso contrario indica que el diodo esta perforado. Si despus de hacer las comprobaciones sabemos que un diodo esta perforado o cortocircuitado, lo reemplazaremos por otro en caso de que se pueda desmontar, sino es as cambiaremos la placa soporte entera. Comprobacin de los diodos montados en el puente rectificador Puente rectificador hexadiodo: Conectar la punta de pruebas positiva de multimetro al borne de conexin de masa del puente y la punta negativa a los bornes de conexin de las bobinas del estator. En cada una de las pruebas la resistencia medida debe ser prxima a cero en caso contrario indica que el diodo esta perforado. Conectar ahora para comprobar los otros tres diodos, la punta de pruebas positiva a cada una de las conexiones de las bobinas del inducido y conectar la punta de pruebas negativa en el borne positivo de salida de corriente. En cada una de las pruebas la resistencia medida debe ser prxima a cero en caso contrario indica que el diodo esta perforado. Realizar nuevamente las dos comprobaciones anteriores pero invirtiendo las puntas de prueba, con lo cual en ambos casos el multimetro nos tendr que dar un valor de resistencia muy alto o infinito sino es asi indica que el diodo en cuestin esta cortocircuitado.

En caso de haber algn diodo cortocircuitado o perforado debe sustituirse el puente completo Puente rectificador nanodiodo: En estos puentes, ademas de efectuar las pruebas correspondientes a su equipo hexadiodo vistas anteriormente, deber comprobarse el conjunto de los diodos auxiliares. Conectar la punta de pruebas positiva a las conexiones donde se conectan las bobinas del estator y la punta de pruebas negativa a la salida comn de los diodos auxiliares. El multimetro nos tendr que indicar una medida prxima a cero en caso contrario indica que el diodo esta perforado. Invertir las conexiones hechas anteriormente y comprobar que el multimetro indica una resistencia muy alta o infinita, sino es as, indica que el diodo esta cortocircuitado.

En caso de haber algn diodo cortocircuitado o perforado debe sustituirse el puente completo. En las figuras inferiores tenemos otro tipo de puente rectificador mas moderno

Comprobacin de los carbones Comprobar que las escobillas se deslizan suavemente en su alojamiento del soporte y que el cable de toma de corriente no esta roto o desprendido de la escobilla. Comprobar que las escobillas asientan perfectamente sobre los anillos rozantes y que su longitud es superior a 10 mm; de ser inferior a esta longitud, cambiar el conjunto soporte con escobillas. Con un multimetro, comprobar la continuidad entre el borne elctrico del portaescobillas y la escobilla, y ademas el aislamiento entre ambas con respecto a masa.

A tener en cuenta antes de montar y desmontar el alternador en el vehculo Al montar el alternador en el vehculo, tener en cuenta su polaridad antes de conexionarlo, ya que, si se invierte la polaridad en la batera, los diodos pueden resultar daados. El alternador no debe funcionar nunca en vaci, o sea, a circuito abierto. Antes de desmontar el alternador del vehculo, para su comprobacin o reparacin, deber desconectarse la batera. Si se van a realizar operaciones de soldadura elctrica en el vehculo, desconectar previamente del alternador.

Comprobacin del buen funcionamiento del alternador a travs de la luz testigo de cargaEn la figura inferior tenemos el esquema de arranque y carga de un automvil. El alternador cuenta con tres conexiones claramente diferenciadas; masa (B-), salida de carga (B+) y salida al cuadro de instrumentos (D+). Estas nomenclaturas pueden cambiar dependiendo del Alternador, pudindonos encontrar simplemente un + en el borne B+. Cuando encendemos el contacto del vehculo el alternador, no suministra corriente elctrica ya que el motor trmico todava no se mueve. Por este motivo se enciende la luz testigo de carga del alternador, pero realmente: Que hace encender y apagar el testigo de la batera?. El testigo de la batera del cuadro tiene dos tomas de positivo, el que proviene del alternador D+ y el que proviene del borne 15 de la llave de contacto (C), que lgicamente es tomado de la batera. El alternador en su fase de reposo no suministra corriente elctrica como hemos dicho, por lo que a travs del borne D+ solamente tomar masa la luz testigo de carga. Esto es lo que hace que se encienda dicho testigo. Una vez que

activamos el arranque, esa misma corriente positiva del testigo hace de excitador al alternador para comenzar su proceso de carga, por lo que a travs de D+ est suministrar corriente positiva al mismo nivel que la recibida por el testigo desde el borne 15 del contacto, por lo que no existir diferencia de tensin y por lo tanto la luz testigo de carga se apagar. Si en algn momento determinado, el alternador no generase corriente por el motivo que fuera volvera a crearse una diferencia de tensin entre el positivo que alimenta al testigo del cuadro de instrumentos y masa que toma dicho testigo desde D+ del alternador, por lo que la luz testigo se encendera avisndonos del fallo existente en el sistema de carga. Cuando el motor est arrancado y el alternador est suministrando corriente elctrica, ste la suministra a travs de B+. En el grfico pueden observar incluso la conexin entre la batera y el motor de arranque.

Comprobacin y ajuste del reguladorLos reguladores de tensin electromagnticos son los unicos que pueden ser sometidos a revisin y ajuste, por el contrario los reguladores electronicos no tienen reparacin, si se esta seguro que es el culpable de la averia, se tendra que sustituirse por uno nuevo.