El Alternador
El alternador es un generador de corriente alterna capaz de generar una corriente de hasta 250A a una tensión constante de 14V. Este generador alimenta los aparatos eléctricos y mantiene cargada la batería, incluso a ralentí. Independientemente de los tipos de alternadores, podemos distinguir algunos grupos funcionales:
- El rotor o inductor.
- El estator o inducido.
- Las carcasas.
- La placa de diodos.
- El regulador de tensión.
Rotor o Inductor
El campo magnético fijo o inductor gira sobre un árbol apoyado en las carcasas mediante dos rodamientos de bolas y arrastrado por la polea. Esta, junto con el ventilador, se fija al árbol mediante una chaveta y una tuerca. El campo magnético inductor consta de un electroimán, formado por:
- El núcleo magnético.
- La bobina.
Estator o Inducido
En el estator es donde van alojadas las bobinas inducidas que generan la corriente eléctrica. Está formado por un paquete de láminas de acero magnéticas ensambladas y aisladas eléctricamente entre sí, así como troqueladas interiormente para formar unas ranuras donde se alojan las bobinas inducidas.
La Placa de Diodos
La corriente alterna trifásica generada en el inducido pasa a la placa de diodos, donde se rectifica para transformarla en continua. Se necesitan 6 diodos de potencia para rectificar la corriente (3 en el lado positivo y 3 en el negativo), y para alimentar el circuito inductor y el control de la lámpara indicadora de carga se necesitan 3 diodos de excitación.
Los terminales de entrada a la placa de diodos son cada una de las tres fases del estator, unidas a la placa por:
- Soldadura de estaño.
- Terminales de ojo y tornillos.
Los terminales de salida son:
- Corriente positiva (B+): es por donde sale la corriente principal para cargar la batería.
- Masa (B-): es por donde cierra a masa el circuito de carga.
- Excitación (D+): es por donde sale la corriente de autoexcitación para alimentar la bobina inductora y por donde se alimenta la lámpara indicadora de carga.
El Regulador de Tensión
La tensión de salida o tensión en bornes de un alternador depende de su velocidad de giro, del campo magnético inductor y de la corriente de carga.
Tipos de Alternadores
Alternadores Monobloque
Este tipo de alternador, con inductor en forma de dedos entrelazados, tiene una estructura compacta con una relación potencia/peso muy favorable. Además, permite una buena disipación de calor y ha sido el más empleado hasta ahora.
Alternadores Compactos
Más evolucionados que los monobloque, se están imponiendo debido a la gran demanda de potencia.
Partes de un Alternador
- Diodo.
- Placa de diodos.
- Anillo rozante.
- Devanado inductor.
- Carcasa lado accionamiento.
- Ventilador.
- Rotor.
- Esparrago de unión.
- Escobilla.
- Carcasa lado anillo rozante.
Refrigeración de los Alternadores
Por Aire
La forma más utilizada en los alternadores es mediante ventiladores:
- En los alternadores monobloque se emplea un ventilador en el lado de accionamiento, entre la carcasa y la polea.
- En los compactos, con dos ventiladores situados interiormente a los lados de las inductoras con doble flujo de aire, ambos flujos entran axialmente por aberturas de la tapa de accionamiento y de la tapa de anillos rozantes y salen radialmente por las aberturas del contorno de las carcasas.
Por Agua
El propio líquido refrigerante del motor sirve para la refrigeración del alternador. El hueco entre la carcasa del alternador (totalmente cerrada) y la carcasa de inserción se encuentra lleno de líquido refrigerante, con una entrada y salida al circuito de refrigeración del motor.
Circuito de Carga
En el circuito de carga distinguimos tres circuitos eléctricos:
- El circuito de carga o principal.
- Circuito de la corriente de pre-excitación.
- Circuito de corriente de excitación (autoexcitación).
Circuito de Carga o Principal
La corriente alterna inducida en el estator del alternador es rectificada por los seis diodos de potencia. Por los tres positivos, sale a través de B+ y un cable grueso al positivo de la batería. Una vez que llega la corriente al positivo de la batería, parte se emplea para cargarla y otra parte para alimentar a otros receptores, cerrando todo el circuito a masa B- con el alternador a través de los tres diodos negativos de la placa de diodos.
Circuito de Corriente de Excitación (Autoexcitación)
El magnetismo remanente de las masas polares del inductor es muy bajo e insuficiente para crear una tensión en las inducidas que supere la tensión umbral de los diodos. Cuando la f.e.m. del alternador supera la tensión umbral, parte de la corriente generada se emplea en excitar el inductor a través de los tres diodos de excitación.
Circuito de Corriente de Pre-Excitación
Como en un primer momento: sin campo magnético inductor no hay corriente y sin corriente no hay campo magnético. Para romper este círculo vicioso y superar dicha tensión umbral, necesitamos una primera corriente de pre-excitación de la batería; a través del contacto de la lámpara indicadora de carga del regulador y de las escobillas.
Reparación del Alternador
Extracción del Alternador del Vehículo
Para el desmontaje del alternador se procederá como sigue:
- Desconectar la batería.
- Desmontar los elementos anexos que impidan su accesibilidad.
- Soltar las conexiones eléctricas que llegan al alternador.
- Desatornillar y extraer el alternador.
- Proceder a montarlo a la inversa.
- Tensar la correa a la tensión recomendada.
- Una vez montado el alternador, realizar las pruebas de comprobación sobre el vehículo.
Desarmado del Alternador
- Quitar la carcasa de plástico.
- Quitar el regulador.
- Sacar los cuatro espárragos.
- Separar la carcasa de accionamiento.
- Separar la placa de diodos del inducido.
- Separar la carcasa de anillos rozantes.
- Quitar la tuerca de fijación de la polea al eje del inductor.
- Separar la carcasa de accionamiento del eje del rotor.
Comprobación de los Elementos del Alternador
Comprobación del Inductor o Rotor
Medir la resistencia de la bobina inductora (poner las pinzas en cada uno de los anillos rozantes), la cual debe coincidir con el valor facilitado por el fabricante:
- Si el valor está por debajo del valor especificado, se deduce que existe cortocircuito en las espiras.
- Si es mayor del valor especificado, que hay algún valor defectuoso.
- Y si es infinita, que está cortada en algún punto o fundida.
Comprobación del Conjunto Porta-escobillas
Se comprobará que:
- Se deslizan suavemente sobre sus alojamientos.
- Asientan perfectamente sobre los anillos rozantes.
- No estén desgastadas.
- La longitud sea como mínimo de 10 mm.
- La tensión de los muelles sea suficiente.
Comprobación del Estator
Con el polímetro, comprueba que las bobinas están eléctricamente aisladas de la carcasa (una pinza en la carcasa y la otra en cualquier punto de las tres fases). Medir la resistencia entre cada dos fases de las tres fases.
Comprobación de la Placa de Diodos
Con la placa separada de las tres fases del inducido, se identifica cada uno de los terminales y diodos.
- Los tres terminales de la entrada (si están soldados al inducido, hay que desoldarlos).
- Los tres terminales de salida: el B+, B- y exc.
- Los tres diodos de potencia positivos.
- Los tres diodos de potencia negativos.
- Los tres diodos de excitación.
Comprobación del Regulador
Se pueden realizar una serie de pruebas que, en definitiva, se reducen a tres:
- Prueba del diodo de protección o diodo en paralelo.
- Prueba de la corriente de excitación.
- Prueba de la luz testigo de carga.
Características de los Alternadores
- Tipo de vehículo, condiciones de servicio.
- Margen de revoluciones del motor de combustión correspondiente.
- Tensión de la batería del vehículo.
- Demanda de corriente de los posibles consumidores.
- Condiciones de montaje o fijación, dimensiones, correa de arrastre, sentido de giro, dimensiones de la polea o relación de la transmisión, las conexiones eléctricas, etc.