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CURSO DE ALTERNADORES

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FUNCIONAMIENTO, PARTES Y PRINCIPIOS DE ALTERNADORES

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PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO

• Como todo generador inductivo, el Alternador es un generador que se basa en el corte del campo magnético para generar una corriente.

• Esta corriente generada es, como su nombre lo dice “alterna”, es decir, ya que el sistema eléctrico del vehículo requiere de corriente continua o directa, el alternador deberá “rectificar su corriente alterna generada” en corriente contínua necesaria.

• Si hablamos de corriente alterna, estaremos hablando de que el flujo de generación será en uno y otro sentidos, como lo podemos ver en las siguientes figuras.

• Un conductor (alambre) corta las líneas del campo magnético fijo de un imán permanente. Cuando el conductor está cortando cerca de un polo, el pulso de corriente es el más fuerte y si se aleja del polo dejará de generar.

• Cuando el conductor cambia de lado con respecto al polo del imán, el pulso de corriente cambiará de sentido.

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GENERACION BASICA

• A pesar de que los gráficos utilizados enseñan a un imán en la parte exterior y el conductor girando en su parte interior, el alternador tiene el caésémpo magnético girando dentro de las bobinas a su alrededor. La generación en cualquiera de los dos casos siempre será igual, ya que un corte del campo magnético a través de una bobina, se inducirá en ella una corriente.

• Si el conductor corta la parte Norte del imán se generará un pulso positivo y si corta la parte sur del mismo imán, el pulso generado será negativo.

• El conductor por lo tanto estará cortando varias veces el polo Norte y varias el polo Sur, de tal manera que generará pulsos de corriente alterna.

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GENERACION TRIFASICA

• Al haber analizado al generador básico de los esquemas anteriores, ahora entendamos la generación con las bobinas en la parte externa y el campo magnético (imán en el ejemplo) girando dentro de ellas.

• También podemos observar que existen tres bobinas en la periferia, ya que el alternador es un generador “trifásico”, que significa que genera por tres fases o salidas.

• Cuando gira el imán permanente, el campo magnético Norte inicialmente y luego el campo magnético Sur pasan por las tres bobinas, induciendo en ellas pulsos positivos y negativos, es decir pulsos de corriente alterna.

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RECTIFICACION DE LOS PULSOS NEGATIVOS

• Los pulsos positivos que se generan son utilizables para recargar la batería, pero los pulsos negativos no se los puede utilizar, motivo por el cual se ha buscado la forma de rectificarlos, cambiándolos a pulsos positivos.

• Cuando se utiliza un rectificador sencillo con un solo diodo, el pulso negativo se anula y se aprovecha solamente el pulso positivo. Como en una vuelta se generan dos positivos y dos negativos, se obtendrán solamente dos pulsos positivos generados.

• Cuando se utiliza un rectificador de onda completa, se utilizarán cuatro diodos, los cuales rectifican las ondas negativas en positivas, lográndose generar por vuelta los cuatro pulsos positivos.

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CONEXION TRIFASICA EN ESTRELLA Y TRIANGULO

• Un alternador trifásico tiene TRES salidas de corriente alterna generada.

• Estas tres bobinas del “estator” pueden estar conectadas con un punto común en sus tres inicios, llamándola conexión en “estrella”. Los tres terminales finales son las tres fases necesarias para la rectificación.

• Si las tres bobinas del estator están conectadas cada inicio con el final de otra bobina, tendremos una conexión en “triángulo” teniendo los tres terminales que conforman las tres fases necesarias para la rectificación.

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RECTIFICACION TRIFASICA

• Al tener tres fases en el estator (coronilla) del alternador, necesitaremos en cada fase un diodo de salida (positivo) y un diodo de entrada (negativo) para rectificar las dos ondas generadas.ión adicional

• Como tenemos tres fases, el total de diodos rectificadores derá de SEIS, es decir tres diodos positivos y tres negativos.

• Adicionalmente, a pesar de que no todos los alternadores tienen esta conexión, pueden existir TRES diodos de exitación, llamados así ya que, siendo positivos (salida), se encargan no solamente de rectificar la corriente, sino de alimentar al regulador de voltaje, el cual se encarga de exitar el campo magnético.

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DISEÑO DEL RECTIFICADOR

• Generalmente el rectificador completo para un alternador está conformado por un grupo de tres diodos positivos en una placa aislada del cuerpo y un grupo de tres diodos negativos en otra placa, conectada al cuerpo o masa.

• En casos de alternadores de gran potencia se ha optado por tener doble diodo por cada fase, en cuyo caso el número de diodos positivos será de seis y otros seis diodos negativos.

• Cada fase del alternador está conectada con un diodo positivo y un diodo negativo, a menos que sea un alternador grande de doce diodos, en los cuales cada fase se conectará con el doble número de diodos.

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LOS DIODOS DE EXITACION

• Como dijimos anteriormente, los diodos de exitación son diodos de menos amperaje o potencia, que tienen una dirección de salida o diodos positivos.

• Estos diodos pueden ser diodos individuales o formar un conjunto en forma de una placa.

• Los diodos de exitación, como su nombre lo indican, sirven para enviar corriente al regulador de voltaje, quien se encarga de “exitar”el campo magnético del rotor, el mismo que no es un imán sino un electroimán.

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EL ESTATOR O CORONILLA• Hasta este momento hemos representado al estator como tres

bobinas individuales localizadas en la periferia del alternador, pero en realidad estas tres bobinas están arrolladas cada una de forma repetida, de acuerdo al número de polos del rotor, alrededor del núcleo de hierro laminado, completando toda la periferia.

• Por esta forma de bobinas repetidamente arrolladas, se ha denominado a las bobinas del estator como “coronilla”.

• La razón de la repetición de vueltas con un número igual al de los polos magnéticos es la de multiplicar el número de pulsos que se pueden inducir en cada vuelta del rotor, ya que si el rotor tiene seis polos norte y seis polos sur, y si tenemos tres fases con seis envueltos por fase tendremos una vuelta completa y la cantidad de pulsos igual a:

• Seis norte + seis sur por tres fases y por seis envueltos=216 pulsos por cada vuelta completa del rotor.

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EL ROTOR DEL ALTERNADOR• El elemento que reemplaza al imán permanente en los primeros

esquemas es el rotor del alternador.• Como se puede ver en los esquemas a continuación, el rotor es un

electroimán, compuesto por una bobina a la cual se le alimenta con corriente contínua para producir un intenso campo magnético.

• El Núcleo de hierro del rotor se ha intercalado en forma de garras, con el objeto de que cada garra que forma un polo norte o sur, pase por la periferia (coronilla) induciendo un pulso de corriente.

• Si el rotor tiene seis polos norte y seis polos sur como dijimos anteriormente, en cada vuelta inducirá en la coronilla seis pulsos norte y seis pulso sur o lo que es lo mismo, seis pulsos positivos y seis pulsos negativos, los cuales multiplicados por las tres bobinas del estator y , seis veces arrolladas producirán por vuelta 216 pulsos de corriente alterna.

• Como el rotor gira a más de 1.000 vueltas por minuto solamente en ralentí, la generación de pulsos es enorme, lo que le convierte a este generador en un ejemplo de eficiencia eléctrica.

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FORMACION DEL CAMPO MAGNETICO EN EL ROTOR

• Cuando hablamos de los diodos de exitación mencionamos la palabra “exitación”, que significa enviar corriente a la bobina del rotor para formar el campo magnético.

• De esta función se encarga el Regulador de voltaje, quien recibe una corriente, la misma que puede ser de corriente de contacto, de los diodos de exitación o de un relé y envía a la escobilla positiva del rotor. La escobilla negativa está conectada a tierra o masa, de tal manera que se forma en el rotor el campo magnético requerido.

• Si el rotor es obligado a girar por la transmisión de la banda del motor, este campo magnético corta por las bobinas del estator, induciéndose o generándose corriente alterna en ella, la cual será luego rectificada.

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EL REGULADOR DE VOLTAJE

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PARTES DE UN ALTERNADOR

• Un alternador está conformado por cuatro partes importantes: el rotor, el estator, el rectificador y el regulador.

• El Rotor está asentado en rodamientos alojados en la tapa delantera y posterior. En la parte frontal del rotor está alojada la polea y el /los ventiladores.

• El Estator está alojado también entre las tapas delantera y posterior, dentro de la cual está girando el rotor.

• Las conexiones de las tres fases están conectadas al Rectificador, el mismo que generalmente está alojado en la tapa posterior del Alternador, recibiendo la ventilación forzada del ventilador del rotor. En algunos casos de alternadores de potencias elevadas, el rectificador puede estar separado, localizado en alguna parte delantera del vehículo, con el fin de recibir aire fresco de ventilación.

• Como último elemento tenemos al Regulador, que aunque en las primeras versiones no estaban alojadas en el alternador sino en la carrocería, los nuevos reguladores electrónicos forman parte del Alternador moderno. Generalmente el Regulador y el portaescobillas forman un solo cuerpo y están alojados en la tapa posterior del alternador.

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VENTILACION DEL ALTERNADOR Y SUS PARTES

• Como todos sabemos, el peor enemigo de cualquier elemento eléctrico y en este caso de un generador de gran potencia es la temperatura, por lo que se hace imprescindible dotarlo de un sistema de ventilación o refrigeración.

• Los primeros alternadores estaban dotados de un ventilador en su parte delantera, detrás de la polea de accionamiento. En las versiones siguientes han sido colocados dos ventiladores a los costados delantero y posterior del rotor.

• En algunas aplicaciones especiales, se instala el alternador dentro de un alojamiento en el bloque de cilindros y el alternador está en contacto con el refrigerante del motor, quien ayuda a enfriarlo.

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INSTALACION DEL ALTERNADOR

• El Alternador, ya que necesita de una propulsión por parte del mtor de combustión, generalmente va instalado en la parte delantera, a un costado de la distribución.

• Una banda cónica en las primeras versiones y ahora una banda multiranurada es la encargada de recibir el giro de la polea del cigueñal y propulsar a la polea del alternador.

• En algunas aplicaciones especiales el alternador estará montado en otra forma, ya que inclusive puede recibir el movimiento de otro mecanismo y no solamente del motor.

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REVISION Y REPARACION DEL ALTERNADOR

• Cuando necesitamos revisar un alternador, requerimos retirarlo del motor y para ello es necesario seguir los siguientes pasos:

• 1. Desconectamos el borne negativo de la Batería.• 2.Desconectamos los conectores eléctricos de la parte

posterior del alternador, notando sus conexiones y recordándolas.

• 3. Aflojamos los pernos del tensor y los pernos de la base.

• 4. Retiramos el alternador del motor.• 5. Procedemos a desarmarlo y luego lavamos todas sus

partes.• 6. Comprobamos todas y cada una de las partes según

explicación a continuación.

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Retiramos el Rectificador y el regulador de la parte posterior, desoldando las tres fases si es necesario

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Aflojamos los pernos de las tapas.

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Haciendo palanca, separamos la tapa delantera con rotor, dejando la tapa posterior con la coronilla

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Retirado el rotor, aflojamos el perno de sujeción de la polea, instalando el rotor en una entenalla con mordazas de aluminio para no dañarlo

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COMPROBACION ELECTRICA DE LAS PARTES

• Habíamos mencionado que después de desarmar con cuidado el alternador, era recoemndable lavar todas las partes con un snte.olvente como kerex o gasolina, pero luego se deberá lavar con agua jabonosa para retirar los residuos del solvente, ya que los barnices y aislantes se pueden dañar con este producto.

• Luego se requerirá de un multímetro, seleccionando en una escala adecuada para medir los elementos del alternador.

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Comprobamos la continuidad de la bobina del rotor colocando las puntas de prueba en cada anillo del colector

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Comprobamos el aislamiento de la bobina del rotor conactando al una punta al cuerpo y la otra a los anillos

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Comprobamos la continuidad de las bobinas del estator, entre el punto neutro y las tres fases o entre fases

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Comprobamos el aislamiento de las bobinas del estator entre el núcleo de hierro y las tres fases y el punto neutro

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Comprobamos el estado de los diodos negativos. En un sentido marca resistencia y en otro aislamiento

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