Motor de Arranque

Unidad Nº 5:

Sistemas de Arranque Eléctrico Electricidad Automotriz

El circuito que comprende al sistema de arranque tiene como función o finalidad, transformar la energía eléctrica acumulada en la batería, en energía mecánica con la que hace girar el cigüeñal del motor de combustión o explosión.

Este sistema básicamente consta de cuatro componentes. La Batería será la encargada de suministrar la energía eléctrica necesaria para producir la formación de electro imanes. La Chapa de contacto o interruptor de de encendido, activará el circuito de arranque al momento que energice el terminal del solenoide. El conjunto Solenoide-Horquilla, permite la energización de los campos del motor de arranque y desplaza al piñón para que engrane con la corona o sercha del volante.

El motor de arranque hace girar indirectamente al cigüeñal, logrando los primeros giros del motor.

Clasificación de Motores de Arranque o Partida

Atendiendo u observando alguna característica distinguen los siguientes:

1. Tipo de campo Electromagnético: El Estator del motor esta conformado por electroimanes.2. Tipo de Imanes permanentes: El estator del motor de arranque posee imanes permanentes.3. Tipo Solenoide: El piñón de ataquen es desplaza por un solenoide.4. Tipo Zapata de polo móvil: El piñón de ataque es desplazado por el extremo de una palanca que

acciona la zapata del polo móvil.5. Tipo de Impulsión directa: El piñón de ataque monta en la flecha de la armadura (sin engranajes de

reducción) para proporcionar impulsión directa6. Tipo de engrane de reducción: Esta provisto un engrane de reducción entre la flecha de la armadura y

el piñón de ataque.

COMPONENTES DEL MOTOR DE ARRANQUE:

Docente: Rodrigo E. Lincopi H. [email protected]

Unidad Nº 5: SISTEMA DE PARTIDA

1. Solenoide: Es el encargado de mediante unas bobinas [Succión-Freno] producir el desplazamiento de un embolo buzo que desplaza el Conjunto Piñón de Ataque-embrague y cerrar mediante un disco móvil los contactos desde batería a las bobinas de campo que posee el motor.

2. Carcasa Delantera: También llamada pantalla externa del Impulsor o envoltura del engranaje, contiene un buje que es el elemento de apoyo de

un extremo del eje del inducido y posee una ventana para permitir el engrane del piñón de ataque con la corona del volante.

3. Carcasa: Es la envoltura metálica que rodea al estator en la cual se sostienen las masas polares que contienen las bobinas. Se fabrica de hierro dulce al igual que las masas polares.

4. Carcasa Trasera: También llamada tapa porta escobillas o carbones, posee un buje que permite el apoyo del otro extremo del inducido con lo cual se consigue un giro concéntrico. Sirve además de apoyo a la placa porta carbones o escobillas.

5. Estator: Llamada también bobinas de campo, inductoras son el conjunto formado por las masas polares [hierro dulce] rodeadas con un conductor de cobre que da forma a las bobinas, en las cuales al pasar un flujo de corriente generan unos electroimanes de diferentes polaridades.

Estas bobinas presentan un aspecto de gran calibre o espesor debido a la gran intensidad de corriente que pasa por ellas, se forma en cada una de ellas una polaridad diferente la cual se consigue por la forma del enrollamiento [una en sentido contrario a la otra] y según el número de masas polares puede ser denominado Bipolar [dos polos], Tetrapolar [cuatro polos].

6. Inducido: También llamado rotor, esta constituido de un eje de acero que en un extremo tiene estrías para el desplazamiento del conjunto piñón de transmisión y embrague de rodillos. En su centro están montadas una serie de laminas denominadas Tambor, en donde, se alojan una serie de arrollamientos o conductores activos que producen otro grupo de electroimanes. Estos conductores activos están soldados a un anillo de cobre [Colector] troceado, formando por delgas, las cuales van aisladas entre sí. Al

7. Conjunto piñón de transmisión y embrague de rodillos: Este elemento va montado en las estrías del eje del inducido y es accionado por una horquilla movida por el embolo buzo del solenoide. Se compone de un piñón de ataque, una rueda libre, un muelle y un anillo, que están sobre un manguito deslizante. También se le denomina Bendix.

PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO DEL MOTOR:

2 Docente: Rodrigo E. Lincopi H. [email protected]


El motor de arranque basa su funcionamiento en principios magnéticos y electromagnéticos que hacen referencia a magnitudes de campo magnéticos. Los imanes tienen la propiedad de atraerse y repelerse entre ellos, debido a las fuerzas de los campos magnéticos que generan.

Si ubicamos un conductor recorrido por una corriente eléctrica y lo sumergimos en un campo magnético, este será expulsado. Si el conductor pudiese girar dentro del campo, las fuerzas magnéticas lo desplazarán provocando una transformación de energía eléctrica a mecánica por el movimiento de este.

El conductor de la figura esta sometido a un campo magnético originado por el magnetismo de los imanes Norte y Sur. Luego al conductor se le hace pasar corriente de manera que ingresa por un lado de la espira y se devuelve por el otro. Además en el conductor se producen fuerzas en sentido vertical contrarias que tienden a sacarlo del campo magnético originando el giro.

Estas fuerzas tendrán una mayor magnitud, cuando sea mayor el campo magnético que se produzca entre los imanes.

Las piezas polares del motor de arranque crean un campo magnético, el cual, es reforzado mediante una bobina arrollada sobre la pieza polar, por las que se hace pasar corriente.

FUNCIONAMIENTO DEL MOTOR DE ARRANQUE.

Al girar la llave en el interruptor de encendido y llegar a la posición start se permite el flujo de energía desde la batería al terminal de las bobinas del solenoide, energizando y creando un electroimán en las bobinas de succión y la de frenado. [ imagen 1 ]

Debido al electroimán que forman las bobinas se desplaza el embolo buzo del solenoide a la derecha, venciendo la acción de un muelle, y provocando una unión entre el contacto móvil y los terminales principales, con cual, el flujo de energía continua ahora hacia las bobinas del estator del motor. Además este movimiento del embolo hará cambiar de posición a la horquilla, que accionará al conjunto piñón de ataque-embrague para que engrane el piñón de ataque del

motor de arranque con la corona dentada del volante de inercia del motor térmico. [Imagen 2]

Cuando se energiza las bobinas del estator, la bobina de succión del solenoide se encuentra con igual polaridad en ambos extremos de ella, por lo cual, se anula su acción, quedando en funcionamiento sólo la bobina de retención o freno, que sujeta al embolo contra el muelle.



La bobina del estator energizada genera un electroimán y al mismo tiempo alimenta al inducido o rotor mediante los carbones, provocando otro electroimán en él (rotor). Formados los dos electroimanes (estator-rotor), uno de los conductores del rotor (a través del cual fluye corriente) se ubica en el campo magnético del estator; éste se distorsiona, creando un campo fuerte en un lado del conductor y un campo débil en el lado opuesto. El conductor (rotor) es entonces obligado a moverse en la dirección del campo más débil, provocando el giro del rotor que moverá al conjunto bendix, haciendo girar ahora al motor térmico.

Una vez que el motor térmico esta girando se suelta la llave del conmutador de encendido, con lo cual, se desenergiza el circuito. Sin embargo, queda una intensidad remanente que por un instante mantendrá el embolo accionando la horquilla, hasta que el muelle se descomprime o estire.Cuando el muelle se estira a su forma de reposo obliga a la horquilla a desplazar al conjunto piñón de ataque-embrague hacia el motor de arranque, separándolo de la

corona dentada del volante de inercia.Queda entonces abierto el circuito entre el contacto móvil y los terminales principales y desenergizado el motor de arranque, es decir, en posición de reposo.

FALLAS, AVERIAS, MANTENIMIENTO Y COMPROBACIÓN DEL MOTOR DE ARRANQUE

Cuando el vehículo no se logra colocar en marcha, pueden ser producto de varios motivos, por ejemplo, si el motor no funciona cuando el motor de arranque lo hace girar, la avería tiene que estar en el encendido o en el suministro de combustible. Pero si es el propio motor de arranque el que no funciona, la avería tiene que estar en el motor o en los dispositivos eléctricos asociados a él, o bien, en el circuito eléctrico que lo alimenta.

Por lo anterior es conveniente asegurarse que el circuito de alimentación del sistema de arranque, así como la batería está en perfecto estado, comprobando la carga de la batería y el buen contacto de los bornes de la batería, los bornes del motor con los terminales de los cables que forman el circuito de arranque.

En el motor de arranque las averías que mas se dan son las causadas por las escobillas. Estos elementos están sometidos a un fuerte desgaste debido a su rozamiento con el colector. Otras averías podrían ser las provocadas por el relé de arranque, causadas por el corte de una de sus bobinas o una mal conexión entre el conector móvil y los terminales principales del solenoide., etc.

Por lo anterior podemos distinguir pruebas que se realizan en el motor de arranque instalado en el motor térmico y otras que se realizan en el motor de arranque fuera de él.

PRUEBAS CON MOTOR INSTALADO:



1. Revisar el estado de la batería :- nivel de electrolito.- tensión de la batería.- Conexiones entre los bornes y los terminales de

los cables de alimentación.- Capacidad de arranque

2. Revisar las conexiones del circuito de Alimentación :

- Con ayuda del multitester revise que en los terminales que corresponda exista una tensión igual a la de la batería.

- Conecte el Voltímetro entre el Terminal hembra (50) del cable que llega del interruptor de encendido al Terminal macho de solenoide con la estructura del vehículo o el borne negativo. Al accionar el interruptor de encendido debe indicar la tensión de la batería, de lo contrario, el cable esta cortado en alguna parte de su extensión ( probar continuidad en cable), o bien, el interruptor de encendido esta con defecto en su funcionamiento

- Conecte el voltímetro entre el borne positivo de la batería y el cable entrada al motor de arranque. Al accionar el interruptor de encendido debe marcar el voltímetro una lectura inferior a 0,5 [volt], lo que indicara que las conexiones entre los puntos antes citados (borne-Entrada motor) están haciendo un buen contacto y no hay terminales sueltos.

- Conecte los terminales del voltímetro con los terminales principales del solenoide. La lectura del instrumento debe ser inferior a 0,5 [volt], contrario indicaría que no se produce un buen contacto entre el conector móvil y los terminales principales del solenoide

- Conecte los terminales del voltímetro entre el borne negativo de la batería y la estructura del motor de arranque. Si la lectura del instrumento indica un valor superior a 0,5 [volt], significa que existe una conexión con masa o tierra en mal estado

Cuando todas las pruebas anteriores han dado un buen resultado, y se produce un giro lento del motor de arranque, la instalación es correcta y la avería se encuentra en el propio motor de arranque, que ahora debe ser desmontado del vehículo para su desarme y verificación de componentes.

PRUEBAS CON MOTOR FUERA DEL VEHÍCULO:



Antes de extraer el motor de arranque y realizar operaciones de mantención, conveniente seguir los siguientes pasos para evitar cualquier riesgo.

- Asegurarse de que el freno de mano esta firmemente puesto. - Cierre la llave de contacto. - Desconecte la batería del vehículo.

1. Verificación Rotor:

- Compruebe que los bujes de las tapas delantera y trasera se encuentren en buen estado y no presenten un juego excesivo con el eje del rotor.

- Observe si el tambor presenta algún tipo de ralladura. Este es signo de que los bujes están en mal estado y que el tambor ha rozado las masas polares del estator

- Compruebe el centrado del eje, para ello ubique el rotor en unos soporte del tipo V, sobre el cual lo girará, mientras con un micrómetro, cuyo palpador se apoye en el tambor debe marcar 0 o una diferencia pequeña hasta aproximadamente 0,05 [mm].

- La continuidad de la bobina se comprueba con un instrumento llamado Zumbador, que es un gran electroimán sobre el cual se coloca el rotor o inducido, apoyado en el tambor.

Se coloca los terminales de un amperímetro entre dos delgas consecutivas y se comienza a girar. El valor que marque el instrumento debe ser igual para todas las delgas, de lo contrario, una medida más baja que las demás indican que no existe continuidad en las delgas que se prueban.

También se coloca sobre el tambor una hoja metálica y se comienza a girar lentamente el inducido y si en algún momento se produce una vibración de la lámina, es que existe cortocircuito en el binado o en las delgas del colector.

Además se puede comprobar en este instrumento el aislamiento entre el eje, tambor y las bobinas del inducido. Es decir, se puede probar si existe derivación a masa desde el bobinado.

Las pruebas de continuidad y aislamiento se pueden observar también con un multitester, con una lámpara de prueba de 12 [volt], o bien, con una lámpara alimentada con una tensión de 220[volt]. Respecto a la tensión de 220[volt] no se puede utilizar para todas las pruebas, sino que esta limitado a algunas de ellas.



Compruebe que las delgas del conmutador no están cortadas o desoldadas, midiendo continuidad con el multitester.

- Compruebe que las delgas del conmutador no están conectadas con el núcleo del rotor, midiendo continuidad con el multitester.

- También se puede efectuar el procedimiento con una lámpara con tensión de 220[volt], manteniendo siempre presente que la alta tensión puede ocasionarnos daños, sino se manipula adecuadamente.

2. Verificación Estator:

Al igual que con el inducido, se comienza limpiando el conjunto bobinas de campo-masas polares, para proceder a la inspección visual poniendo especial cuidado que no estén partidas hilos de conexión entre las bobinas y que el encintado aislante de las mismas se encuentren buen estado.

- Conectando una lámpara de prueba en serie con una batería, cuyos terminales se aplican a los dos extremos de las bobinas, la lámpara debe encenderse, de lo contrario es que el circuito está interrumpido en algún punto, es decir esta cortado.

- Esta prueba también se puede realizar con un óhmetro observando si existe continuidad entre los extremos de las bobinas de campo.

- Con el óhmetro se puede realizar una prueba de aislamiento entre la carcasa y el bobinado de los campos.

- También para la misma prueba de aislamiento se puede utilizar una lámpara alimentada con 220 [volt]. No debería encender la lámpara, de lo contrario no existiría un buen aislamiento, es decir existiría derivación a masa.

3. Verificación del conjunto tapa- placa porta carbones :



Se observa que no exista ninguna grieta, deformación, ni cualquier otro defecto que impida el giro centrado del inducido. También se debe observar la placa porta carbones, los carbones y los muelles

- Se debe comprobar el aislamiento de los carbones positivos de la placa porta carbones, para ello se puede realizar con un multitester, una lámpara de prueba y una batería, o bien, con un lámpara de tensión 220 [volt].

- Se debe observar los carbones y revisar que no estén cortos, astillados y que tengan un desplazamiento fácil en la placa porta carbones.

4. Verificación de la carcasa y conjunto Piñón de Ataque-Embrague:

Se debe comprobar que no existan fisuras ni deformaciones en las carcasas, respecto del conjunto Piñón de Ataque-Embrague, hay que revisar los dientes del piñón, el correcto funcionamiento de la rueda libre (permita el giro en un solo lado), el estado de la horquilla de mando (verificar accionamiento de los brazos sobre el plato de empuje del piñón).

- Revisar los dientes del piñón, comprobar el desplazamiento del conjunto y la holgura del piñón con respecto al buje.

- Limpiar el eje con una brocha para desprender todo el polvo que pueda impedir su normal funcionamiento y lubricar con grasa para permitir un buen deslizamiento.

Es conveniente recordar que para re-instalar el conjunto se puede seguir el procedimiento de las imágenes.

Luego de colocar el reten en el eje se debe incorporar el anillo de retención, el cual, se puede incorporar empujando con un bloque de madera.

En seguida, se instale reten con ayuda de dos alicates, los que se presionan al mismo tiempo.

5. Verificación del Solenoide:



Se debe observar que no presente defectos externos, permitir un desplazamiento suave del embolo buzo.

- Para comprobar un corto circuito se debe utilizar una batería con un amperímetro, debiendo ser los valores de intensidad inferiores a 25 [A], para la bobina de aspiración y 10 [A] para la bobina de retención. Si en alguna de estas pruebas se obtiene valores igual a cero, significa que la bobina esta cortada.

- Se puede observar si los terminales principales presentan una buena unión con el contacto móvil. Si enciende la luz al momento que se empuja el embolo buzo significa que esta correcta la conexión.

- También se puede observar ambas bobinas en funcionamiento al aplicar energía de la batería. Para probar la bobina de Aspiración, se debe conectar el terminal que se une a los campos (Mot.) con polaridad negativa de la batería y el terminal 50 con polaridad positiva, debiendo producirse la succión o aspiración del embolo buzo.Para probar la bobina de retención es necesario reubicar el cable que iba al terminal (Mot.), ahora colocándolo sobre la estructura de la carcasa y se debe observar que el embolo buzo no sale del interior del solenoide, quedándose retenido por el electroimán de esa bobina de frenado.

Una vez que realizó todas estas pruebas es necesario armar con cierta precaución, por ejemplo:

- Observar la posición de los carbones, los cuales, mal instalado pueden producir pequeños arcos eléctricos que disminuyen la vida útil tanto de los carbones como del colector.

- Haber rectificado correctamente el colector.

- Limpiar correctamente el motor de arranque en general y lubricar aquellas partes móviles que sean susceptible de ello.

- Una vez armado completamente conectar el motor a una batería y observar el amperaje que desarrolla.

En los motores actuales de paseo deben presentar un amperaje inferior a 70 [A] girando en vacío.


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