Anillos rozantes del alternador

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1. Misión del circuito de carga


El circuito de carga tiene la misión de generar la energía eléctrica que los circuitos eléctricos del vehículo necesitan para poder funcionar, circuito de encendido, gestión de motor, cambio automático, iluminación exterior, interior, maniobra, etc. La corriente sobrante en la alimentación de circuitos, se emplea en recargar la batería. En los modelos clásicos la mayoría de circuitos funcionan mecánicamente, e. principal consumo eléctrico es el de los circuitos de alumbrado y la carga de la batería, en estos vehículos se emplea la dinamo como generador de electricidad. Con la incorporación de nuevos circuitos ha aumentado considerablemente e, consumo de electricidad en los vehículos y la dinamo se ha sustituido por el alternador, actualmente todos los vehículos incorporan de fábrica alternador.

2. Principios de funcionamiento de los generadores de corriente


Los generadores de corriente que se montan en los vehículos, dinamo o alternador, emplean la inducción electromagnética para generar la electricidad. Los principios de funcionamiento de la inducción electromagnética se basan en desplazar un cable conductor dentro de un campo magnético. Al mover el conductor en el seno de un campo magnético, el conductor corta las líneas de flujo del campo magnético y en consecuencia aparecerá una fuerza electromotriz inducida en el conductor. La dirección y sentido de esta corriente de­ pende de la dirección del movimiento y de la dirección del flujo cortado.

2.1. Principios de funcionamiento de la dinamo

Empleando la inducción electromagnética, la dinamo funciona girando los conductores (inducido) dentro del campo magnético formado por las masas polares electromagnéticas, la corriente generada en la escobilla del colector es corriente continua rizada. El inducido gira con su polea y una correa con el giro del cigüeñal. La dinamo necesita un regulador para poder regular la tensión, intensidad y evitar la descarga de la batería. La dinamo necesita para funcionar un campo magnético en sus masas polares. Cuando la dinamo se monta nueva, es necesario excitar con tensión de batería por el borne 67, para crear el primer campo magnético.  La dinamo es reversible y puede funcionar como motor, alimentando con corriente por los bornes 51 y 67 se convierte en un motor de corriente continua.

2.2. Principios de funcionamiento del alternador

El alternador emplea el mismo principio de inducción electromagnética que la dinamo, pero la constitución interna es totalmente distinta, las masas polares que generan el campo magnético giran y los conductores de las bobinas inducidas que inducen la corriente, al contrario que la dinamo, se encuentran fijas. El rendimiento de este diseño es mucho mayor y la corriente generada es corriente alterna que cambia de polaridad al cambiar los polos magnéticos del campo. El alternador consta de un puente de diodos para rectificar la corriente alterna generada a corriente continua para poderse emplear en la carga de la batería y a la red eléctrica del vehículo.

2.3. Ventajas del alternador frente a la dinamo

La tendencia actual en la fabricación de vehículos pasa por incorporar gestión eléctrica y electrónica a todos los conjuntos mecánicos, sustituyendo los accionamientos mecánicos de forma constante por un accionamiento eléctrico puntual en el momento que se necesita, un ejemplo de esta tendencia es la dirección asistida eléctrica. Con estos nuevos sistemas se aumentan la demanda de energía que el alternador tiene que suministrar en su funcionamiento normal en el vehículo.

3. Estructura del alternador


Para el estudio de los componentes del alternador, tomamos como tipo base el alternador de polos intercalados, por ser el más utilizado en los vehículos automóviles. El alternador de polos intercalados está formado por los siguientes componentes: 1.

Tapa soporte del lado de anillos rozantes

2. Tapa soporte del lado de accionamiento 3. Ventilador 4. Polea 5. Placa porta-diodos (rectificador) 6. Rotar 7. Estator 8. Regulador porta escobillas y escobillas de carbón 3.1. Tapa soporte del lado de anillos rozantes
La tapa soporte se fabrica en fundición con aleaciones de aluminio y sirve de cerramiento del conjunto y soporte de los siguientes componentes:
• El porta escobillas, con las escobillas de carbón, que son presionadas contra los anillos rozantes del rotor y conducen una corriente de excitación relativamente pequeña hasta el devanado inductor (figura 8.10, componente 8). • Un puente rectificador compuesto por unas armaduras, una positiva y otra negativa (figura 8.11) que sirven de soporte a los diodos correspondientes. En algunos alternadores se monta parte de los diodos directamente sobre el soporte. El puente rectificador (figura 8.10, componente 5) dispone de nueve diodos, seis de potencia y tres de excitación (alternadores trifásicos). • Un regulador electrónico (generalmente colocado en todos los alternadores modernos). En muchos casos, forma un conjunto con el porta escobillas. Si el alternador no incorpora el regulador, este se fija a un lugar protegido de la carrocería y se une al porta escobillas mediante el correspondiente cableado. 3

.2. Tapa soporte del lado de accionamiento

Realizada en fundición de aleaciones de aluminio, incorpora los soportes para el anclaje del alternador al automóvil y el tensado de la correa. Aloja el rodamien­to a bolas anterior que se halla elásticamente anclado al soporte mediante aran­ delas elásticas, capaces de absorber las fuerzas de inercia del conjunto rotor-polea, debidas a las vibraciones.

3.3. Ventilador

El alternador necesita refrigeración para evitar sobrecalentamientos internos, el ventilador del alternador se encuentra fijado al eje del rotar mediante una chaveta de media luna consiguiendo que gire a la misma velocidad que el eje del rotor, las aspas del ventilador fuerzan el paso del aire por su interior y enfrían todo el conjunto. La mayoría de alternadores de pequeña potencia emplean un ventilador para la refrigeración forzada de un solo flujo de aire. El aire fresco entra por la parte trasera, lado de los anillos y puente rectificador, pasa por el interior de los bobinados del estator y el rotor y sale por las aberturas de la tapa de accionamiento. Los alternadores compactos se refrigeran con una ventilación interior de doble flujo. Los ventiladores se encuentran colocados en el interior del alternador y los flujos de aire entran por las dos tapas del alternador, la principal ventaja de este diseño es el empleo de ventiladores más pequeños que reducen el ruido aerodinámico de los ventiladores.

3.4. Polea de accionamiento

El giro del rotar del alternador se consigue mediante una transmisión de correa-polea. En los modelos más antiguos la polea era del tipo trapezoidal, actualmente la mayoría de a1ternadores disponen de poleas tipo poli uve. La relación de giro del alternador con respecto al motor térmico se consigue con los diámetros de las poleas en el alternador y en la polea del cigüeñal, la relación de los diámetros suele ser en turismos 1,2 a 1,3 y en los vehículos industriales 1,5. La relación debe evitar que el alternador sobrepase su número máximo de revoluciones.

3.5. Rotor

El rotor está formado por un eje de acero sobre el que se montan de forma solidaria los siguientes elementos: • Las mitades de la rueda polar o colectores de flujo, formados por dos discos de acero forjado, de los cuales sale un número determinado de polos en forma de almena, montadas de manera que las almenas correspondientes a un disco se alojan en los huecos del otro. El rotar es la pieza central del alternador y la que gira movida por la polea. Todas las almenas del mismo disco tienen la misma polaridad, entrelazándose los polos norte y sur. • Un cilindro de material aislante termoestable, sobre el que se moldean los dos anillos rozantes. Cada uno de estos anillos va conectado mediante soldadura a los extremos de la bobina inductora. • Un arrollamiento circular montado sobre un carrete aislante de material termoplástico (situado en el interior de la rueda polar), que forma la bobina in­ ductora o de excitación, encargada de crear el magnetismo de los colectores de flujo. Los campos magnéticos N y S, al girar solidarios con su eje, inducen la corriente sobre los cables conductores que se encuentran fijos en su contorno en el estator.

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