TRABAJO DE INVESTIGACION

“ALTERNADORES”

POR:

EDGAR OSWALDO HINOJOSA MAYORAL

REGISTRO

631190

FECHA DE ENTREGA

15 DE SEPTIEMBRE DE 2010

AlternadorDe Wikipedia, la enciclopedia libreSaltar a navegación, búsqueda

Alternadores de principios del siglo XX en una central hidroeléctrica de Budapest.

Alternador de un motor seccionado:en azul las masas polares inductoras (rotor), en rojo las bobinas del inducido (estator), a la derecha la polea de arrastre por correa con ventilador de refrigeración, a la izquierda la placa de diodos de rectificación y excitación.

Un alternador es una máquina eléctrica, capaz de transformar energía mecánica en energía eléctrica, generando una corriente alterna mediante inducción electromagnética.

Los alternadores están fundados en el principio de que en un conductor sometido a un campo magnético variable se crea una tensión eléctrica inducida cuya polaridad depende del sentido del campo y su valor del flujo que lo atraviesa.

Un alternador consta de dos partes fundamentales, el inductor, que es el que crea el campo magnético y el inducido que es el conductor el cual es atravesado por las líneas de fuerza de dicho campo magnético.

Figura 1.- Disposición de elementos en un alternador simple de excitación permanente con dos pares de polos

Inductor

El rotor, que en estas máquinas coincide con el inductor, es el elemento giratorio del alternador, que recibe la energía mecánica mediante el giro. En dicho elemento se encuentran distribuidos un número de pares de polos fijos, bien formados por imanes permanentes como en la figura o bien por electroimanes alimentados con corriente continua. En el caso de electroimanes la corriente continua puede proceder de:

Una fuente externa de corriente continua, como una batería. Técnica empleada en los primeros aparatos pero hoy utilizada en vehículos como camiones y automóviles.

Un generador de corriente continua conectada al mismo eje de la máquina. Tecnología que tampoco se aplica en la actualidad.

La propia corriente alterna generada por la máquina, rectificada para obtener corriente continua. Esta es la técnica habitualmente empleada, siendo denominados estos dispositivos como alternadores autoexcitados.

Para hacer llegar la corriente a los electroimanes del inductor, en el caso de que no esté formado por imanes permanentes, es necesario un elemento que haga pasar la corriente al eje en rotación. Este elemento es el anillo rozante, un anillo conectado eléctricamente a cada uno de los terminales del bobinado de los imanes y situado sobre el eje del rotor, coaxial con este, sobre el que desliza una escobilla conductora conectada eléctricamente con el terminal de alimentación correspondiente al inductor.

Inducido

En el inducido se encuentran una serie de pares de polos distribuidos de modo alterno y, en este caso, formados por bobinado en torno a un núcleo de material ferromagnético de característica blanda, normalmente hierro dulce.

La rotación del inductor hace que su campo magnético, formado por imanes fijos, se haga variable en el tiempo, y el paso de este campo variable por los polos del inducido genera en él una corriente alterna que se recoge en los terminales de la máquina.

] Fundamento físico

El flujo magnético (Φ) a través de cada espira de las bobinas que constituyen el inducido tiene por valor el producto de la intensidad de campo (B), por la superficie de la espira (s) y por el coseno del ángulo formado por el plano que contiene a esta y la dirección del campo magnético (cos φ), por lo que el flujo en cada instante será:

Como por otra parte tenemos que siempre que se produce una variación del flujo magnético que atraviesa a una espira se produce en ella una F.E.M. (E) inducida cuyo valor es igual a la velocidad de variación del flujo, por tanto tendremos que,

El signo menos delante de E expresa que, según la Ley de Lenz, la corriente inducida se opone a la variación del flujo que la genera.

Si la fuerza electromotriz inducida en una espira es igual a E, la fuerza electromotiz total (ETOT) es igual a:

siendo n el número total de espiras del inducido.

La frecuencia de la corriente alterna que aparece entre los terminales de la máquina se obtiene multiplicando la velocidad de rotación (número de vueltas por segundo) del inductor por el número de pares de polos del inducido (en el caso ilustrado, 2).

Alternador: Generador de corriente electrica alterna [se llaman monofasicos, bifasicos,o trifasicos segun el numero de fases de la corriente que proporciona]

Convierte la energia mecanica en energia electrica

Tanto los alternadores como generadores [dinamos] producen corriente, creando movimiento entre un conductor y un campo magnetico los principios de electro magnetismo, controlan e indican, como, se produce esta  energia

En un alternador, el rotor [que crea el campo magnetico] gira dentro del estator [el conductor]. La corriente alterna. AC, es inducida en el estator, luego cambiada a corriente directa DC por un puente de Diodos, para luego abastecer las necesidades del vehiculo. El proceso de convertir CA en DC se le conoce como Rectificacion.

◄El alternador funciona conforme al principio de que se genera corriente electrica en un alambre, siempre que este cruza un campo magnetico.

El alternador tiene como campo un electro iman, excitado por una pequeña cantidad de corriente del acumulador [bateria], la cual llega al electro iman por medio de los anillos colectores, situados en la flecha del alternador.

 Cuando el motor hace girar el electroiman, se intercepta  el campo con el cuadro exteno de alambre, y la corriente circula por este, primero en un sentido y luego en el otro

◄Bobina fija del alternador [llamada estator] interceptan el campo magnetico rotatorio, generado por el rotor, esta intercepcion, se intensifica con un nucleo cilindrico de fierrro dulce laminado.

1] Los diodos, convierten la CA en CD [CA=corriente alterna --CD=corriente directa o continua]

2] Bobinas del estator , donde se origina la corriente

3] Nucleo del estator

4] Embobinado del rotor

5] Rotor [ campo magnetico]

6] Polea impulsada por el motor con una banda,[correa,faja]

y ventilador para enfriar el alternador

7] Estructura [ casco,  housing]

8] Anillos colectores, transmite la corriente al embobinado, del rotor, para mantenerlo magnetizado

9] Escobillas, [carbones, brochas cepillos];abastecen de corriente a los anillos colectores

El alternador (o dínamo) tiene como objetivo convertir la energía mecánica en eléctrica alterna, brindando la corriente eléctrica por las diversas partes del vehículo que lo requieren (encendido, luces, etc) y posibilitando también la carga de la batería.

Están construidos en base al principio que un conductor sometido a un campo magnético variable crea una tensión eléctrica inducida.

Las partes básicas de un alternador son: rotor, estator, puente rectificador y escobillas.

También se encuentra el regulador, que tiene como función regultar la tensión resultante de las diferencia en el giro del motor. Si bien el regulador puede estar integrado al alternador también puede estar fuera de él. Su funcionamiento es alimentar el rotor con diferente tensión modificando así el campo magnético y logrando la regulación de la tensión producida por las bobinas.

El rotor gira y genera un campo magnético según la tensión que se le brinda por las escobillas.

Las escobillas hacen posible el pasaje de tensión al rotor a pesar de su movimiento giratorio. El rozamiento de la escobilla con el rotor provoca el lógico desgaste de éstas, que se va compensando por la acción de un muelle que las va

aproximando a medida que se gastan.Al culminar su vida útil ya no es posible esta solución debido al desgaste total sufrido y se hace necesario remplazarlas por nuevas.

El estator está constituído por tres bobinas conectadas en estrella y tres salidas que generan corriente trifásica, siendo así el encargado de generar la tensión de salida.

Problemas típicos de los alternadores

Escobillas desgastadas

Como lo explicamos anteriormente, el rozamiento provoca un desgaste irreversible con la única solución de recambiar las viejas escobillas por escobillas nuevas.Los síntomas suelen ser una disminución progresiva de la tensión, detectándose saltos en el amperímetro. Desde hace ya varias décadas cambiar las escobillas es algo sencillo ya que no es necesario desarmar el alternador sino simplemente desmontar una tapa y cambiarlos.

Rotor dañado

Un daño en el rotor provoca una baja de tensión o tensión nula.

Es necesario corroborar que el colector no este dañado y que la bobina no tenga fugas de tensión al rotor. Para alternadores de 24V la resistencia correcta es de 18,8-19,2 ohmios si poseen regulador externo, mientras que para los de regulador incorporado es de 8,8-9,2 ohmios.

 Alternador y frenos

En motores diesel los alternadores poseen además una bomba encargada de generar el vacío requerido por el servofreno.

Esto es obtenido de la admisión en los motores a gasolina, pero en los motores diesel no es posible por lo que se recurre al alternador para generar vacío mediante la bomba de vacío.

Daños en puente rectificador

El puente rectificador es el encargado de convertir la corriente alterna en continua y está formado por diodos. Si algunos de éstos diodos sufren fallas provocarán fallos en la tensión, no convertir adecuadamente la corriente e incluso la desaparición total de la tensión.

Un diodo básicmaente conduce la electricidad en una dirección mientras que no le permite pasar en el sentido opuesto.

Los diodos pueden ser medidos con un polímetro usando la escala de ohmios y colocando el cable rojo y negro variandolos para medir los dos sentidos. Debemos entonces corroborar la resistencia en ambos sentidos y los que no estén abiertos, tomando como regla que un diodo en buen estado tendrá una elevada resistencia en un sentido mientras que en el otro sentido ésta sera mas baja.

Estator dañado

Provoca la pérdida total o parcial de la tensión.Su chequeo implica la medición de la resistencia y aislamiento, estando la resistencia entre los terminales de salida en el rango de de 0,1-0,2 ohmios, y corroborar que no exista continuidad entre los terminales de salida y el cuerpo del estator.

Regulador averiado

Debido a la variedad de reguladores existentes (reguladores externos mecánicos con reles, transistorizados, etc) la forma más práctica de saber si están averiados es cambiarlos por uno que funcione bien.

Si el regulador es de rele debemos fijarnos que éste no posea piezas quemadas o contactos dañados.